第十章 浮力(复习讲义)物理新教材人教版八年级下册
2026-04-22
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精品
摘要:
该初中物理复习讲义围绕浮力主题,通过“概念-影响因素-计算方法-沉浮条件-应用-核心考点”的逻辑框架梳理知识体系,并用表格清晰呈现各知识点的重点归纳与常见易错点,如浮力产生原因、阿基米德原理实验误差分析等,构建系统知识脉络。
讲义亮点在于分层设计15类典型题型,从基础的浮力判断到综合的图像分析,融入科学探究(如阿基米德原理实验步骤优化)和科学思维(如控制变量法分析浮力影响因素)。例如“题型五”通过实验操作题引导学生理解浮力与排液体积的关系,基础题巩固概念,能力题提升综合应用,助力教师实施分层教学,学生自主复习时可精准突破重难点。
内容正文:
第十章 浮力(复习讲义)
1.一个概念:浮力
2.浮力的两个影响因素:浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关
3.浮力的四个计算方法:称重法、压力差法、阿基米德原理法(公式法)、平衡法
4.物体沉浮的五个条件:
(1)上浮:F浮>G,ρ液>ρ物
(2)下沉:F浮<G,ρ液<ρ物
(3)漂浮:F浮=G,ρ液<ρ物
(4)悬浮:F浮=G,ρ液=ρ物
(5)沉底:F浮<G,ρ液<ρ物
5.沉浮条件的四类应用:轮船、潜水艇、气球(或飞艇)、密度计
6.几个核心考点:(1)浮力大小的影响因素;(2)阿基米德原理及应用;(3)物体的沉浮条件;
(4)浮力的相关应用;(5)浮力的分析与计算。
知识点
重点归纳
常见易错点
浮力
①定义:浸在液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力;
②方向:竖直向上;
③施力物体:液体(或气体)。
①浸在包括“部分浸入”和“全部浸入”;
②“全部浸入”即“浸没”;
③浸在气体中的物体也受到浮力的作用,且物体在气体中处于“浸没”状态;
称重法测浮力
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G;②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F;
③受力分析:F浮=G-F
物体浸在液体中时处于静止状态即平衡状态,则有G=F浮+F
浮力产生的原因
①产生原因:物体上下表面受到液体对它向上和向下的压力差;
②公式:F浮=F向上-F向下
①物体下方有液体才有浮力;
②桥墩不受浮力,因为桥墩埋在土里,下方无液体
浮力大小的影响因素
①实验方法:控制变量法
②影响因素:液体密度、物体排开液体的体积;
③结论:Ⅰ.在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;Ⅱ.在排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大
①物体排开液体体积=物体浸入液体的体积(V排=V浸)
②浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,与物体形状、密度及物体是否运动都无关
③实验过程中必须控制单一变量,否则实验结论不可靠
阿基米德原理
①称重法求浮力:F浮=G-F
②小烧杯中液体的重力(排开液体的重力:G排=G总-G桶)
③阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排
④为了方便和减小实验误差,最合理的实验步骤是①→②→③→④(即先测空桶的质量)
①误差分析:a.溢水杯中未装满液体
b.物体浸入液体中时,接触杯底或杯壁
c.先进行步骤③,再进行步骤②
d.先进行步骤④,再进行步骤①
②不影响实验结果的操作:a.实验前小烧杯中有少量液体
b.物体未浸没在液体中
③本实验需进行多次实验,目的是寻找普遍规律,避免偶然性
