第1节 浮力(重难点训练)物理新教材人教版八年级下册
2026-01-23
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内容正文:
第1节 浮力
一. 辨析物体是否受到浮力的作用(共6小题)
二.浮力的方向及产生原因(共8小题)
三.称重法测浮力的大小(共7小题)
四. 根据浮力产生的原因计算浮力的大小(共6小题)
五.探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共8小题)
一. 辨析物体是否受到浮力的作用(共6小题)
1.2025年3月23日武汉举行了马拉松比赛,武汉马拉松赛简称“汉马”,横跨“一城两江三镇四桥五湖”,被称为拥有“最美赛道”的马拉松赛事。如图为选手们通过武汉长江大桥时的情景,关于比赛中涉及的物理知识,以下说法正确的是( )
A.跑步过程中人需要用力向后蹬地,说明物体的运动需要力来维持
B.选手跑鞋底部有凹凸不平的花纹,主要是为了增大压力
C.支撑长江大桥的桥墩在江水中会受到很大的浮力
D.选手匀速跑弯道过程中的运动状态是改变的
【答案】D
【详解】A.跑步过程中需要用力向后蹬地,脚对地有一个力的作用,由于力的作用是相互的,地对脚也有一个力的作用使人前进,说明力可以改变物体的运动状态,而不是维持物体的运动状态,故A错误;
B.运动员鞋底面刻有凹凸不平的花纹,主要是为了增大接触面粗糙程度来增大滑动摩擦力,故B错误;
C.大桥的桥墩,下表面在泥土中,不受水的压强,不受向上的浮力,故C错误;
D.选手匀速跑弯道过程中运动方向改变,则运动状态是改变的,故D正确。
故选D。
2.如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.海上航行的福建舰
B.停在水面的天鹅
C.浸在水中的桥墩
D.空中飞行的飞艇
【答案】C
【详解】A.航行的福建舰浸在水中,因为液体对浸在其中的物体有竖直向上的浮力作用,故它受到浮力作用,故A不符合题意;
B.停在水面的天鹅受到水对它竖直向上的浮力,故B不符合题意;
C.浸在水中的桥墩由于底面埋在淤泥下,没有与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,根据浮力产生的原因可知桥墩不受浮力作用,故C符合题意;
D.空中飞行的飞艇浸在空气中,因为气体对浸在其中的物体有竖直向上的浮力作用,故它受到浮力作用,故D不符合题意。
故选C。
3.下列情境中提到的物体不受浮力的是( )
A.沉在海底的“潜水艇”
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”
C.在空中静止的“热气球”
D.在大海上行驶的“辽宁舰”
【答案】B
【详解】A.沉在海底的“潜水艇”其上下表面所受水的压力不同,受到浮力的作用,故A不符合题意;
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”不受到浮力的作用,因为太空无空气,故B符合题意;
C.在空中静止的“热气球”浸没在空气中,受到空气浮力的作用,故C不符合题意;
D.在大海上行驶的“辽宁舰”漂浮在海水上,受到海水浮力作用,故D不符合题意。
故选B。
4.如图所示,将盛有水的容器放在水平桌面上,其中甲、乙是可以自由移动的物体,丙、丁是容器本身的一部分,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁都受到浮力的作用
B.只有甲、乙受到浮力的作用
C.甲、乙、丁受浮力的作用,丙不受浮力的作用
D.甲、乙、丙受浮力的作用,丁不受浮力的作用
【答案】C
【详解】由图可知,甲物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对甲物体上、下表面产生了向上的压力差,故甲物体一定受浮力的作用;水对乙、丁物体上、下表面产生了压力差,故乙、丁受浮力的作用;丙物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对丙物体上、下表面没有产生向上的压力差,故丙物体一定不受浮力的作用,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
5.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时 (选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球 (选填“会”或“不会”)沉入水中。
【答案】 不受 不会
【详解】[1][2]在太空中,物体都处于失重状态。乒乓球在水中静止时,没有受到水的压力,所以不受浮力;在水中放一个实心铁球,由于铁球处于失重状态,也不受浮力,铁球不会沉入水中。
6.如图是拦河大坝的截面图,大坝此时 (受到、不受到)水的浮力;若坝内水的密度为1.0×103kg/m3,当水深为 m时,大坝受到的压强是1.2×106Pa(g 取10N/ kg)。
【答案】 不受到 120
【详解】[1]浮力产生的原因是液体(或气体)对浸在其中的物体向上和向下的压力差,拦河大坝底部不受到向上的压力,所以大坝此时不受到水的浮力。
[2]若坝内水的密度为,大坝受到的压强是时,水深为
二.浮力的方向及产生原因(共8小题)
7.如图所示,A、B两个物体形状和大小完全相同,则A、B两物体受到的水向上和向下的压力差( )
A.一样大 B.A 比B 小
C.A 比B 大 D.以上三种情况都有可能
【答案】A
【详解】根据浮力的产生原因:物体受到的浮力等于向上的压力与向下的压力差。已知A、B形状大小完全相同,即排开水的体积相等;根据阿基米德原理,二者受到的浮力相等,因此它们受到的水向上和向下的压力差也相等,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
8.如图所示,一条小鱼在水中游动,能正确表示该小鱼受到的浮力方向的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】物体浸在液体中时会受到液体对其竖直向上的浮力,故D正确,ABC错误。
故选D。
9.如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
【答案】B
