内容正文:
四、浮力(第一课时)
目录
题型分组练 2
题型01 认识浮力 2
题型02 浮力的方向及其产生原因 3
题型03 探究浮力大小的影响因素 3
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系 5
题型05 验证阿基米德原理 6
题型06 比较浮力的大小 7
拔高综合练 8
链接中考 11
新题快递 13
题型分组练
题型01 认识浮力
1.如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下,如图甲所示,物重G=___________N。
(2)当用手向上托物体时,如图乙所示,手对物体向上的托力F=___________N。
(3)当物体浸入水中后,如图丙所示。将图丙中实验与图甲、乙对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=___________N。
2. 如图所示的四种情景,没有受到浮力的物体是( )
A.水中下沉的苹果 B.海试中的福建号航母
C.遨游太空的天宫二号 D.飘在空中的热气球
3.不同鱼缸里的两条鱼,趴在水底争论不休,它们说法正确的是( )
A.甲鱼缸的鱼说压强是由水的重力产生的,所以它受压强小
B.乙鱼缸的鱼说压强与深度有关,所以它受压强大
C.甲鱼缸的鱼说只要在水里的东西都受到浮力的作用
D.乙鱼缸的鱼说水底的石头没有浮起来,石头没受到浮力
题型02 浮力的方向及其产生原因
4.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.
5.如图所示,将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和F向右的大小关系是F向左 F向右(填“大于”“等于”或“小于”);当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上和F向下的大小关系是F向上 F向下(填“大于”、“等于”或“小于”);通过以上探究,得出浮力产生的原因。
6.物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为: .若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为______________________________;此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生__________。
题型03探究浮力大小的影响因素
7.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关。
(1)如图甲所示,用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深(未浸没),手会感到越吃力。这个事实可以验证猜想3是________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)为了验证猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得其重力分别为4N、4.5N和5N然后进行如图乙所示的实验。
①在序号为a的实验中物体所受的浮力为________N。
②比较序号为a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力________(选填“有关”或“无关”)。
③比较序号为________的三次实验可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:其他条件相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越________。
8.为探究浮力大小与哪些因素有关,小明设计了如图甲所示的实验装置。将该装置放进容器,向容器中加水,完成了如图乙所示的实验探究过程。
(1)小明将吸盘中的空气排出,吸盘紧紧吸在容器底部,向容器中加水到如图A所示的位置,吸盘______(选填“有”或“没有”)受到水的浮力;
(2)对比图A、B、C三次实验,弹簧伸长的长度变大的原因是______,通过这三次实验,可以说明浮力大小与______有关;
(3)对比图C、D两次实验,浮球浸入液体的深度变大,弹簧伸长的长度______(选填“变大”“变小”或“不变”),这说明当物体完全浸没时,浮力的大小与物体浸入液体的深度______;
(4)对比图D、E两次实验,是为了探究浮力大小与______的关系;
(5)分析使用该实验装置探究影响浮力大小的因素,它的优点是______。
9.【探究名称】探究浮力大小的影响因素。
【问题】小明打完篮球后,给篮球进行了一次清洗,他发现篮球漂浮在池中水面上,用力往下按时,越来越费力,由此引起了他探究影响浮力大小的因素的兴趣。所用器材有电子台秤、木块、盆、细针(体积不计)等。
(1)将电子台秤放在______桌面上,打开开关,将木块放在台秤上,台秤示数稳定时如图甲所示,则木块受到的重力为______N;(g取10N/kg)
(2)取走木块,用盆装适量水放在台秤上,待示数稳定后,将木块缓慢放入水中,小明观察到,在放入木块的过程中,台秤的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),直至如图乙所示;
(3)如图丙所示,用细针将木块缓慢压入水中,同时观察台秤示数的变化,他发现当木块完全浸入水中后,继续下压,台秤示数不变;
【解释】分析实验现象可知,浸在液体中的物体受到的浮力随______增大而增大,与物体浸没在液体中的深度______(选填“有”或“无”)关;
【交流】根据实验中的数据,小明还计算出了木块的体积为______cm3,则木块的密度为ρ木=______kg/m3。
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系
10.某兴趣小组探究影响浮力大小的因素时,提出如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体排开液体的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
(1)请你写出一个能够支持猜想2的生活现象:______;
(2)小组同学为验证上述猜想,用弹簧测力计、长方体物块(物块可分成完全相同的四部分)、2个分别盛有水和盐水的烧杯,按图步骤进行实验:
①B图中物块所受浮力为______N;
②根据A、B、D的测量结果,可得出的结论是: ;
③若物体在C图中继续下沉(未触底),弹簧测力计示数会______(填“增大”“减小”或“不变”);
(3)由以上实验可以测出盐水的密度为____g/cm3(结果保留两位小数,已知ρ水=1×103kg/m3)。
11.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。
题型05 验证阿基米德原理
12.如图,小军用图中实验过程验证阿基米德原理,下列说法正确的是( )
A.图甲、乙可得,小于,说明石块在水中的重力减小
B.图甲、乙可得,石块受到的浮力为
C.为操作方便利于减小实验误差,最合理的实验顺序是甲、乙、丁、丙
D.由可以得出,石块受的浮力等于石块排开液体受的重力
13.如图所示,在一只薄塑料袋(重力忽略不计)中装入水,用弹簧测力计测出盛水的塑料袋所受重力为3N,再将塑料袋逐渐浸入水中,当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时,观察到弹簧测力计的示数为零,此时盛水的塑料袋所受的浮力大小为________N。这个小实验得出的结论:浸在液体中的物体所受的浮力等于________。(,g取10N/kg)
14.某中学两支物理小组的同学,在实验室中验证阿基米德原理。
(1)方案一,小姜用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块浸没在水中受到的浮力F浮=___N,排开水的重力G排=___N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是___;
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
C.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(2)方案二,如图乙,小姜将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小姜逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数___(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量__(选填“大于”、“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排;
(3)为了多次实验得到普遍规律,方案__(选填“一”或“二”)的操作更加简便。
题型06 比较浮力的大小
15.如图 所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。马铃薯和乒乓球哪个受到的浮力大?( )
A.马铃薯 B.乒乓球 C.一样大 D.无法确定
16. 潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图所示,某潜水艇从A处驶入低密度海水区,“掉深”到B处。与A处相比,潜水艇在B处( )
A. 受到的浮力变小 B. 受到的重力变大
C. 排开液体重力不变 D. 排开液体体积变大
拔高综合练
17.如图所示,将一只重为0.5N的小烧杯放在一个装满水的溢水杯的溢水口正下方,向溢水杯中轻轻放入一个小木块,从中溢出的水全部流到小烧杯中,测得小烧杯和水的总重力为2.5N。则木块受到的浮力为( )
A.3N B.2N C.2.5N D.0.5N
18.将A、B、C 三个体积相同的小球投入到某液体中,静止时所处的位置如图所示,则三球 所受浮力大小关系是( )
A.A、B、C 三球所受浮力相等
B.B、C 两球所受浮力相等,A 球所受浮力小于 B、C 球
C.A、B 两球所受浮力相等,C 球所受浮力小于 A、B 球
D.A 球所受浮力大于 B 球,B 球所受浮力大于 C 球
19.如图所示,把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上,将石块浸没在水中,弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是( )
A.石块所受浮力方向竖直向下 B.石块浸没在水中受到的浮力为1N
C.石块上、下表面受到的压力差为1.5N D.撤去拉力,沉入水底的石块不受浮力
20.小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸没在水中的深度越深,下表面受到水的压强越小
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
21.未装满水的溢水杯上方用弹簧测力计悬挂一圆柱体。将圆柱体从甲图位置缓慢浸入至乙图位置,溢水杯中有水溢出。这个过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数一直变小 B.圆柱体所受的浮力一直变大
C.电子秤的示数一直变大 D.圆柱体所受的浮力大于溢出的水所受的重力
22. 在一只烧杯内装有密度为ρA的液体A,在一个轻薄透明塑料袋中装有大半袋密度为ρB的液体B,按如图所示方式,用弹簧测力计吊住塑料袋并将塑料袋缓慢浸入液体A中,测力计示数为F(塑料袋不接触杯底),有以下三个判断:
(1)若ρA=ρB,当袋内液面与袋外液面相平时,F为零;
(2)若ρA>ρB,当F为零时,袋内液面高于袋外液面;
(3)若ρA<ρB,当袋内液面与袋外液面相平时,F不为零.