④阿基米德原理对气体同样适用
物体的沉浮条件
总结判断物体沉浮状态的两个方法:
①比较浮力和重力
②比较物体密度和液体密度
①误认为浮力大则上浮,浮力小则下沉,浮沉状态由物体密度与液体密度的关系决定
②误认为形状不同的物体,在相同液体中浮沉状态相同;浮沉状态取决于平均密度,形状影响排开液体体积
沉浮的应用
【轮船】
①原理:“空心法”,通过增大排开液体的体积增大浮力
②排水量:轮船满载是排开水的质量(m排=m船+m物)
③常考题型:a.由长江到大海:浮力不变,排水量不变,ρ液↑,V排↓
b.轮船装货物:浮力↑,排水量↑,ρ液不变,V排↑
关于排水量
①不要误认为排水量是轮船“排开水的重力”,或“排开水的体积”
轮船的排水量指轮船按设计要求满载货物时排开水的质量,是一定的,不变的;轮船空载或载货不满时,排开水的质量不能叫轮船的“排水量”
③轮船漂浮,则G总=F浮,m船+m货=m排
④“水涨船高”过程中,ρ液不变,V排不变,F浮也不变
⑤轮船由河入海或由海入河时,F浮不变,改变的是ρ液和V排
【潜水艇】
①原理:通过改变自身的重力实现上浮和下沉
②结构:有水舱,充水时G变大→下沉;排水时G变小→上浮
③工作情况:a.下潜:潜水艇吸水→G潜变大→F浮<G潜→潜水艇下潜
b.悬停:控制水舱内水量→F浮=G
c.上浮:潜水艇排水→G潜变小→F浮>G潜→潜水艇上浮
④特点:浸没水中V排=V艇(不变)
①沉浮靠调节G,而非改变F浮
②潜水艇在水中一直处于浸没状态,固V排一直不变,等于潜水艇自身体积
③潜水艇由河入海时,F浮变大(ρ液变大,V排不变);潜水艇由海入河时,F浮变小(ρ液变小,V排不变)
【气球和飞艇】
①充入密度小于空气的气体(如氢气、氦气、热空气)
②条件:F浮=ρ空气gV > G总时上升
①若氢气球和氦气球放出气球内的一部分气体,其排开空气的体积变小,浮力F浮变小,当G>F浮时气球将会降落②对于热气球,停止加热,则其排开空气的体积变小,浮力F浮变小,当G>F浮时气球将会降落
③飞艇的降落与气球类似
【密度计】
①原理:漂浮F浮=G(二力平衡),由F浮=ρ液gV排可知,密度计浸入水的部分越多,V排变大→ρ液越小
②构造:a.上部标有刻度(上小下大),刻度不均匀(密度越大,刻度越密)
b.底部玻璃泡内有小铅丸或水银(降低重心,增加稳度)
①空心玻璃泡作用,使密度计有上浮趋势,配重使密度计有下沉趋势,两者结合让密度计在液体中保持竖直
②密度计根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成
③密度计在任何液体中都是漂浮的
④刻度特点,上小下大,上疏下密
题型一 浮力
【例1】下列物体中没有受到浮力的是( )
A.正在上升的热气球 B.浮在死海上面的人
C. 在太空中遨游的空间站 D.在海面上行驶的舰艇
【变式1-1】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【变式1-2】“天言课堂”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。
题型二 浮力的方向
【例2】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.
【变式2-1】如图所示,这是一个乒乓球在水中加速上浮过程中处在某一位置的示意图,请在图中画出此时乒乓球所受力的示意图。
【变式2-2】如图所示,一烧杯放在斜面上静止时,画出重为3N的小球所受的浮力和重力的示意图。
题型三 浮力的产生原因
【例3】如图所示,木块的下表面和上表面受到水的压力分别为F1=6N、F2=2N,则水对木块的浮力是( )
A.2N B. 4N C.6N D. 8N
【变式3-1】如图所示,将一个高为2cm,底面积为lcm2的小物块放在装有水的烧杯中,物块上表面刚好浸入水面,此时下表面受水的压强是_______Pa,物体所受浮力是______N.