【详解】A.液体压强的大小与深度有关,同一液体中,深度越深,压强越大,所以悬浮在液体中的长方体,上表面受到液体的压强小于下表面受到液体的压强。根据可知,长方体上表面受到液体的压力小于下表面受到液体的压力,即,故A正确,不符合题意;
B.长方体悬浮在液体中,处于平衡状态。对长方体进行受力分析,长方体受到竖直向下的重力G、竖直向下的压力、竖直向上的压力,所以有,故B错误,符合题意;
C.长方体悬浮在液体中时,在相同深度处,长方体相对侧面受到的液体压强相等,根据可知,长方体的相对侧面所受液体的压力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,满足二力平衡的条件,所以长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡,故C正确,不符合题意;
D.若物体悬浮于更深的位置,上下表面的深度差不变,则上下表面受到的压强差不变,受力面积不变,根据可知,所以上下表面受到的压力差不变,即、之差不变,故D正确,不符合题意。
故选B。
10.如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验说明了( )
A.大气存在压强 B.浮力产生的原因
C.液体的压强与液体的流速有关 D.液体的压强与液体的深度有关
【答案】B
【详解】开始时乒乓球上表面受到液体压强和大气压的作用,下表面没有液体,只受大气压的作用,向上的压强小于向下的压强,则向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用。由于乒乓球下表面在水中的深度更深,所以下表面受到向上的液体压强大于上表面受到向下的液体压强,从而产生压力差使乒乓球上浮,该压力差即浮力。所以该实验说明了浮力产生的原因,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
11.装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力的作用下使得底面积为的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600Pa,此时物块M受到的浮力为 N;物块重为 。
【答案】 6 16N
【详解】[1]根据题意,物块M的底面积为S=100cm2=0.01m2
物块M下表面受到水向上的压力,即为物块受到的浮力。根据压强公式可得,此时物块M受到的浮力为
[2]对物块M进行受力分析,物块在竖直方向上受到三个力的作用:竖直向上的拉力F,竖直向上的浮力F浮,以及竖直向下的重力G。由于物块处于静止状态,根据力的平衡条件可知,物块所受合力为零,即F + F浮= G
代入数据可得物块的重力G =F + F浮=10 N+6 N=16 N
12.浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为 N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 9 不变
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知,物体受到的浮力为
[2]浸没在液体中的物体,当所处的深度增加时,V排不变,液体密度不变,由可得物体受到的浮力不变,则物体受到向上和向下的压力差不变。
13.如图所示,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,这说明浮力的方向总是 的;将细绳剪断后,乒乓球会上浮,这说明力可以改变物体的 。
【答案】 竖直向上 运动状态
【详解】[1]由题意可知,当向容器中倒入适量的水时,乒乓球处于受力平衡状态,乒乓球在竖直向下的重力、细线的拉力、水的浮力三个力的作用下平衡,所以,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,发现细线沿竖直方向,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,始终与水平面垂直;这说明浮力的方向总是竖直向上的。
[2]将细绳剪断后,向下的细线的拉力消失,这时乒乓球所受竖直向上的浮力大于竖直向下的重力,此时乒乓球的受力不再平衡,所受合力不再为零,受到的浮力大于重力,乒乓球由静止开始上浮,运动状态发生变化,这说明力可以改变物体运动状态。
14.小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底,由此,他进行了有关浮力的实验探究。
(1)如图甲所示,小明用弹簧测力计测出石块的重力为 N;
(2)将石块缓慢浸入水中至未完全浸没的过程,弹簧测力计示数逐渐 (选填“变大”,“变小”或“不变”);石块浸没后,弹簧测力计示数为0.9N,则此时石块所受的浮力为 N;石块在浸没后至触底之前的过程,弹簧测力计示数 (选填“变大”,“变小”或“不变”),说明在液体内部,浮力的大小与 无关;
(3)将 相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小 ,说明浮力的大小与物体密度无关;
(4)将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图乙和图丙(下侧凹陷程度较大)的方式浸没于水中,能反映浮力产生原因的是图 。
【答案】(1)1.4
(2) 变小 0.5 不变 物体所处深度
(3) 体积 相同
(4)丙
【详解】(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,由图甲可知,指针在1N以下第2个小格处,所以石块的重力。
(2)[1]将石块缓慢浸入水中至未完全浸没的过程,石块排开水的体积逐渐增大,根据阿基米德原理,石块受到的浮力逐渐变大。根据称重法测浮力得,G不变,变大,所以弹簧测力计示数即逐渐变小 。
[2]簧测力计示数为0.9N,则此时石块所受的浮力
[3]石块在浸没后至触底之前的过程,由于石块排开水的体积等于本身的体积,不再变化,根据阿基米德原理得、不变,所以浮力大小不变,根据分析可知不变。
[4]石块在浸没后至触底之前的过程,物体所处的深度增大,根据上面的分析,浮力不变,说明浮力大小与物体所处的深度无关。
(3)[1]要探究浮力的大小与物体密度无关,需要控制物体的体积相同(这样排开液体的体积相同 ),改变物体的密度。所以应将体积相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中。