这三个判断( )
A. 只有(1)正确 B. 只有(1)(2)正确
C. 只有(2)(3)正确 D. (1)(2)(3)都正确
23.某兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶等器材验证阿基米德原理。
(1)实验中小组成员们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出的水所受的重力______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)由实验可知,随着物块逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数将会_____(选填“变大”“变小”或“不变”),可以判断物块所受浮力的方向_______。
(3)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,则物块受到的浮力为_______N,物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小_______(选填“相等”或“不相等”)。
(4)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,依旧保持物块所处的深度不变,由图中数据可计算出物块受到的浮力变化了______N,说明物块受到的浮力大小与__________有关。
24.某小组同学按如图所示步骤,探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是___________N
(2)小明通过比较步骤甲、乙、丙三个可以得出结论:液体密度相同时,___________,物体受到的浮力越大;
(3)小红通过比较步骤甲、乙、戊,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。小花认为这样操作是错误的,理由是___________。
(4)细心的小明利用实验数据还计算出步骤戊中所用盐水的密度是___________。
(5)小明又做了如图己的实验,若满足关系式:___________,则验证了“阿基米德原理”。
25.某实验小组的同学在“探究浮力大小与哪些因素有关”时,进行了如图所示的实验,长方体物块标有等分线。
(1)实验前,弹簧测力计应在______方向上调零;从图中可知物块的重力为______ N;
(2)B、C两次实验中,物块排开水的体积______,从图中数据可得出,物体所受浮力与浸入液体中的深度______;
(3)分析A、C、D三次实验,可知排开水的体积越大,物块所受浮力越______;D实验中,物体受到的浮力是______ N;由______三次实验可知,浮力大小与液体的密度有关;
(4)为了探究浮力大小是否与深度有关,另一小组同学自制了如图甲所示的器材进行了实验,他们发现乙、丙两次实验中弹簧测力计的示数不同。他们在探究过程中存在的问题是______。
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26.(2024淮阴•中考真题)如图甲所示,取一个塑料瓶,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;若用手堵住瓶口,很快就可观察到乒乓球浮了起来,如图乙所示。此实验说明了( )
A.大气压强的存在 B.连通器的原理
C.流体压强与流速的关系 D.浮力产生的原因
27.(2024扬州•中考真题)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
28.(2024江西•中考真题)复兴大桥是江西省最大跨度的钢混组合梁钢箱拱桥。复兴大桥施工时,施工人员要向河中沉放大量的施工构件。假设某正方体构件被缓缓吊入江水中,正方体构件浸没在水中缓缓下降的过程中受到水的浮力________(选填“增大”“减小”或“不变”)。下图是竣工后的复兴大桥,假设浸入水中的桥墩体积为,则桥墩受到的浮力是________N。(g取10N/kg,水的密度是)
29.(2024苏州•中考真题)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)。
(1)金属块的重力为___________N,金属块在图C中受到的浮力为___________N。
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的___________越大,它所受的浮力越___________(选填“大”或“小”)。
(3)分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸没后的深度___________(选填“有关”或“无关”);分析比较图A、E、G可知:浮力大小与___________有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,所受浮力将___________(选填“不变”、“增大”或“先增大后不变”)。
30.(2024南京•中考真题)某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行___________。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮=___________。
(3)以下选项中若___________成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4 B.F1﹣F3=F4﹣F2 C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐___________,B的示数逐渐___________。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是___________(多选,都正确得分,否则不得分)。
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
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31.(2025年南通期末)如图所示,请画出小球受力示意图。
32.(2025年东台期末)用一根细线的两端分别固定乒乓球与大烧杯底部,注水浸没乒乓球后,将大烧杯底部一端垫高。乒乓球在水中的位置和所受浮力示意图正确的是( )