【变式3-2】如图所示,将一块实心园柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小
B.上表面受到的压强不变
C.F2与的差值变大
D.F2与F1的差值不变
题型四 称重法测量浮力
【例4】如图所示,用弹簧测力计拉着一个重为4N的物体浸没在液体中,则物体受到的浮力是( )
A. 6.8N B. 1.2N C.2.8N D. 0N
【变式4-1】一只水桶装满水,总重为60N,其中空桶重20N,用这个水桶从井里提水(匀速提升),当水桶尚未露出水面之前,人所用的拉力为( )
A. 40N B.小于20N C.0N D.等于60N
【变式4-2】如图甲所示,用弹簧测力计悬挂一实心园柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某高度处缓慢下降,如图乙所示为整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度变化的图象(忽略液面高度变化)。下列说法正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
A.圆柱体所受重力是4N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.圆柱体完全浸没时受到水的浮力是8N
D.圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强是2×103Pa
题型五 浮力大小的影响因素
【例5】图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体深度无关”的操作是( )
A.①②③ B.①③⑤ C.③④⑤ D.①③④
【变式5-1】将一个密闭的易拉罐放在装有水的深桶中,如图所示,用手慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;易拉罐全部没入水中后,继续把它压向桶底,体会手的感受,根据活动中的感受和观察到的现象判断下列说法正确的是( )
A.浮力的大小与物体的体积有关
B.浮力的大小与液体密度有关
C.浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有关
【变式5-2】如图中,运动员受到的浮力逐渐变大的环节是( )
A.由a到b B.由b到c C.由c到d D.由d到e
题型六 浮力大小的比较
【例6】已知盐水密度大于水的密度、水的密度大于酒精的密度,在弹簧测力计下挂一个石块(不触底),下列情况中弹簧测力计示数最小的是( )
A.石块部分浸入酒精中
B.石块浸没在酒精中
C.石块浸没在水中
D.石块浸没在盐水中
【变式6-1】如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、李子沉底,已知李子的质量更大,则两者所受浮力的大小( )
A.李子所受浮力更大
B.小金桔所受浮力更大
C.两者所受浮力一样大
D.条件不足,无法比较
【变式6-2】将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球放在同一个装有水的容器中,均沉入容器底部,且都被水浸没,当金属球静止时,三个金属球的浮力情况是(已知ρ铜>ρ铁>ρ铝)( )
A.铜球所受浮力最大
B.铁球所受浮力最大
C. 铝球所受浮力最大
D.一样大
题型七 阿基米德原理实验
【例7】科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分。小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。实验不重复操作的合理顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
D.甲、丁、乙、丙
【变式7-1】如图所示,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验,下列结果不正确的是(g取10N/kg)( )
A.木块受到的浮力是1.2N
B.小桶受到的重力是0.4N
C.小桶收集到的水的体积小于120cm3
D.此实验无法验证阿基米德原理
【变式7-2】在验证阿基米德原理的实验中,下列操作会对验证结果产生影响的是( )
A.溢水杯内未盛满水
B.金属块未完全浸没在水中
C.小桶内原先有少量水
D.将溢水杯中水换成酒精
题型八 阿基米德原理计算应用
【例8】如图所示,电子秤上有一重为2N、高为20cm、底面积为的圆柱形平底溢水杯(不计厚度),杯中装有水,将质量为240g,密度为的圆柱形金属块挂在弹簧测力计下,从金属块下表面接触水面到金属块浸没水中直至沉底的过程中,电子秤示数增加了1N,此时弹簧测力计示数为1.2N。下列说法正确的是( )
A.金属块沉底时对容器的压力为1N
B.水对溢水杯底压强增大了80Pa
C.小桶收集到溢出水的重力为0.4N
D.溢水杯对电子秤的压强为2400Pa
【变式8-1】如图所示,将实心正方体A(不吸水)体积的五分之三浸入水中后,容器中水位上升了3cm,已知容器足够高,容器重力为2N,容器底面积为200cm2,容器中原来水深0.3m,正方体A的密度ρA=3.0g/cm3,下列说法正确的是( )
A.正方体A的边长为6cm
B.此时细线对正方体A的拉力大小为6N
C.此时容器对桌面的压强大小为4600Pa
D.若剪断细线,最终A对容器底的压强大小为2000Pa
【变式8-2】有甲、乙两个实心金属球,它们的质量相同,其密度分别为和。甲球挂在弹簧测力计下,乙球挂在弹簧测力计下,并让金属球全部浸入水中,则( )
A.甲、乙两球所受浮力之比为2:1
B.甲、乙两弹簧测力计示数之比为11:10
C.甲、乙两球体积之比为1:2
D.甲、乙两球重力之比为1:2
题型九 浮力与深度图像关系