[2]若发现它们所受的浮力大小相等 ,说明浮力的大小与物体密度无关(因为根据阿基米德原理,此时排开液体体积和液体密度相同,浮力大小相等,与物体密度无关 )。
(4)浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差。图乙中玻璃管水平浸没,两侧橡皮膜凹陷程度几乎相同,受到的压力差不明显;图丙中玻璃管竖直浸没,下侧橡皮膜凹陷程度较大,说明下表面受到的向上压力大于上表面受到的向下压力,能体现浮力产生的原因是上下表面的压力差,所以能反映浮力产生原因的是图丙。
三.称重法测浮力的大小(共7小题)
15.如图所示,物理老师用弹簧测力计悬挂重为10N的石块并将其浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为6N,此时石块所受浮力的大小和方向分别是( )
A.4N,竖直向上 B.6N,竖直向上
C.4N,竖直向下 D.10N,竖直向下
【答案】A
【详解】由题意得,石块的重力,石块静止时弹簧测力计对石块的拉力,此时石块所受的浮力方向是竖直向上的,浮力大小
故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
16.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,所用的物块a和物块b体积不同,但质量相同。下列结论正确的是 ( )
A.甲图中物块a受到的浮力比乙图中的大
B.对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的深度越深,所受浮力越大
C.对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体体积越大,所受浮力越大
D.对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大
【答案】D
【详解】A.根据称重法可知,弹簧测力计甲的示数大于乙,所以甲图中物块a受到的浮力小,故A错误;
B. 对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的体积越大,所受浮力越大,故B错误;
C. 对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,所受浮力越大 ,故C错误;
D. 对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大 ,故D正确;
故选D。
17.如图甲、乙所示,先用弹簧测力计测量物块在空气中所受的重力,再把物块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变 ,表明物块受到了浮力的作用。根据图中数据可知,物块受到的浮力为 N。
【答案】 小 1.4
【详解】[1][2]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为,弹簧测力计示数为,则物块所受的重力为,由图乙可知,把物块浸没在水中,弹簧测力计的示数为,弹簧测力计的示数变小,则物块受到的浮力为。
18.如图,甲为盛水的烧杯,上方有一个弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降直至全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数 F 与圆柱体下降高度 h 变化关系的图像如图乙所示。分析图像可知,当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为 Pa,圆柱体全部浸没在水中时所受的浮力大小为 N。
【答案】 400 6
【详解】[1]由乙图知,圆柱体下降高度为4cm时,下表面接触水面,下降8cm时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是
则下表面受到水的压强为
[2]由图乙知,物重为
物体浸没时受到的拉力为,浸没时受到的浮力为
19.如图所示是小明同学探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程。将金属块挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为F,如图-1。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)小明分析图-1、图-2、图-3得出浮力大小和物体浸入液体的深度有关,小华认为他的结论是错误的,原因是因为没有控制 不变。
(3)根据图-1、图-3和图-4中F-F2 (选填“=”或“≠”)F-F3,可以验证“物体受到的浮力和液体的密度有关”。
(4)小明还利用4个相同的长方体磁力块进行了如图-5所示的实验操作,发现F4=F5,继续向下移动磁力块,弹簧测力计的示数均不变,这 (选填“能”或“不能”)说明物体所受浮力大小与其浸入液体的物体形状无关。
【答案】(1)2
(2)排开液体的体积
(3)≠
(4)能
【详解】(1)由图-1可知,金属块的重力(弹簧测力计示数为4.8N);图-3中金属块浸没在水中时,弹簧测力计示数。
根据称重法测浮力
(2)图-2到图-3的过程中,金属块浸入水中的体积(排开液体的体积)在变化,未控制排开液体的体积不变,因此不能得出“浮力与浸入深度有关”的结论。
(3)“物体受到的浮力和液体的密度有关”的验证条件是:排开液体的体积相同、液体密度不同。
图-3(水)中浮力
图-4(盐水)中浮力
由于水和盐水密度不同,浮力不同,故
(4)在图-5的实验中,4个相同的长方体磁力块,无论组合成何种形状,排开液体的体积始终等于4个长方体的总体积(控制了“排开液体的体积”和“液体密度”这两个变量不变)。在排开液体体积、液体密度均相同的前提下,形状改变但浮力不变,因此能说明物体所受浮力大小与其浸入液体的形状无关。
20.在探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积是否有关”时,小明选用如图所示的圆柱体A(圆柱体上每一格体积相等10cm3,ρA>ρ水)、弹簧测力计和装有适量水的烧杯等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时,用弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力G,并记入实验表格;