A. B. C. D.
33.(2025年吴江期末)如图所示,物体浸入水中越深,弹簧测力计示数越小,发现浮力的大小与深度有关,而且深度越深,浮力越大,此结论 ,原因是 。
34.(2025年无锡期末)浸没在液体中的物体,上表面受到液体压力的大小为7N,下表面受到液体压力的大小为10N,则物体受到的浮力大小为 ___________;浮力的方向是 ___________;增大物体在水中的深度,物体受到向上和向下的压力差将 ___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
35.(2025年泰兴期末)“天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
35.(2025年兴化期末)小明与小李在游泳时发现游泳圈在水中漂浮着,小李把游泳圈用力往水里按压,发现越往下按越费力,小李问小明这是什么原因呢?小明对影响浮力大小的因素知识遗忘了,于是回家后进行了如下探究:
(1)称量前,应将电子秤放在______桌面上,如图甲所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量。他还发现将长方体浸入水中,手提着绳子的力在减小,说明物体受到了______力;
(2)小明将一个长方体物块分别按照图乙和丙的方式将物体一半的体积浸入水中,发现两次电子秤的示数相同,这个结果说明,当物体浸入的体积相同时,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度______(选填“有关”或“无关”);此时物块受到的浮力为______N;
(3)在戊中装有1kg的某种液体,小明将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示。他发现浮力大小还与____有关。小明还根据前面所学的知识算出了这种液体的密度为___kg/m3;
(4)小明做完这个实验后,用气球模拟游泳圈,想用实验的方式来探究为什么越往下按越费力,如图己所示,他将气球用细木棍往水里按,发现电子秤的示数增大,说明此时气球受到的浮力______;他记录了气球恰好浸没时电子秤的示数,然后再把气球往下按(未触底),发现电子秤的示数在逐渐减小,原因是______。
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四、浮力(第一课时)
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题型分组练 2
题型01 认识浮力 2
题型02 浮力的方向及其产生原因 3
题型03 探究浮力大小的影响因素 5
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系 8
题型05 验证阿基米德原理 9
题型06 比较浮力的大小 12
拔高综合练 13
链接中考 19
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题型01 认识浮力
1.如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下,如图甲所示,物重G=___________N。
(2)当用手向上托物体时,如图乙所示,手对物体向上的托力F=___________N。
(3)当物体浸入水中后,如图丙所示。将图丙中实验与图甲、乙对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=___________N。
【答案】(1)3.6 (2)1.4 (3)2.2
【详解】(1)如图甲所示,根据二力平衡原理可知物体受到的重力大小等于弹簧测力计对物体的拉力大小,即弹簧测力计的示数等于物体所受重力的大小,而图甲中的弹簧测力计分度值为0.2N,读数为3.6N,所以可知物重G=3.6N。
(2)如图乙所示,物体受到重力、弹簧测力计对它的拉力及手对它的托力,其处于平衡状态,则由力的平衡原理可得G=F托+F拉,手对物体向上的托力F托=G-F拉=3.6N-2.2N=1.4N
(3)物体受到重力、弹簧测力计对它的拉力及水对它的浮力,其处于平衡状态,由力的平衡原理可得水对物体的浮力为F浮=G-F拉=3.6N-1.4N=2.2N
2. 如图所示的四种情景,没有受到浮力的物体是( )
A.水中下沉的苹果 B.海试中的福建号航母
C.遨游太空的天宫二号 D.飘在空中的热气球
【答案】C
【详解】A.水中下沉的苹果浸没在水中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故苹果受到浮力作用,故A不符合题意;
B.海试中的福建号航母浸在水中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故航母受到浮力作用,故B不符合题意;
C.太空中没有空气,遨游太空的天宫二号不受到浮力,故C符合题意;
D.飘在空中的热气球浸在空气中,受到空气的浮力,故D不符合题意。
故选C。
3.不同鱼缸里的两条鱼,趴在水底争论不休,它们说法正确的是( )
A.甲鱼缸的鱼说压强是由水的重力产生的,所以它受压强小
B.乙鱼缸的鱼说压强与深度有关,所以它受压强大
C.甲鱼缸的鱼说只要在水里的东西都受到浮力的作用
D.乙鱼缸的鱼说水底的石头没有浮起来,石头没受到浮力
【答案】B
【详解】AB.液体压强是由液体的重力和流动性共同产生的,并非只由重力产生;由图可知,乙所处的深度较深,水的密度一定,根据可知,乙受到的压强大,故A错误,B正确;
C.如果物体底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此物体没有受到水对其向上的压力,根据浮力产生的原因可知物体不受浮力作用,故C错误;
D.水底的石头若没有与容器底紧密接触,会受到浮力,只是浮力小于重力才未浮起,故D错误。
故选B。
题型02 浮力的方向及其产生原因
4.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。
5.如图所示,将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和F向右的大小关系是F向左 F向右(填“大于”“等于”或“小于”);当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上和F向下的大小关系是F向上 F向下(填“大于”、“等于”或“小于”);通过以上探究,得出浮力产生的原因。
【答案】等于;大于。
【详解】(1)当玻璃圆筒沿水平方向放置时,由于在同一深度,由p=ρgh可知,液体压强相等,又因为受力面积相等,由p=可知,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和F向右的大小相等,水平方向的合力为0;
(2)当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,h下大于h上,由p=ρgh可知,p向上大于p向下,又因为受力面积相等,由p=可知,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上大于F向下,此时竖直方向的合力不为0,方向竖直向上。
6.物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为: .若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为______________________________;此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生__________。
【答案】乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力;压力差。
【详解】甲图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,而浮力是由于浸没在液体中的物体上、下表面受到液体的压力差,所以,乒乓球不受浮力;
乙图中,用手堵住瓶口,乒乓球的上部和下部分别受到向下和向上的压力,从而产生浮力,当浮力大于乒乓球的重力时,乒乓球上浮;
综上分析可知,此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。
题型03探究浮力大小的影响因素
7.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关。
(1)如图甲所示,用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深(未浸没),手会感到越吃力。这个事实可以验证猜想3是________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)为了验证猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得其重力分别为4N、4.5N和5N然后进行如图乙所示的实验。
①在序号为a的实验中物体所受的浮力为________N。
②比较序号为a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力________(选填“有关”或“无关”)。