【例9】小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示;在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图像,如图乙所示(容器的底面积远大于金属块的底面积,所以不考虑液面变化)。根据该图像可以得出的正确结论是( )
A.金属块的质量是25g
B.金属块的密度为
C.若金属块浸没在水中时,受到的浮力大小为0.08N
D.浮力的大小总是随着金属块浸入液体深度的增加而变大
【变式9-1】如图甲,弹簧测力计悬挂一圆柱体,从离水面上某一高度开始缓慢下降,直至圆柱体全部浸入水中,圆柱体一直未接触容器壁和底。整个过程弹簧测力计的示数与圆柱体下降高度变化关系图像如图乙所示,不计液面高度的变化。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是
B.圆柱体浸没时受到的浮力是
C.圆柱体的高度是
D.圆柱体的密度是
【变式9-2】小李同学在探究某种液体密度的实验中,用测力计悬挂一个正方体金属块,浸没在液体中(容器足够大,不考虑液面的变化,如图甲),缓慢地将金属块从液体中竖直提起,该过程中测力计读数F随金属块提起高度h的关系如图乙所示,则根据图像信息可以确定( )
A.该金属块的边长为6cm
B.在高度h由2cm变化到6cm的过程中,金属块所受浮力逐渐增大
C.该液体的密度约为
D.该金属块的密度约为
题型十 物体的沉浮条件及应用
【例10】如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )
A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力
B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力
C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力
D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变
【变式10-1】俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于西瓜的密度
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力等于自身重力
D.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
【变式10-2】小明观察到:将静置在离水面一定高度的苹果静止释放,苹果掉入水中先向下运动一段距离后(没有触底),后又向上运动,最终漂浮在水面上静止。关于苹果浸没在水中的那段运动过程,下列说法正确的是( )
A.它始终处于平衡状态
B.向下运动时,它所受的重力大于浮力
C.向上运动时,它所受的重力小于浮力
D.运动方向改变,它所受浮力的方向也改变
题型十一 物体的沉浮与密度
【例11】如图所示,质量相等的甲、乙两个实心正方体物块分别竖直悬浮在水中和漂浮在水面上,下列说法正确的是( )
①甲的密度大于乙的密度
②甲受到的浮力大于乙受到的浮力
③水对甲下表面的压力大于水对乙下表面的压力
④水对甲下表面的压强小于水对乙下表面的压强
A.只有①和③ B.只有①和②
C.只有①和④ D.只有③和④
【变式11-1】三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如下图所示。下列判断正确的是( )
A.液体的密度大小关系是
B.液体对容器底部的压强大小关系是
C.容器对桌面的压强大小关系是
D.小球受到的浮力大小关系是
【变式11-2】体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图8所示,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.丁球质量最小
D.甲球空心部分体积最小
题型十二 轮船的原理
【例12】近年来我国的国防力量越来越强大。如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
B.航母漂浮在海面上时所受的浮力大于航母排开水的重力
C.舰载机飞离航母后,航母排开水的质量减小,所受浮力减小
D.舰载机飞离航母后,航母的排水量会减小,船身会上浮一些
【变式12-1】某同学参观宁夏的军事博物馆时,看到如图所示是我国海军052D型驱逐舰“银川舰”。其满载排水量7500吨,具备较强的区域防空和对海作战能力,关于该舰,下列说法不正确的是( )
A.满载排水量指的是舰船满载时排开水的质量
B.“银川舰”漂浮在海面上,所受重力等于浮力
C.“银川舰”漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.该驱逐舰从大海里面航行到内河后会上浮一些
【变式12-2】如图所示,这是我国自主研制的全球最大的集装箱船“鑫福103”轮。该船满载排水量3×108kg,能够一次性搭载2.4×107kg的货物。该船正在舟山海域进行试航,下列说法正确的是( )
A.该船所受浮力的方向是竖直向下的
B.该船满载时受到的浮力为3×107N
C.搭载货物前后船排开水的体积相同
D.该船驶入海水密度更大的海域,船身会上浮一些
题型十三 潜水艇的原理
【例13】下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇在东海海面下潜行时所受的浮力大小不变
【变式13-1】如图所示是小明利用一次性注射器和试管自制的潜艇模型,关于该潜艇模型的分析正确的是( )
A.潜艇模型是通过改变试管排开液体的体积来实现上浮和下沉的
B.为使潜艇模型上浮,可将注射器的活塞向外抽
C.潜艇模型下潜过程中,潜艇底部所受的液体压强不变
D.潜艇模型悬浮在水中时,其排开水的重力等于自身的重力
【变式13-2】潜水艇从长江潜行到东海时,所受浮力变化情况是( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