②将圆柱体A的一格浸在水中,圆柱体不接触容器,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
③ ,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
④用公式 计算金属块所受浮力F1、F2并记录。
(2)由F1 F2(选填“=”或“≠”),可以得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积 ;
(3)画出实验数据记录表。
【答案】(1) 将圆柱体A的两格浸在水中 F浮=G-F
(2) ≠ 有关
(3)
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
【详解】(1)[1]要探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积的关系”,需要控制液体密度相同,改变排开液体的体积,则结合步骤②可知,需要将圆柱体A下部的两个格浸入水中,圆柱体不接触容器,静止时记录弹簧测力计的示数为F。
[2]圆柱体浸入水中时,受到重力、浮力和弹簧测力计的拉力,三力平衡,所以,根据计算出圆柱体每次受到的浮力F浮,并记入表格。
(2)两次实验中,液体密度相同,圆柱体排开液体的体积不同,若圆柱体两次所受的浮力大小不相等即,可得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关。
(3)根据实验步骤可知,需要记录圆柱体A的重力、弹簧测力示数、圆柱体排开水的体积,并算出圆柱体所受到的浮力,设计表格如下:
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
21.小明在做“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验,如图所示。
(1)根据图中实验数据可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 N。
(2)分析甲、丁、戊三次实验可知:浸在液体中的物体所受浮力大小与 有关。
(3)分析甲、乙、丙三次实验数据,小明认为浸在液体中的物体受到浮力的大小与浸在液体中的深度有关,请对他的结论做出评价: 。
【答案】(1)0.6
(2)液体的密度
(3)见解析
【详解】(1)由甲、丙可知,物体浸没在水中时受到的浮力
(2)分析图甲、丁、戊,物体排开的液体的体积相同,在浓盐水中测力计示数小,则浮力大。这说明浮力大小与液体的密度有关。
(3)物体浸没前浮力随深度增加而增大是因为排开液体的体积增加了,物体在液体中深度增加时没有控制排开液体的体积不变,所以结论错误。
四. 根据浮力产生的原因计算浮力的大小(共6小题)
22.如图所示,一个长方体物块A质量是500g,浸没在水中,其下表面受到水对它向上的压力为20N,上表面受到水对它向下的压力为12N,则物块A受到合力的大小和方向为(g=10N/kg)( )
A.8N 竖直向上 B.3N 竖直向下
C.3N 竖直向上 D.13N 竖直向下
【答案】C
【详解】物块A受到的浮力
浮力的方向是竖直向上的;长方体物块A质量,则重力
方向是竖直向下的;由于,则物块A受到的合力是竖直向上的;物块A受到合力的大小
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
23.如图所示,一个长方体浸没在水中,其上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为12N,则长方体受到水的浮力为( )
A.7N B.5N C.12N D.17N
【答案】A
【详解】由浮力产生的原因可知,物体在液体中受到浮力大小等于其上下表面所受液体的压力差,长方体浸没在水中,受到水的浮力为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
24.如图所示,一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其上表面受到水的压力为0.5N,其下表面受到水的压力为。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力为,方向竖直向下
B.圆柱体受到的重力为,方向竖直向下
C.圆柱体受到水的浮力为,方向竖直向上
D.圆柱体受到水的浮力为,方向竖直向上
【答案】C
【详解】由压力差法计算浮力的公式可知,圆柱体所受浮力大小为
浮力的方向竖直向上,由于
拉力的大小不知道,所以由已知条件不能推知物体所受重力,故C正确,ABD错误。
故选C。
25.如图所示,重为30N的物体用细线系着浸没在水中,上表面受到水向下的压力为16N,下表面受到水向上的压力为25N,则物体受到的浮力大小为 N,此时细线对物体的拉力为 N。
【答案】 9 21
【详解】[1]由压力差法可知物体受到的浮力
[2]物体在水中受到重力、拉力和浮力,物体受到的力是平衡力,由力的平衡得到此时细线对物体的拉力为
26.正在进行维修的宜宾岷江大桥的桥墩由钢筋混凝土构成,其中一个桥墩浸在水中体积为200m3,则桥墩浸在水中部分的质量为 t,在水中部分受到的浮力为 N。(钢筋混凝土的密度为2.5×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 500 0
【详解】[1]根据可得,桥墩浸在水中部分的质量为
[2]桥墩在水中部分埋入泥中,不受水向上的压力(即),由可知,桥墩不受浮力的作用,即桥墩受到的浮力为0N。
27.如图所示,一个边长为10cm的正方体悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为6N,下表面受到水的压力F2为16N。求:
(1)则正方体受到的浮力;
(2)正方体上表面到水面的距离h1。
【详解】(1)由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力
(2)由题意可知,正方体的边长为,正方体上表面的面积
液体对正方体上表面的压强
由液体压强计算公式可得正方体上表面到液面的距离
五.探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共8小题)