③比较序号为________的三次实验可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:其他条件相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越________。
【答案】(1)正确 (2) 1 无关 a、d、e 大
【详解】(1)用手把密封的空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,即排开水的体积越大,手会感到越吃力,说明饮料罐受到的浮力越大,这个事实可以支持“浮力的大小可能与排开液体的体积有关”,即验证猜想3是正确的;
(2)[1]根据称重法,在序号a的实验中物体所受的浮力为
[2]比较序号a、b、c的三次实验可知,三个物体的体积相同,排开水的体积相同,而三个物体的重力不同,由称重法可知,三个物体受到的浮力相同,因此可得出:浮力的大小与物体的重力无关。
[3] 探究浮力大小与液体密度有关,要控制物体排开液体的体积相同,液体密度不同,比较a、d、e的三次实验,由称重法可知,物体受到的浮力大小不同,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
[4] 进一步分析可知,排开液体的体积相同,而盐水的密度大于水的密度,水的密度大于酒精的密度,由称重法,在盐水中受到的浮力最大,故得出液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
8.为探究浮力大小与哪些因素有关,小明设计了如图甲所示的实验装置。将该装置放进容器,向容器中加水,完成了如图乙所示的实验探究过程。
(1)小明将吸盘中的空气排出,吸盘紧紧吸在容器底部,向容器中加水到如图A所示的位置,吸盘______(选填“有”或“没有”)受到水的浮力;
(2)对比图A、B、C三次实验,弹簧伸长的长度变大的原因是______,通过这三次实验,可以说明浮力大小与______有关;
(3)对比图C、D两次实验,浮球浸入液体的深度变大,弹簧伸长的长度______(选填“变大”“变小”或“不变”),这说明当物体完全浸没时,浮力的大小与物体浸入液体的深度______;
(4)对比图D、E两次实验,是为了探究浮力大小与______的关系;
(5)分析使用该实验装置探究影响浮力大小的因素,它的优点是______。
【答案】(1)没有 (2) 浮力变大 物体排开液体的体积
(3) 不变 无关 (4)液体密度 (5)见解析
【详解】(1)图A中,吸盘上表面受到水的压力,下表面不受到水的压力(因为吸在容器底部),所以没有受到水的浮力。
(2)[1][2][3]空心浮球浸入水中,受到竖直向上的浮力和竖直向下的弹簧的拉力作用处于静止,两个力是平衡力,A、B、C三次实验,浮球浸入水中的体积变大,即排开水的体积变大,标记物的位置向上移动,弹簧伸长的长度变大,对浮球的拉力变大,浮球所受的浮力变大。这三次实验说明浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)[1]C和D两次实验中,标记物的位置不变,弹簧伸长的长度不变。
[2]浮球浸没水中的不同深度,排开水的体积相同,弹簧的伸长相同,对浮球的拉力相同,则浮球所受的浮力相同,说明物体完全浸没时,浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
(4)D、E两次实验中,浮球浸没在水和盐水中,标记物的位置不同,对浮球的拉力不同,则浮球所受的浮力也不同,探究的是浮力大小与液体密度的关系。
(5)此实验的优点是,通过标记物的位置变化可直观反映物体所受浮力大小的变化。
9.【探究名称】探究浮力大小的影响因素。
【问题】小明打完篮球后,给篮球进行了一次清洗,他发现篮球漂浮在池中水面上,用力往下按时,越来越费力,由此引起了他探究影响浮力大小的因素的兴趣。所用器材有电子台秤、木块、盆、细针(体积不计)等。
(1)将电子台秤放在______桌面上,打开开关,将木块放在台秤上,台秤示数稳定时如图甲所示,则木块受到的重力为______N;(g取10N/kg)
(2)取走木块,用盆装适量水放在台秤上,待示数稳定后,将木块缓慢放入水中,小明观察到,在放入木块的过程中,台秤的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),直至如图乙所示;
(3)如图丙所示,用细针将木块缓慢压入水中,同时观察台秤示数的变化,他发现当木块完全浸入水中后,继续下压,台秤示数不变;
【解释】分析实验现象可知,浸在液体中的物体受到的浮力随______增大而增大,与物体浸没在液体中的深度______(选填“有”或“无”)关;
【交流】根据实验中的数据,小明还计算出了木块的体积为______cm3,则木块的密度为ρ木=______kg/m3。
【答案】(1) 水平 2.6 (2)变大
(3) 排开液体的体积 无 400
【详解】(1)[1]实验时,电子秤要放在水平桌面上。
[2]木块受到的重力为
(2)取走木块,用盆装适量水放在台秤上,示数稳定后,将木块缓慢放入水中,在放入木块的过程中,木块受到的浮力变大,根据力的作用是相互的,木块对水杯的压力变大,故台秤的示数变大。
(3)[1][2]由实验现象可知,物体受到的浮力随排开液体的体积增大而增大,当木块完全浸没后,继续下压,木块排开液体的体积不变,木块的深度增加,台秤示数不变,说明浮力与物体浸没在液体中的深度无关。
[3]根据实验中的数据,水杯与水的质量为
木块完全浸没时排开水的质量
木块完全浸没时受到的浮力
木块完全浸没时排开水的体积与自身的体积相等,即
[4]木块的密度为
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系
10.某兴趣小组探究影响浮力大小的因素时,提出如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体排开液体的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
(1)请你写出一个能够支持猜想2的生活现象:______;
(2)小组同学为验证上述猜想,用弹簧测力计、长方体物块(物块可分成完全相同的四部分)、2个分别盛有水和盐水的烧杯,按图步骤进行实验:
①B图中物块所受浮力为______N;
②根据A、B、D的测量结果,可得出的结论是: ;
③若物体在C图中继续下沉(未触底),弹簧测力计示数会______(填“增大”“减小”或“不变”);
(3)由以上实验可以测出盐水的密度为____g/cm3(结果保留两位小数,已知ρ水=1×103kg/m3)。
【答案】(1)人从浅水区走向深水区感觉身体变轻
(2) 0.4 物体在液体中受到的浮力大小与物体浸在液体中的深度无关 不变
(3)1.14
【详解】(1)人从浅水区走向深水区,人排开水的体积变大,感觉身体变轻,则受到的浮力变大,说明浮力大小可能与物体排开液体体积有关。
(2)[1]物体重力为1.8N,根据称重法测浮力可知,B图中物块所受浮力
[2]根据A、B、D的测量结果,物体排开液体体积不变,液体密度不变,物体在液体中的深度不同,而弹簧测力计的示数不变,则浮力大小不变,说明物体在液体中受到的浮力大小与物体浸在液体中的深度无关。
[3]若物体在C图中继续下沉(未触底),物体浸没,物体排开液体的体积不变,在液体中的深度变大,结合前面的分析可知,物体受到的浮力不变,则弹簧测力计示数不变。
(3)物体浸没在盐水中受到的浮力
物体浸没在水中受到的浮力
由于在C、E两图中物体均浸没,所以排开液体的体积相同。根据可知,
盐水的密度
11.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。
题型05 验证阿基米德原理
12.如图,小军用图中实验过程验证阿基米德原理,下列说法正确的是( )
A.图甲、乙可得,小于,说明石块在水中的重力减小
B.图甲、乙可得,石块受到的浮力为
C.为操作方便利于减小实验误差,最合理的实验顺序是甲、乙、丁、丙
D.由可以得出,石块受的浮力等于石块排开液体受的重力
【答案】B
【详解】AB.图甲、乙可得,F2小于F1,说明石块在水中受到浮力,物体的重力不变,由称重法,石块受到的浮力为F=F1-F2
故A错误,B正确;
C.为了减小误差使实验更加简便,可以先测量小桶的重力,再测量物体的重力,将空桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的读数为F3;将石块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1;将石块浸没在液体中,弹簧测力计的读数为F2;将装有排出液体的小桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F4。故合理顺序为丙、甲、乙、丁,故C错误;
D.石块排出水的重力为G排=F4-F3
根据F1-F2=F4-F3可以得出,石块受的浮力等于石块排开液体受的重力,故D错误。
故选B。
13.如图所示,在一只薄塑料袋(重力忽略不计)中装入水,用弹簧测力计测出盛水的塑料袋所受重力为3N,再将塑料袋逐渐浸入水中,当塑料袋中的水面与容器中的水面相平时,观察到弹簧测力计的示数为零,此时盛水的塑料袋所受的浮力大小为________N。这个小实验得出的结论:浸在液体中的物体所受的浮力等于________。(,g取10N/kg)
