内容正文:
研究河北新考情 更懂中考新方向
河北新中考
物理
精练册
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板块二 力学与机械
第八章 压强与浮力
8.2 浮力
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【能力层 物体的浮沉条件及其应用】
【基础层 阿基米德原理与浮力的简单计算】
【探究实验 浮力实验设计与规律验证 】
【创新层 逻辑分析与知识迁移 】
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【基础层 阿基米德原理与浮力的简单计算】
1.我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海 沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载 人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,受到 ( )
A. 压强增大,浮力增大
B. 压强不变,浮力增大
C. 压强增大,浮力不变
D. 压强不变,浮力不变
C
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2. 宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国 古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将 陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在 一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起, 然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可 将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置 所受浮力为 F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙= F丙 B.F甲 >F乙>F丙 C.F甲 =F乙 >F丙 D.F甲 <F乙 <F丙
B
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3.“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4.8×10³ t,浮在海面上时所受的浮力
是 N。 当舰船从海洋驶入长江时,它会 (选填 “上浮”或“下沉”)一些。(g 取10 N/kg)
4.8×107
下沉
解析:已知排水量m 排=4 .8×10³t=4.8×10⁶kg, 根据阿基米德原理,“青岛号” 导弹驱逐舰满载时所受的浮力 F浮 = G 排=m 排 g=4.8×10⁶kg×10N/kg=4.8×10⁷N,舰船始终漂 浮,浮力等于重力,重力不变则浮力不变。从海洋驶入长江,液体密度变小,根据F 浮= gV排,F浮不 变,变小,所以 V排变大,舰船会下沉一些。
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4.(2025黑龙江)小宁同学把一个质量为50 的 木块放在水中,木块漂浮时有 的体积露
出水面,则这个木块受到的浮力是 N, 它的密度是 g/cm³ 。(g 取10 N/kg)
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5.(2025北京)某同学利用一个圆柱形容器、 一 个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测
量酱油的密度,测量过程如图所示,图中 h₁、h₂、h₃、h₄分别是梨放入水、酱
油前后液面到容器底的 距离。已知水的密度为p 水,则待测酱油的密度
。(用已知量和测量量表示)
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解析:由图可知,梨在水中和酱油中均处于漂浮状态,即受到的浮力等于其重力,所以 F 浮水=F 浮酱油,设圆柱形容器的横截面积为S, 则梨在水中排开水的体积 V水排=S(h₂-h₁), 梨在酱油 中排开酱油的体积 V酱油排=S(h₄-h₃), 根据阿基米德原理可知ρ水 V 水排g= P酱油V酱油排吕,ρ水 S(h₂-h₁)g
=ρ酱油S(h₄-h₃)g,ρ水(h₂-h₁)=ρ酱油(h₄-h₃), 则待测酱油的密度ρ酱油=
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6.(2025齐齐哈尔)某材料不吸收液体,在酒精 或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐
水发生化学反应,用该材料制成重1 N 的实心球。 若将球投入足够多的酒精中,
当球静止时,受 到的浮力大小是 N; 若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,
受到的浮力大小是 N 。( 已 知 = 1.0 × 10 ³ kg/m³,=0.8×10³kg/m³,
= 1.1 × 1 0 ³ kg/m³)
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7.(2025南通)福建舰是我国第三艘航母,其满 载排水量为8.8×104 t 。一架舰载机起飞后, 福建舰排开水的体积减小了30 m³ 。 海水的密度取1.0×10³kg/m³,g 取10 N/kg 。 求 :