28.在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小明选用了体积相同的实心金属块甲、乙来进行实验,其实验过程如下列图片所示,则他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与物体浸入液体中体积的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
【答案】D
【详解】在探究“影响浮力大小的因素”实验中,需采用控制变量法,即保持其他因素不变,只改变一个因素来研究其对浮力的影响。由题意可知两物体的体积相同,由图可知液体的密度相同,浸入液体的深度也相同,唯一不同的因素是两金属块的密度,因此,实验探究的是浮力大小与物体密度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
29.下列关于浮力的说法,正确的是( )
A.物体在液体中受到的浮力大小只与液体的密度有关
B.物体在液体中受到的浮力大小只与物体排开液体的体积有关
C.物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积都有关
D.物体在液体中受到的浮力大小与物体的重力有关
【答案】C
【详解】A.物体在液体中受到的浮力大小不仅与液体的密度有关,还与物体排开液体的体积有关,故A错误;
B.浮力大小不是只与物体排开液体的体积有关,还和液体的密度有关,故B错误;
C.物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积都有关,故C正确;
D.物体在液体中受到的浮力大小与物体的重力无关,故D错误。
故选C。
30.某物体挂在弹簧测力计下其示数为2N,将物体浸没在水中,弹簧测力计示数为1.2N,此时该物体所受浮力为 N ;若改变物体浸没水中的深度,则该重物所受浮力大小将 (选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 0.8 不变
【详解】[1]将重物浸没在水中时受到的浮力
[2]因改变重物浸没在水中的深度时,排开水的体积不变,所以,由F浮=ρ水gV排可知,重物所受浮力大小不变。
31.用手将空的饮料罐缓慢按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,需要用的力越 ,说明饮料罐受到的浮力越 ,这个实验现象告诉我们,浮力的大小跟物体排开液体的 有关。
【答案】 大 大 体积
【详解】[1][2]当饮料罐缓慢按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,排开液体的体积逐渐增大,根据可知,液体密度不变,则浮力增大;根据力平衡原理,即
故当重力G恒定,浮力增大时,施加的压力必须增大以维持平衡,因此需要用的力越大。
[3]从实验现象可知,浮力随排开液体体积的增大而增大,表明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
32.实验小组的同学利用弹簧测力计、金属块、溢水杯、水和小桶等器材,按照如图所示的实验进行操作,探究浮力的有关问题。
(1)比较B、C、D三次实验,可得出的结论是:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力 。
(2)比较 (填字母序号)三次实验,可得出结论:物体受到的浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)综合分析实验数据,金属块浸没在水中时受到的浮力是 N,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体 。
(4)根据实验数据可计算出该金属的密度是 。
(5)若实验结束整理器材时,发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则计算出的金属块的密度值 (选填“偏大”、“准确”、“偏小”)。
【答案】(1)越大
(2)BDE
(3) 1 排开液体受到的重力
(4)
(5)偏大
【详解】(1)根据控制变量法,B、C、D三次实验中,C、D两次实验液体的密度不变,排开液体的体积逐步增大,根据称重法,由B、C两图可得图C中物体所受浮力为
由B、D两图可得图D中物体所受浮力为
故可得出结论,当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)由以上分析可知,图D中物体所受浮力为,由B、E两图可得物体浸没在水中的深度增加时所受浮力为
由以上数据可得,物体的浸没深度增加,而排开液体的体积和液体密度不变时,而浮力大小不变;故比较B、D、E三次实验,可得出结论,物体所受浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)由以上分析可知,D图中物体受到的的浮力为,由图中小桶中水的多少可知,F图测量的是图D中小桶和水的总重力,由A、F两图可得,物体浸没在水中时所排开的水的重力为
可得出结论,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。
(4)由题意得,当物体浸没于水中时,
故该金属块的体积为
由图B可知,金属块的重力为2.7N,则金属块的密度为
(5)发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则由(3)可知不变,由(4)可知不变,而图B中测得的金属块的重力偏大,则计算出的金属块的密度值偏大。
33.小明通过实验探究:物体在浸没前,物体所受的浮力大小是否与物体浸入液体的深度有关。小明选择了如图所示的器材(其中长方体物块均分为9等份),实验步骤如下,请你帮忙补充完整。
(1)小明用弹簧测力计在空气中测出长方体物块重力为G;
(2)小明用弹簧测力计挂在长方体物块的长边正中心,并浸入水中到第一根刻度线,记下此时弹簧测力计的示数为F1;
(3)
(4)如果 (用测量的物理量字母表达),则物体在浸没前,物体所受的浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
【答案】 见解析 F1=F2