【答案】3 物体排开液体的重力
【详解】当袋内水面与烧杯中的水面相平时,测力计的示数为零,说明浮力等于重力,即
又因为排开水的体积等于袋内水的体积,排开水的重力等于袋内水的重力,得到结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于排开液体所受的重力。
14.某中学两支物理小组的同学,在实验室中验证阿基米德原理。
(1)方案一,小姜用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块浸没在水中受到的浮力F浮=___N,排开水的重力G排=___N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是___;
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
C.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(2)方案二,如图乙,小姜将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小姜逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数___(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量__(选填“大于”、“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排;
(3)为了多次实验得到普遍规律,方案__(选填“一”或“二”)的操作更加简便。
【答案】(1) ①. 0.6 ②. 0.5 ③. C (2) ①. 减少 ②. 等于 (3)二
【解析】
【小问1详解】
[1]根据可知,石块浸没在水中受到的浮力
[2]石块排开水的重力
[3]A.若最初溢水杯中的水未装至溢水口,则石块排开水的只有一部分溢出到桶中,排开水的重力减小,故A不符合题意;
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,则导致减小,即,故B不符合题意;
C.若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故C符合题意。
故选C。
【小问2详解】
[1]重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据可知,重物受到的浮力变大,根据,则,所以弹簧测力计A的示数减小。
[2]因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大。根据阿基米德原理可知、物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等。
【小问3详解】
方案二通过调节升降台就能实现多次实验,方案一需要多次更换石块、倒水等操作,所以方案二操作更简便。
题型06 比较浮力的大小
15.如图 所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。马铃薯和乒乓球哪个受到的浮力大?( )
A.马铃薯 B.乒乓球 C.一样大 D.无法确定
【答案】A
【详解】由图可知,乒乓球浸入的体积小于马铃薯浸入的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,乒乓球受到的浮力小于马铃薯的浮力。
故选A。
16. 潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图所示,某潜水艇从A处驶入低密度海水区,“掉深”到B处。与A处相比,潜水艇在B处( )
A. 受到的浮力变小 B. 受到的重力变大
C. 排开液体重力不变 D. 排开液体体积变大
【答案】A
【详解】AD.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,排开水的体积不变,根据可知,潜水艇受到的浮力变小,因此与A处相比,潜水艇在B处受到浮力大小变小,故A符合题意,D不符合题意;
B.由可知,与A处相比,潜水艇在B处受到的重力不变,故B不符合题意;
C.根据阿基米德原理可知,物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力,由于潜水艇受到的浮力变小,所以潜水艇排开液体的重力变小,即与A处相比,潜水艇在B处排开液体重力变小,故C不符合题意。
故选A。
拔高综合练
17.如图所示,将一只重为0.5N的小烧杯放在一个装满水的溢水杯的溢水口正下方,向溢水杯中轻轻放入一个小木块,从中溢出的水全部流到小烧杯中,测得小烧杯和水的总重力为2.5N。则木块受到的浮力为( )
A.3N B.2N C.2.5N D.0.5N
【答案】B
【详解】因为溢水杯装满水,故小木块排开水的重力为
根据阿基米德原理可知,木块受到的浮力为
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
18.将A、B、C 三个体积相同的小球投入到某液体中,静止时所处的位置如图所示,则三球 所受浮力大小关系是( )
A.A、B、C 三球所受浮力相等
B.B、C 两球所受浮力相等,A 球所受浮力小于 B、C 球
C.A、B 两球所受浮力相等,C 球所受浮力小于 A、B 球
D.A 球所受浮力大于 B 球,B 球所受浮力大于 C 球
【答案】B
【详解】A、B、C三个体积相同的小球投入到同一种液体中,液体密度相同,由图知,A漂浮,排开液体的体积小于小球的体积,B、C完全浸入液体中,排开液体的体积等于小球的体积,又因为三个小球体积相同,根据可得,B和C两球浮力相等,A球所受的浮力小于B、C球,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
19.如图所示,把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上,将石块浸没在水中,弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是( )
A.石块所受浮力方向竖直向下 B.石块浸没在水中受到的浮力为1N
C.石块上、下表面受到的压力差为1.5N D.撤去拉力,沉入水底的石块不受浮力
【答案】B
【详解】A.根据浮力产生的原因可知,浮力的方向是竖直向上,故A错误;
B.根据称重法可知,石块浸没在水中受到的浮力为F浮=G-F拉=2.5N-1.5N=1N
故B正确;
C.浮力等于物体上、下表面受到的压力差,所以石块上、下表面受到的压力差为1N,故C错误;
D.撤去拉力,沉入水底的石块下表面仍会受到水的压力,则物体上、下表面仍有压力差,所以受浮力,故D错误。
故选B。
20.小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸没在水中的深度越深,下表面受到水的压强越小
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
【答案】C
【详解】A.根据液体压强公式,金属块浸没深度越深(h越大),下表面受到的压强越大,故A错误;
B.金属块完全浸没后,排开水的体积不变,浮力不变。弹簧测力计A的示数,因此示数不变,故B错误;
C.弹簧测力计A的示数变化量等于金属块受到的浮力。弹簧测力计B的示数变化量等于排开水的重力。根据阿基米德原理,因此,故C正确;
D.若溢水杯未装满水,金属块浸入时,水不会立即溢出,导致排开水的重力测量偏小,无法验证影响实验结果,故D错误。
故选C。
21.未装满水的溢水杯上方用弹簧测力计悬挂一圆柱体。将圆柱体从甲图位置缓慢浸入至乙图位置,溢水杯中有水溢出。这个过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数一直变小 B.圆柱体所受的浮力一直变大
C.电子秤的示数一直变大 D.圆柱体所受的浮力大于溢出的水所受的重力
【答案】D
【详解】A.当圆柱体从甲图位置浸入水中时,先增大,弹簧测力计示数会变小;但当圆柱体完全浸没后,不再变化,弹簧测力计示数也会保持不变,故A错误;
B.浮力与成正比:圆柱体浸入过程中,先增大,完全浸没后不变,浮力也不变,故B错误;
C.电子秤的示数反映的是“容器对秤的压力”:圆柱体浸入时,排开的水对容器底部的压力会增大,电子秤示数变大;但当圆柱体完全浸没且水开始溢出后,容器内的水重力不再增加,电子秤示数会保持稳定,故C错误;
D.阿基米德原理中,,是排开液体的总重力;本题中溢水杯未装满水,圆柱体排开的水包括“使水位上升到杯口的部分”和“溢出的部分”,因此
所以,即浮力大于溢出的水的重力,故D正确。
故选D。
22. 在一只烧杯内装有密度为ρA的液体A,在一个轻薄透明塑料袋中装有大半袋密度为ρB的液体B,按如图所示方式,用弹簧测力计吊住塑料袋并将塑料袋缓慢浸入液体A中,测力计示数为F(塑料袋不接触杯底),有以下三个判断:
(1)若ρA=ρB,当袋内液面与袋外液面相平时,F为零;
(2)若ρA>ρB,当F为零时,袋内液面高于袋外液面;
(3)若ρA<ρB,当袋内液面与袋外液面相平时,F不为零.