题型十四 气球和飞艇的原理
【例14】气球和飞艇都是利用 来实现升空的,其中充满了密度 选填“大于”“小于”或“等于”)空气密度的气体。
【变式14-1】如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度 ,热气球总重力 ,所受的浮力 (前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
【变式14-2】一自重500N的飞艇充入气体后最大体积为200m3,充入气体后飞艇的平均密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)空气密度,飞艇才能够升空。若空气密度为1.29kg/m3,该飞艇在空气中受到的浮力为 N。若让飞艇搭载250kg的货物,则飞艇 (选填“能”或“不能”)升空。(g取10N/kg)
题型十五 密度计原理
【例15】在跨学科实践活动中,实践小组把吸管的下端密封并缠绕一段铜丝,制成了简易密度计。将密度计分别放入盛有甲、乙液体的两烧杯中,静止时两液面相平,如图所示。下列分析正确的是( )
A.密度计排开甲液体的质量大于自身质量
B.密度计在乙液体中受到的浮力更大
C.密度计排开甲、乙液体的质量相等
D.甲液体的密度大于乙液体的密度
【变式15-1】如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
B.在标记刻度时B的示数应比A小
C.密度计的刻度分布是上疏下密
D.适当增加配重铁丝的质量可以使相邻两刻度线之间的距离变大
【变式15-2】某校开展利用塑料吸管制作简易密度计的实践活动。如图甲,将吸管一端用小木塞密封,并缠绕上适量细铁丝,使其能竖直地漂浮在水中,标记吸管在水面处的位置a,此时密度计受到的浮力是F甲。如图乙、丙,再将此密度计分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,标记吸管在液面处的位置b、c,密度计受到的浮力是F乙和F丙。下列关系中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
基础巩固通关测
一、单选题
1. 下列四个情景中没有受到浮力的物体是( )
A.水中的石桥墩
B.在空中飞翔的小鸟
C.水面上运动的赛艇
D.沉入水底的鸡蛋
2. 一个竖直悬挂在水中的圆柱体,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13N,则物体受到的浮力大小为( )
A.6N B.7N C.13N D.20N
3.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
4.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是( )
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
5.一个铁块挂在弹簧测力计下,将铁块慢慢放入水中,浸没到一定深度。这一过程中,弹簧测力计的示数与浸入深度的关系图像正确的是( )
A. B. C. D.
6. 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
7. 放入水中的甲和乙两个不吸水物块,甲受到的浮力大于乙受到的浮力,则甲的( )
A.质量一定大 B.体积一定大 C.密度一定大 D.排开水的体积一定大
8.通过如图实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,具体设计的实验步骤如图所示,需要比较实验数据之间的关系是( )
A.F2﹣F1=F4﹣F3 B.F1﹣F2=F3﹣F4
C.F3﹣F1=F2﹣F4 D.F1﹣F3=F4﹣F2
9.体积相同的铝球、铜球和木块,浸在液体中的情况如图所示。则关于它们受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜球受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大
10.2024年5月1日,配有国产电磁弹射装置的航母“福建舰”进行了首次海试工作。如图所示,满载的“福建舰”(排水量约为)漂浮在海面上时,它受到的浮力约为(取)( )
A. B. C. D.
11.煮饺子时,刚下锅的饺子沉在锅底,煮的过程中上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是( )
A.饺子漂浮时,其密度等于水的密度
B.饺子沉在锅底时,其所受的浮力等于重力
C.饺子上浮过程中,其所受浮力一定一直增大
D.饺子从刚上浮到最终漂浮,其所受的浮力先大于重力,最后等于重力
12.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着科技的发展,这些梦想逐渐变为现实。下列场景中分析正确的是( )
A. 轮船由长江驶入东海时,因为排开水的体积变小,所以浮力会减小
B. 潜水艇是通过增大自身重力,让其所受浮力小于重力从而实现下潜
C. 热气球、飞艇充入密度大于空气的气体,从而漂浮在空中
D. 航母上的舰载机起飞后,航母仍漂浮,故航母所受到的浮力不变
13.在自制密度计的活动中,小明在木棒的一端缠绕一些细铜丝,将其分别放入盛有不同液体的两个烧杯中如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.密度计标刻度时越往上数值越大
B.甲图中液体密度较大
C.甲、乙图中,木棒底部所受液体压强相等
D.甲图中自制密度计所受浮力比乙中大
14.如图将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h的关系图是( )
A.
B.
C.
D.