( 1 )福建舰满载时排开水的体积和浮力;
解:福建舰满载时排开水的质量 m 排=8 .8× 10⁴t=8.8×10⁷kg
由 可得,福建舰满载时排开水的体积 V排= =8.8×104m³ 福建舰受到的浮力 F 浮 = G 排=m 排g=8.8×10⁷kg ×10 N/kg=8.8×10⁸N
福建舰受到的浮力 F 浮 = G 排=m 排g=8.8×10⁷kg ×10 N/kg=8.8×10⁸N
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( 2 )该舰载机受到的重力。
解:舰载机起飞后,航母减少的浮力等于舰载机的 重力,即舰载机受到的重力 G 机=△F浮=g△V排= 1.0×10³kg/m³×10N/kg×30m³=3×10⁵N
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8.(2025宜宾节选)某锻造厂利用卷扬机将 一 圆柱形工件(污垢的质量和体积忽略不计)
吊入柱形清洗池中清洗,如图所示。已知工 件的质量为90 kg, 高度为50 cm, 清洗池
底面 积为2000 cm², 深度为80 cm; 未放入工件 时,清洗液的深度为60 cm, 密度
p=0.8×10³kg/m³,g取10 N/kg 。 求 :
( 1 )工件的重力;
解:工件的重力 G=mg=90 kg×10N/kg= 900N
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( 2 )工件一半浸入清洗液时,清洗液对工件底部的压强;
( 3 )工件完全浸入清洗液,平衡时绳对工件的拉力为700 N, 工件的底面积是多少。
解:工件一半浸入清洗液时,浸入深度 h= =25cm=0.25m
则清洗液对工件底部的压强 p=gh=0.8× 10³kg/m³×10 N/kg×0.25m=2000Pa
解:工件完全浸入清洗液,工件受到的浮力 F 浮=G-F=900N-700N=200N
则工件的体积 V=V排= = =0.025 m3
工件的底面积s= = =0.05
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【能力层 物体的浮沉条件及其应用】
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1.(2025山东)小华在相同气球内装上不同配 重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于 “小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小 鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而 改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水 中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力 及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮 力分别用F 甲、F 乙表示。下列说法正确的是 ( )
A. 对甲充气,甲上浮,再次静止时 F 甲 小 于 F乙
B. 对甲抽气,甲下沉,再次静止时 F甲 一 定小 于 F 乙
C. 对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始 时的浮力小
D. 对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等 于初始时的浮力
D
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2. (2025武汉)某同学用同一个圆柱体探究浮力的大小跟哪些因素有关,弹簧测力计
示数如图所示,图甲中的圆柱体有一半体积浸入水中。下列结论错误的是 ( )
A. 圆柱体的密度为2×10³kg/m³
B. 盐水的密度为1. 1×10³kg/m³
C. 图丙中圆柱体受到的浮力比图甲中
的大 1.1N
D. 若图丙中弹簧测力计示数为2 .6 N, 圆
柱 体浸入盐水中的体积为总体积的
B
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3.(2025辽宁)如图,装有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,不计质量的弹簧悬挂
一不吸水圆柱体,圆柱体浸入水中3 cm 且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8 cm 。
现向柱形 容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹 簧恰好恢复原长时,停止注
水,圆柱体静止。 注水量为2.76 kg 且水没有溢出。已知:圆柱体高20 cm、底面积
100 cm², 柱形容器底 面积200 cm² 。容器中的水面与注水前相比升高了 cm,圆柱
体的密度为 g/cm³ 。( =1.0×10³kg/m³, 整个过程圆柱体始终未与容器壁接触)
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4.在图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到 的重力和浮力的示意图。
[答案]
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5.(2025大庆)小娜同学为了研究浮力产生的 原因,设计了如图甲所示的特殊容器,