这三个判断( )
A. 只有(1)正确 B. 只有(1)(2)正确
C. 只有(2)(3)正确 D. (1)(2)(3)都正确
【答案】D
【详解】[1]若,当袋内液面与袋外液面相平时,则袋内液体的体积等于排开液体的体积,即,则袋内液体的重力,塑料袋受到的浮力,则测力计示数为为零,故(1)正确;
[2]若,当为零时,浮力等于重力,即,,因为,所以,此时袋内液面高于袋外液面,故(2)正确;
[3]若,当袋内液面与袋外液面相平时,;若,则,即,此时弹簧测力计的示数,故(3)正确。
故选 D。
23.某兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶等器材验证阿基米德原理。
(1)实验中小组成员们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出的水所受的重力______(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)由实验可知,随着物块逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数将会_____(选填“变大”“变小”或“不变”),可以判断物块所受浮力的方向_______。
(3)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,则物块受到的浮力为_______N,物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小_______(选填“相等”或“不相等”)。
(4)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,依旧保持物块所处的深度不变,由图中数据可计算出物块受到的浮力变化了______N,说明物块受到的浮力大小与__________有关。
【答案】(1)偏小 (2) 变小 竖直向上
(3) 1 相 (4) 0.2 液体的密度/液体密度
【详解】(1)溢水杯未装满水时,物块浸入后,部分水会先填充溢水杯的空隙,导致溢出的水少于物块实际排开的水,因此测得的溢出水所受重力会偏小。
(2)[1][2]随着物块逐渐浸入水中,排开的水的体积增大,浮力增大。根据,弹簧测力计的示数会变小;浮力的方向始终是竖直向上的。
(3)[1]物块重力,浸没在水中时测力计示数F3=3N,则浮力:;
[2]排开水的重力,因此浮力大小与排开水所受重力大小相等。
(4)[1][2]物块浸没在酒精中时,测力计示数,则浮力:浮力变化量:;深度不变,液体密度改变,说明物块受到的浮力大小与液体密度有关。
24.某小组同学按如图所示步骤,探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是___________N
(2)小明通过比较步骤甲、乙、丙三个可以得出结论:液体密度相同时,___________,物体受到的浮力越大;
(3)小红通过比较步骤甲、乙、戊,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。小花认为这样操作是错误的,理由是___________。
(4)细心的小明利用实验数据还计算出步骤戊中所用盐水的密度是___________。
(5)小明又做了如图己的实验,若满足关系式:___________,则验证了“阿基米德原理”。
【答案】(1)0.5 (2)物体排开液体的体积越大
(3)没有控制排开液体的体积相同 (4) (5)
【详解】(1)由题图甲可知,物体受到的重力,由题图丙可知,物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数为,根据称重法测浮力公式,可得物体浸没在水中时受到的浮力
(2)比较题图甲、乙、丙可知,液体均为水,密度相同,当物体排开水的体积越大时,弹簧测力计的示数越小,结合称重法可知,弹簧测力计示数越小,物体受到的浮力越大。由此可知:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
(3)探究“浸没在液体中的物体所受浮力与液体密度的关系”时,需控制物体排开液体的体积相同。但步骤乙中物体是部分浸入水中,步骤戊中物体是浸没在盐水中,物体排开液体的体积不同,因此不能得出“浮力与液体密度有关”的结论。故错误理由是:没有控制物体排开液体的体积相同。
(4)由(1)问可知,物体浸没在水中时受到的浮力,,,根据阿基米德原理,且物体浸没时,可得物体体积
由图甲、戊可知,物体浸没在盐水中时,弹簧测力计示数,则物体在盐水中受到的浮力
物体排盐水体积等于排水体积,根据阿基米德原理,可得盐水的密度
(5)阿基米德原理的内容是“物体所受浮力等于排开液体的重力”。根据称重法可知,物体所受的浮力,物体排开液体所受的重力,为空桶重力,为桶和排开液体总重,因此,若满足关系式,则验证了阿基米德原理。
25.某实验小组的同学在“探究浮力大小与哪些因素有关”时,进行了如图所示的实验,长方体物块标有等分线。
(1)实验前,弹簧测力计应在______方向上调零;从图中可知物块的重力为______ N;
(2)B、C两次实验中,物块排开水的体积______,从图中数据可得出,物体所受浮力与浸入液体中的深度______;
(3)分析A、C、D三次实验,可知排开水的体积越大,物块所受浮力越______;D实验中,物体受到的浮力是______ N;由______三次实验可知,浮力大小与液体的密度有关;
(4)为了探究浮力大小是否与深度有关,另一小组同学自制了如图甲所示的器材进行了实验,他们发现乙、丙两次实验中弹簧测力计的示数不同。他们在探究过程中存在的问题是______。
【答案】(1) 竖直 4 (2) 相同 无关
(3) 大 1.2 A、D、E
(4)没有控制排开液体的体积相同
【详解】(1)[1]实验中弹簧测力计测的是竖直方向上的拉力,所以实验前,弹簧测力计应在竖直方向上调零。
[2]图A中测力计分度值为0.2N,示数为4N,则物块的重力为4N。
(2)[1][2]由图可知,B、C两次实验中,物块浸入水中的深度不同,排开水的体积相同,均为物体自身体积的一半,测力计示数相同,根据称重法可知受到的浮力相同,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关。
(3)[1]分析A、C、D三次实验,可知排开水的体积越大,测力计示数越小,根据称重法可知,受到的浮力越大。
[2]D实验中,物体受到的浮力为
[3]为探究浮力大小与液体的密度的关系,应控制物体排开液体体积相同,只改变液体密度,所以应选择A、D、E三次实验。
(4)探究浮力大小是否与深度有关,应只改变深度大小。乙、丙两次实验中橡皮膜会发生形变,没有控制排开液体的体积相同,所以乙、丙两次实验中,物体受到的浮力不同,则弹簧测力计的示数不同。
链接中考
26.(2024淮阴•中考真题)如图甲所示,取一个塑料瓶,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;若用手堵住瓶口,很快就可观察到乒乓球浮了起来,如图乙所示。此实验说明了( )
A.大气压强的存在 B.连通器的原理
C.流体压强与流速的关系 D.浮力产生的原因
【答案】D
【详解】A.甲图中乒乓球上表面受到液体压强和大气压的作用,下表面只受到大气压,乙图中乒乓球上表面受到大气压的作用,下表面受到大气压和液体压强,即乒乓球上下都受到大气压的作用,所以乒乓球开始不上浮,后来又上浮不是大气压的作用,故A不符合题意;
B.连通器是上端开口,底部连通的容器,此实验中只有一个容器不属于连通器,故B不符合题意;
C.流体压强与流速的关系是流体流速越大的位置压强越小,此现象中没有流体流动引起压强变化的问题,故C不符合题意;