【详解】[1]实验目的是探究浸没前浮力与浸入深度的关系,需控制液体密度、物体排开液体的体积相同,改变浸入深度。因此要改变物块的悬挂方式浸入不同深度,记录弹簧测力计示数,通过对比不同深度的浮力来得出结论。所以第三个步骤为:用弹簧测力计挂着长方体物块的短边正中心,浸入水中到第一根刻度线,记下此时弹簧测力计的示数F2。
[2]根据称重法测浮力,第一次浸入时物体受到的浮力,第二次浸入时物体受到的浮力,若,即,则说明浸没前浮力与浸入深度无关。
34.下列图片所示的是某小组研究浮力问题的装置图。请根据图示回答下列问题。
(1)A、B两图中,B图中测力计的示数变小,说明物体受到了 力的作用。
(2)比较B、C两图能说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与 有关。
(3)C、D两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟液体的 有关。
(4)比较 图和 图可说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的深度无关。
【答案】(1)浮
(2)排开液体的体积
(3)密度
(4) D E
【详解】(1)物体浸入液体中时,弹簧测力计示数变小,是因为液体对物体施加了向上的浮力。
(2)B、C两图中液体种类相同,物体浸入液体的体积不同,测力计示数不同(浮力不同),说明浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)C、D两图中物体排开液体的体积相同,但液体种类(水和酒精)不同(密度不同),测力计示数不同(浮力不同),说明浮力大小与液体密度有关。
(4)D、E两图中液体种类相同(酒精),物体均完全浸没(排开液体体积相同),但浸入深度不同,测力计示数相同(浮力相同),说明物体浸没在同种液体中时,浮力与浸入深度无关。
35.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验情况如图所示。请解答下列问题:
(1)金属块所受的重力为 N,当金属完全浸没在水中时,所受浮力是 N。
(2)分析图a、b、c可得:液体密度相同,金属块排开液体的体积越大,浮力越 。
(3)分析图a、c、d可得:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体浸入液体中的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)分析图a、d、e可得:金属块排开液体的体积相同时,液体密度越大,浮力越 。
(5)结论:浮力的大小与排开液体的 和液体的 有关。
【答案】(1) 2.7 1
(2)大
(3)无关
(4)大
(5) 体积 密度
【详解】(1)[1]金属块的重力:由图a可知,弹簧测力计示数为,故重力
[2]金属块完全浸没在水中时(图c),弹簧测力计示数,根据称重法,浮力
(2)分析图a、b、c:液体均为水(密度相同),金属块排开水的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,浮力逐渐增大。结论:液体密度相同,金属块排开液体的体积越大,浮力越大。
(3)分析图a、c、d:金属块完全浸没在水中(排开液体体积相同),浸入深度不同,但弹簧测力计示数均为,浮力不变。结论:浸没在液体中的物体所受浮力与浸入深度无关。
(4)分析图a、c、e:金属块排开液体的体积相同(均完全浸没),液体由水变为浓盐水(密度增大),弹簧测力计示数减小,浮力增大。结论:金属块排开液体的体积相同时,液体密度越大,浮力越大。
(5)综合实验现象,浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关。
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第1节 浮力
一. 辨析物体是否受到浮力的作用(共6小题)
二.浮力的方向及产生原因(共8小题)
三.称重法测浮力的大小(共7小题)
四. 根据浮力产生的原因计算浮力的大小(共6小题)
五.探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共8小题)
一. 辨析物体是否受到浮力的作用(共6小题)
1.2025年3月23日武汉举行了马拉松比赛,武汉马拉松赛简称“汉马”,横跨“一城两江三镇四桥五湖”,被称为拥有“最美赛道”的马拉松赛事。如图为选手们通过武汉长江大桥时的情景,关于比赛中涉及的物理知识,以下说法正确的是( )
A.跑步过程中人需要用力向后蹬地,说明物体的运动需要力来维持
B.选手跑鞋底部有凹凸不平的花纹,主要是为了增大压力
C.支撑长江大桥的桥墩在江水中会受到很大的浮力
D.选手匀速跑弯道过程中的运动状态是改变的
2.如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.海上航行的福建舰 B.停在水面的天鹅
C.浸在水中的桥墩 D.空中飞行的飞艇
3.下列情境中提到的物体不受浮力的是( )
A.沉在海底的“潜水艇”
B.在太空绕地球做圆周运动的“天宫一号”
C.在空中静止的“热气球”
D.在大海上行驶的“辽宁舰”
4.如图所示,将盛有水的容器放在水平桌面上,其中甲、乙是可以自由移动的物体,丙、丁是容器本身的一部分,则下列说法中正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁都受到浮力的作用
B.只有甲、乙受到浮力的作用
C.甲、乙、丁受浮力的作用,丙不受浮力的作用
D.甲、乙、丙受浮力的作用,丁不受浮力的作用
5.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时 (选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球 (选填“会”或“不会”)沉入水中。
6.如图是拦河大坝的截面图,大坝此时 (受到、不受到)水的浮力;若坝内水的密度为1.0×103kg/m3,当水深为 m时,大坝受到的压强是1.2×106Pa(g 取10N/ kg)。
二.浮力的方向及产生原因(共8小题)
7.如图所示,A、B两个物体形状和大小完全相同,则A、B两物体受到的水向上和向下的压力差( )
A.一样大 B.A 比B 小
C.A 比B 大 D.以上三种情况都有可能
8.如图所示,一条小鱼在水中游动,能正确表示该小鱼受到的浮力方向的是( )