容器由 底部相通的A、B 两部分组成,容器A 底部有一个面积为80 cm² 的圆孔,圆
孔距容器B 底 部10 cm, 现用一个上下表面均为圆形的木 塞(不考虑吸水)堵住圆孔,
当向容器A 中注水至水深10 cm 时,木塞未上浮且与容器 A 底部接触紧密。已知:
木塞的参数如图丙所 示 ,h₁=6 cm,h₂=4 cm,上 表面 积 S1=160cm², 下表面积
S₂=80cm²,木塞质量 m=1kg, 水的密度=1.0×10³kg/m³,g 取 10 N/kg。求:
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( 1 )图甲中水对木塞上表面的压强;
解:图甲中木塞上表面所处的深度h=10cm-h₁=10 cm-6 cm=4cm=0.04 m
则图甲中水对木塞上表面的压强p =gh =1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.04m=400 Pa
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( 2 )向图甲容器B中注水,当B中水深25 cm 时(如图乙),木塞受到的浮力;
如图乙,当B 中水深25cm 时,木塞上表面受到水的压力
F =pS₁=400 Pa×160×10-4m²=6.4N
水对木塞下表面的压强
p'= gh'=1.0× 10³kg/m³×10N/kg×[0.25m-(0.1m-0.04 m)]=1900Pa
则木塞下表面受到水的压力
F下 =p'S₂=1900Pa×80×10-4m²=15.2N
则木塞受到的浮力
F 浮=F 下-F 上=15.2 N-6.4N=8.8N
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( 3 )继续向图乙容器B 中注水,直至木塞漂 浮在水面上,此时木塞排开水的体积。
解:木塞漂浮在水面上时,受到的浮力F′=G=mg=1kg×10N/kg=10 N 则此时木塞排开水的体积
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【探究实验 浮力实验设计与规律验证 】
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1. (2025沧州模拟)在“探究浮力的大小跟哪些 因素有关”的实验中,小明猜想浮力的
大小 可能与以下因素有关:①液体的密度;②物体受到的重力;③物体排开液体
的体积。
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( 1 )如图1 所示,用手把空的易拉罐按入水 中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以证明浮力的大小与 ( 填 序 号)有关。
( 2 )为了研究猜想②,测得体积相同的A 、B、C 三个圆柱体的重力分别为4 N、4.5N 和 5N, 然后进行如图甲中a、b、c所示的实验。物 体 C 浸没在水中时所受的浮力为 N。进 一步计算得出A、B、C所受浮力相等,可得出结 论 : 。
( 3 )比较 三次实验,可得出结论: 浮力大小与液体密度有关。
( 4 )该实验运用的主要科学探究方法是 。
③
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浮力大小与物体受到的重力无关
a、d、e
控制变量法
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【拓展】完成上述实验后,小明又用一根长为 20 cm 的吸管,在吸管的一端塞入一些铜丝 作为配重,并用石蜡将吸管的两端封闭起来 自制了一个密度计,如图乙所示,其中H=14 cm 、h=12 cm,该密度计测得某液体的密 度为 g/cm³ 。(=1 g/cm³)
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【创新层 逻辑分析与知识迁移 】
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1.(2025徐州)阅读短文,回答文后问题。
计时碗
时间的测量和记录是人类文明的重要一 环。钟表发明之前,计时碗是古人使用的一 种巧妙的计时工具:在碗底部中心打一个小 孔,孔的直径比碗口直径小得多。把碗放到 水池中的水面上,碗口向上。碗缓慢下沉,水 从碗底小孔进入碗中;当碗口低于水面时,水 从碗口大量进入碗中,碗快速下沉。从碗放 到水面到碗口与水面齐平所用的时间基本固 定不变,称为下沉时间,可以作为一个计时的 标准。
为了探究计时碗下沉时间的影响因素, 研究人员制作了一个圆筒形的计时碗,碗壁 很薄,碗口直径为 D, 碗底中心小孔直径为 d 。如 图a 所示,从碗放在水面上开始计时, 记录不同时间碗底下沉的距离,得到碗下沉过程中路程—时间关系图像如图 b 所示。
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( 1 ) 制作计时碗时,所用材料的密度应比水的密度 ;
( 2 ) 由路程 — 时间图像可以看出,碗在下沉 的中间阶段做 运 动;
( 3 ) 碗在下沉过程中,受到的一些阻力较小, 可以忽略不计。在下沉的中间阶段,若水从 小孔以流速v 进入碗中,则碗下沉速度的表达式为: ;
( 4 )计时碗的下沉时间与哪些因素有关?请 你列举一条: _。
匀速
大
碗底小孔的直径
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