D.乒乓球放到瓶口处,向瓶里注水,乒乓球下部没有水,不受水向上的压力,但受到上部的水向下的压力和自身向下的重力,所以乒乓球不能上浮,此时乒乓球不受浮力。当用手堵住瓶口时,乒乓球下部也有水,水对乒乓球有向上的压力,上部水仍对乒乓球有向下的压力,因为乒乓球上下表面所处的深度不同,则压强不同,压力也不同,上下表面存在压力差,此压力差即为浮力,当浮力大于重力时,乒乓球上浮,此实验说明了浮力产生的原因,故D符合题意。
故选D。
27.(2024扬州•中考真题)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。
28.(2024江西•中考真题)复兴大桥是江西省最大跨度的钢混组合梁钢箱拱桥。复兴大桥施工时,施工人员要向河中沉放大量的施工构件。假设某正方体构件被缓缓吊入江水中,正方体构件浸没在水中缓缓下降的过程中受到水的浮力________(选填“增大”“减小”或“不变”)。下图是竣工后的复兴大桥,假设浸入水中的桥墩体积为,则桥墩受到的浮力是________N。(g取10N/kg,水的密度是)
【答案】 不变 0
【详解】[1][2]根据阿基米德原理,正方体构件浸没在水中缓缓下降时,水的密度、排开水的体积(等于构件体积)均保持不变,因此浮力不变;桥墩是固定在河床底部的,其底部没有受到水的向上的压力,即桥墩没有排开具有流动性的水(实际为0),根据浮力产生的原因(上下表面的压力差),桥墩受到的浮力为。
29.(2024苏州•中考真题)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)。
(1)金属块的重力为___________N,金属块在图C中受到的浮力为___________N。
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的___________越大,它所受的浮力越___________(选填“大”或“小”)。
(3)分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸没后的深度___________(选填“有关”或“无关”);分析比较图A、E、G可知:浮力大小与___________有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,所受浮力将___________(选填“不变”、“增大”或“先增大后不变”)。
【答案】(1) 5 0.6 (2) 体积 大 (3) 无关 液体的密度 (4)先增大后不变
【详解】(1)[1]如图A所示,在空气中弹簧测力计的示数等于物体重力,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5N,即金属块的重力为
[2]金属块在图C中受到的弹簧测力计的拉力为
所受的浮力为
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法可知金属块所受的浮力越大。
(3)[1]分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,深度改变,弹簧测力计示数不变,根据称重法可知金属块所受的浮力不变,可得所受浮力的大小与它浸没后的深度无关。
[2]分析比较图A、E、G可知:金属块排开液体的体积相同,盐水和水的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法可知金属块所受浮力不同,可得浮力大小与液体的密度有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,开始时排开水的体积不断变大,浸没后排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知所受的浮力先增大后不变。
30.(2024南京•中考真题)某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行___________。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮=___________。
(3)以下选项中若___________成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4 B.F1﹣F3=F4﹣F2 C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐___________,B的示数逐渐___________。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是___________(多选,都正确得分,否则不得分)。
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
【答案】(1)校零 (2) (3)B (4) 变小 变大 (5) BC
【详解】(1)弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线,如果没指向零刻度线,需要校零。
(2)由图甲可知,物体的重力为,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数为,则物体受到的浮力为
(3)由图乙可知空烧杯的重力为,由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为,则物体浸没时排开液体的重力为
当,即,可以得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等。
(4)[1]如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据可知,弹簧测力计A的示数变小。
[2]重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,根据可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等。
(5)A.根据可知,测力计A的示数不等于物体所受浮力,故A不符合题意;
B.由图2的实验装置和器材,两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋,实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定,故B符合题意;
C.薄塑料袋不计质量,能同步观察测力计A、B示数的变化,从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故C符合题意。
故选BC。
新题快递
31.(2025年南通期末)如图所示,请画出小球受力示意图。
【答案】
【详解】小球漂浮在水面上,受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力作用,受力示意图如下:
32.(2025年东台期末)用一根细线的两端分别固定乒乓球与大烧杯底部,注水浸没乒乓球后,将大烧杯底部一端垫高。乒乓球在水中的位置和所受浮力示意图正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】乒乓球在竖直向下的重力和拉力,以及竖直向上的浮力三个力的共同作用下保持平衡,将大烧杯底部一端垫高后,乒乓球受到的重力、拉力和浮力方向都不会发生变化,每个力都在竖直方向,乒乓球仍然保持这种平衡,细线保持竖直,故只有A正确,BCD错误。
故选A。
33.(2025年吴江期末)如图所示,物体浸入水中越深,弹簧测力计示数越小,发现浮力的大小与深度有关,而且深度越深,浮力越大,此结论 ,原因是 。
【答案】错误;未控制排开液体的体积不变
【详解】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。