A. B. C. D.
9.如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
10.如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验说明了( )
A.大气存在压强 B.浮力产生的原因
C.液体的压强与液体的流速有关 D.液体的压强与液体的深度有关
11.装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力的作用下使得底面积为的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600Pa,此时物块M受到的浮力为 N;物块重为 。
12.浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为 N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
13.如图所示,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,这说明浮力的方向总是 的;将细绳剪断后,乒乓球会上浮,这说明力可以改变物体的 。
14.小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底,由此,他进行了有关浮力的实验探究。
(1)如图甲所示,小明用弹簧测力计测出石块的重力为 N;
(2)将石块缓慢浸入水中至未完全浸没的过程,弹簧测力计示数逐渐 (选填“变大”,“变小”或“不变”);石块浸没后,弹簧测力计示数为0.9N,则此时石块所受的浮力为 N;石块在浸没后至触底之前的过程,弹簧测力计示数 (选填“变大”,“变小”或“不变”),说明在液体内部,浮力的大小与 无关;
(3)将 相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小 ,说明浮力的大小与物体密度无关;
(4)将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图乙和图丙(下侧凹陷程度较大)的方式浸没于水中,能反映浮力产生原因的是图 。
三.称重法测浮力的大小(共7小题)
15.如图所示,物理老师用弹簧测力计悬挂重为10N的石块并将其浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为6N,此时石块所受浮力的大小和方向分别是( )
A.4N,竖直向上 B.6N,竖直向上 C.4N,竖直向下 D.10N,竖直向下
16.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,所用的物块a和物块b体积不同,但质量相同。下列结论正确的是 ( )
A.甲图中物块a受到的浮力比乙图中的大
B.对比甲、乙可以得出结论:同一物体浸入液体中的深度越深,所受浮力越大
C.对比乙、丙可以得出结论:在同种液体中,物体体积越大,所受浮力越大
D.对比丙、丁可以得出结论:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大
17.如图甲、乙所示,先用弹簧测力计测量物块在空气中所受的重力,再把物块浸没在水中,发现弹簧测力计的示数变 ,表明物块受到了浮力的作用。根据图中数据可知,物块受到的浮力为 N。
18.如图,甲为盛水的烧杯,上方有一个弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降直至全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数 F 与圆柱体下降高度 h 变化关系的图像如图乙所示。分析图像可知,当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为 Pa,圆柱体全部浸没在水中时所受的浮力大小为 N。
19.如图所示是小明同学探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程。将金属块挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为F,如图-1。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)小明分析图-1、图-2、图-3得出浮力大小和物体浸入液体的深度有关,小华认为他的结论是错误的,原因是因为没有控制 不变。
(3)根据图-1、图-3和图-4中F-F2 (选填“=”或“≠”)F-F3,可以验证“物体受到的浮力和液体的密度有关”。
(4)小明还利用4个相同的长方体磁力块进行了如图-5所示的实验操作,发现F4=F5,继续向下移动磁力块,弹簧测力计的示数均不变,这 (选填“能”或“不能”)说明物体所受浮力大小与其浸入液体的物体形状无关。
20.在探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积是否有关”时,小明选用如图所示的圆柱体A(圆柱体上每一格体积相等10cm3,ρA>ρ水)、弹簧测力计和装有适量水的烧杯等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时,用弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力G,并记入实验表格;
②将圆柱体A的一格浸在水中,圆柱体不接触容器,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
③ ,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
④用公式 计算金属块所受浮力F1、F2并记录。
(2)由F1 F2(选填“=”或“≠”),可以得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积 ;
(3)画出实验数据记录表。
21.小明在做“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验,如图所示。
(1)根据图中实验数据可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 N。
(2)分析甲、丁、戊三次实验可知:浸在液体中的物体所受浮力大小与 有关。
(3)分析甲、乙、丙三次实验数据,小明认为浸在液体中的物体受到浮力的大小与浸在液体中的深度有关,请对他的结论做出评价: 。