34.(2025年无锡期末)浸没在液体中的物体,上表面受到液体压力的大小为7N,下表面受到液体压力的大小为10N,则物体受到的浮力大小为 ___________;浮力的方向是 ___________;增大物体在水中的深度,物体受到向上和向下的压力差将 ___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 3N 竖直向上 不变
【详解】[1]浮力是浸没在液体中的物体上下表面受到的压力差,物体受到的浮力为F浮=F向上﹣F向下=10N﹣7N=3N
[2]浸没在液体中的物体,其所受浮力的方向为竖直向上。
[3]浸没在液体中的物体,当所处的深度增加时,V排不变,由阿基米德原理推导式F浮=ρ水V排g,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将不变。
35.(2025年泰兴期末)“天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
【答案】(1) 上 下 (2) 压力差 不受 不会
【详解】(1)[1][2]上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向上的压力而上浮;而底部的乒乓球由于下表面没有水,没有受到水向上的压力,只受到上表面的水向下的压力而没有浮力,所以没有上浮。
(2)[1][2][3]浮力的产生原因是浸在液体中的物体上下表面有压力差。在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的乒乓球产生压力,则乒乓球上下表面就不会产生压力差,所以乒乓球没有受到浮力的作用,不会浮上来。
35.(2025年兴化期末)小明与小李在游泳时发现游泳圈在水中漂浮着,小李把游泳圈用力往水里按压,发现越往下按越费力,小李问小明这是什么原因呢?小明对影响浮力大小的因素知识遗忘了,于是回家后进行了如下探究:
(1)称量前,应将电子秤放在______桌面上,如图甲所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量。他还发现将长方体浸入水中,手提着绳子的力在减小,说明物体受到了______力;
(2)小明将一个长方体物块分别按照图乙和丙的方式将物体一半的体积浸入水中,发现两次电子秤的示数相同,这个结果说明,当物体浸入的体积相同时,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度______(选填“有关”或“无关”);此时物块受到的浮力为______N;
(3)在戊中装有1kg的某种液体,小明将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示。他发现浮力大小还与____有关。小明还根据前面所学的知识算出了这种液体的密度为___kg/m3;
(4)小明做完这个实验后,用气球模拟游泳圈,想用实验的方式来探究为什么越往下按越费力,如图己所示,他将气球用细木棍往水里按,发现电子秤的示数增大,说明此时气球受到的浮力______;他记录了气球恰好浸没时电子秤的示数,然后再把气球往下按(未触底),发现电子秤的示数在逐渐减小,原因是______。
【答案】
(1) 水平 浮
(2) 无关 0.1
(3) 液体的密度 2.0×103
(4) 增大 深度越深,液体的压强越大,气球在液体压强的作用下体积减小,则气球排开液体的体积减小,受到的浮力减小
【详解】(1)[1]为了让物体在竖直方向受力平衡,称量前,应将电子秤放在水平桌面上。
[2]将长方体浸入水中,手提着绳子的力在减小,根据
物体的重力不变的情况下,说明物体受到了浮力。
(2)[1]明将一个长方体物块分别按照图乙和丙的方式将物体一半的体积浸入水中,发现两次电子秤的示数相同,这个结果说明,当物体浸入的体积相同时,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
[2]如图甲所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量,如图乙和丙所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量,所以此时物块受到的浮力为
(3)[1]在戊中装有1kg的某种液体,小明将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示,示数分别为、,则
说明当浸入液体的体积相同时,浮力大小还与液体的密度有关。
[2]由于物体排开水的体积为
这种液体的密度为
(4)[1]如图己所示,他将气球用细木棍往水里按,发现电子秤的示数增大,说明电子秤受到的压力增大,说明此时气球受到的浮力增大。
[2]他记录了气球恰好浸没时电子秤的示数,然后再把气球往下按(未触底),发现电子秤的示数在逐渐减小,原因是:深度越深,液体的压强越大,气球在液体压强的作用下体积减小,则气球排开液体的体积减小,受到的浮力减小。
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四、浮力(第一课时)
目录
题型分组练 2
题型01 认识浮力 2
题型02 浮力的方向及其产生原因 2
题型03 探究浮力大小的影响因素 2
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系 2
题型05 验证阿基米德原理 2
题型06 比较浮力的大小 2
拔高综合练 3
链接中考 3
新题快递 3
题型分组练
题型01 认识浮力
1.(1)3.6 (2)1.4 (3)2.2
2. C
3. B
题型02 浮力的方向及其产生原因
4.D
5.等于;大于。
6.乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力;压力差。
题型03探究浮力大小的影响因素
7.(1)正确 (2) 1 无关 a、d、e 大
8.(1)没有 (2) 浮力变大 物体排开液体的体积
(3) 不变 无关 (4)液体密度 (5)见解析
9.(1) 水平 2.6 (2)变大
(3) 排开液体的体积 无 400
题型04 探究浮力大小与浸入液体中深度的关系
10.(1)人从浅水区走向深水区感觉身体变轻
(2) 0.4 物体在液体中受到的浮力大小与物体浸在液体中的深度无关 不变
(3)1.14
11.(1)2 (2)排开液体的体积 (3)≠ (4)能
题型05 验证阿基米德原理
12.B
13.3 物体排开液体的重力
14.(1) ①. 0.6 ②. 0.5 ③. C (2) ①. 减少 ②. 等于 (3)二
题型06 比较浮力的大小
15.A
16. A
拔高综合练
17.B
18.B
19.B
20.C
21.D
22. D
23.(1)偏小 (2) 变小 竖直向上
(3) 1 相 (4) 0.2 液体的密度/液体密度
24.(1)0.5 (2)物体排开液体的体积越大
(3)没有控制排开液体的体积相同 (4) (5)
25.(1) 竖直 4 (2) 相同 无关
(3) 大 1.2 A、D、E
(4)没有控制排开液体的体积相同
链接中考
26.D
27.A
28.不变 0
29.(1) 5 0.6 (2) 体积 大 (3) 无关 液体的密度 (4)先增大后不变
30.(1)校零 (2) (3)B (4) 变小 变大 (5) BC
新题快递
29.
【答案】
31.A
32.错误;未控制排开液体的体积不变
33. 3N 竖直向上 不变
34.(1) 上 下 (2) 压力差 不受 不会
35.(1) 水平 浮
(2) 无关 0.1
(3) 液体的密度 2.0×103
(4) 增大 深度越深,液体的压强越大,气球在液体压强的作用下体积减小,则气球排开液体的体积减小,受到的浮力减小
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