四. 根据浮力产生的原因计算浮力的大小(共6小题)
22.如图所示,一个长方体物块A质量是500g,浸没在水中,其下表面受到水对它向上的压力为20N,上表面受到水对它向下的压力为12N,则物块A受到合力的大小和方向为(g=10N/kg)( )
A.8N 竖直向上 B.3N 竖直向下
C.3N 竖直向上 D.13N 竖直向下
23.如图所示,一个长方体浸没在水中,其上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为12N,则长方体受到水的浮力为( )
A.7N B.5N C.12N D.17N
24.如图所示,一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其上表面受到水的压力为0.5N,其下表面受到水的压力为。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力为,方向竖直向下
B.圆柱体受到的重力为,方向竖直向下
C.圆柱体受到水的浮力为,方向竖直向上
D.圆柱体受到水的浮力为,方向竖直向上
25.如图所示,重为30N的物体用细线系着浸没在水中,上表面受到水向下的压力为16N,下表面受到水向上的压力为25N,则物体受到的浮力大小为 N,此时细线对物体的拉力为 N。
26.正在进行维修的宜宾岷江大桥的桥墩由钢筋混凝土构成,其中一个桥墩浸在水中体积为200m3,则桥墩浸在水中部分的质量为 t,在水中部分受到的浮力为 N。(钢筋混凝土的密度为2.5×103kg/m3,g=10N/kg)
27.如图所示,一个边长为10cm的正方体悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为6N,下表面受到水的压力F2为16N。求:
(1)则正方体受到的浮力;
(2)正方体上表面到水面的距离h1。
五.探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共8小题)
28.在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小明选用了体积相同的实心金属块甲、乙来进行实验,其实验过程如下列图片所示,则他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与物体浸入液体中体积的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
29.下列关于浮力的说法,正确的是( )
A.物体在液体中受到的浮力大小只与液体的密度有关
B.物体在液体中受到的浮力大小只与物体排开液体的体积有关
C.物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积都有关
D.物体在液体中受到的浮力大小与物体的重力有关
30.某物体挂在弹簧测力计下其示数为2N,将物体浸没在水中,弹簧测力计示数为1.2N,此时该物体所受浮力为 N ;若改变物体浸没水中的深度,则该重物所受浮力大小将 (选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
31.用手将空的饮料罐缓慢按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,需要用的力越 ,说明饮料罐受到的浮力越 ,这个实验现象告诉我们,浮力的大小跟物体排开液体的 有关。
32.实验小组的同学利用弹簧测力计、金属块、溢水杯、水和小桶等器材,按照如图所示的实验进行操作,探究浮力的有关问题。
(1)比较B、C、D三次实验,可得出的结论是:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力 。
(2)比较 (填字母序号)三次实验,可得出结论:物体受到的浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)综合分析实验数据,金属块浸没在水中时受到的浮力是 N,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体 。
(4)根据实验数据可计算出该金属的密度是 。
(5)若实验结束整理器材时,发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则计算出的金属块的密度值 (选填“偏大”、“准确”、“偏小”)。
33.小明通过实验探究:物体在浸没前,物体所受的浮力大小是否与物体浸入液体的深度有关。小明选择了如图所示的器材(其中长方体物块均分为9等份),实验步骤如下,请你帮忙补充完整。
(1)小明用弹簧测力计在空气中测出长方体物块重力为G;
(2)小明用弹簧测力计挂在长方体物块的长边正中心,并浸入水中到第一根刻度线,记下此时弹簧测力计的示数为F1;
(3)
(4)如果 (用测量的物理量字母表达),则物体在浸没前,物体所受的浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
34.下列图片所示的是某小组研究浮力问题的装置图。请根据图示回答下列问题。
(1)A、B两图中,B图中测力计的示数变小,说明物体受到了 力的作用。
(2)比较B、C两图能说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小与 有关。
(3)C、D两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟液体的 有关。
(4)比较 图和 图可说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的深度无关。
35.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验情况如图所示。请解答下列问题:
(1)金属块所受的重力为 N,当金属完全浸没在水中时,所受浮力是 N。
(2)分析图a、b、c可得:液体密度相同,金属块排开液体的体积越大,浮力越 。
(3)分析图a、c、d可得:浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体浸入液体中的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)分析图a、d、e可得:金属块排开液体的体积相同时,液体密度越大,浮力越 。
(5)结论:浮力的大小与排开液体的 和液体的 有关。
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