15.如图所示,重10N的石块浸没在水中称时为6N,石块没有接触容器底部,则石块受到的浮力和密度分别为( )
A.、 B.、
C.、 D.、
16.一个重为8N的实心物体,挂在弹簧测力计下,浸没在水中时弹簧测力计示数为3N。将该物体浸没在另一种液体中时,测力计示数为4N。下列说法正确的是(g=10N/ kg)( )
A.物体的体积为8×10-4m3 B.物体的密度为1.6×103kg/m3
C.另一种液体的密度为0.6×103kg/m3 D.物体在水中受到的浮力为3N
17.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为8N
B.圆柱体的密度为2.5×103kg/m3
C.圆柱体的重力为9N
D.圆柱体的体积为8×10﹣3m3
18.放在水平桌面上的甲、乙两个相同的圆柱形容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体分别放入甲、乙两个容器中,在液体中静止时两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a的密度比b的密度大 B.物体b受到的浮力比a的浮力小
C.甲容器对桌面的压强比乙容器的小 D.两容器对桌面的压力一样大
二、填空题
1.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。
2. 端午节组织龙舟赛,正在激烈比赛的龙舟,龙舟受到的浮力的方向是________。运动员停止划桨后,龙舟还会继续向前运动,这是由于________的缘故
3.把一块重为G=3.4N的矿石,挂弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,(g取10N/kg)。则:矿石浸没在水中时受到的浮力为___________N,矿石的体积为___________m3。
4.相传三国时期,诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架,把周围用纸糊起来,并在下端开口处放置一个小碟,点燃小碟内的松脂,就做成了“会飞的灯笼”,后人称其为“孔明灯”,如图所示。它上升的主要原因是:灯笼内的热空气密度小于空气密度,导致灯笼受到的浮力___________(选填“大于”“小于”或“等于”)灯笼的重力。若此时空气密度为1.2kg/m3,孔明灯的体积为0.02m3且保持不变,则孔明灯在空气中受到的浮力为___________。(取10N/kg)
5. 我国自主设计建造的第一艘航母已经顺利下水,航母的总质量为6×104t,当航母漂浮在水面上时,受到的浮力是__________ N,此时航母排开水的体积为__________ m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
6.将质量为2kg的木块放在盛有水的容器中,木块漂浮时有的体积露出水面,则木块的密度为_______,木块受到的浮力为________(,)。
三、实验题
1.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)由甲图可知,金属块受到的重力是___________ N, 当它浸没在水中时受浮力是___________ N;
(2)金属块从乙图到丙图的位置变化过程中,弹簧测力计的示数减小,说明金属块受到浮力___________ (选填“变大”“变小”或“不变”),分析两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与___________有关;
(3)分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度 ___________(选填“有关”或“无关”);
(4)分析___________ 两图可知,浮力大小跟液体密度有关,当物体浸入液体中的体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力越大。
2.如图所示是“探究浮力的大小与它排开液体所受重力的关系”,小米进行了以下实验:
(1)图1中你觉得最合理的实验顺序是______;
(2)图1中小石块浸没于水中受到的浮力______ N,被排开的水所受的重力______ N。比较和的关系,可知:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力。
(3)经进一步计算可知,石块体积______。
(4)图2中弹簧测力计的示数______(选填“大于”“小于”或“等于”)。
能力提升进阶练
一、单选题
1.(2025·四川广安·模拟预测)如图所示,水平桌面上盛有适量水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列说法正确的是( )
A.烧杯内液面高度不变 B.杯底受到液体的压力变小
C.烧杯对桌面压强变大 D.物块B受到的浮力变小
2.(24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试)将体积相同的A、B实心小球用细线系好,按如图所示的方式浸没在液体中,细线对小球的拉力相等(不为零)。下列说法正确的是( )
A.若将细线剪断,当两球静止时,受到的浮力相等
B.A球的密度可能小于B球的密度
C.若将细线剪断,当小球静止时,液体对容器底的压强与图中相比变小
D.若将细线剪断,当小球静止时,容器对水平桌面的压强与图中相比不变
3.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图所示,两个完全相同的容器分别盛有甲、乙两种液体,将两个体积相等的实心物体A、B分别放入甲、乙两种液体中,静止后,物体A悬浮,物体B漂浮,两容器中液面相平。下列说法不正确的是( )
A.若物体A、B密度相等,则物体A、B受到的浮力相等
B.若物体A、B密度相等,则两容器对桌面的压强相等
C.若甲、乙液体密度相等,则物体A的重力大于物体B的重力
D.若甲、乙液体密度相等,则物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
4.(2025·河南焦作·三模)盛有适量水的圆柱形容器放在水平桌面上,先把质量与碗相等的橡皮泥放置于碗内,然后将其放入圆柱形容器的水中使之处于漂浮状态,如图甲所示;再把橡皮泥从碗中取出使之沉于底部、碗仍处于漂浮状态,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.图乙中水对碗的浮力小于水对橡皮泥的浮力
B.图甲中水对碗的浮力等于图乙中水对碗的浮力
C.图甲中水对容器底部的压强大于图乙中水对容器底部的压强
D.图甲中容器对桌面的压强大于图乙中容器对桌面的压强
5.(24-25八年级下·天津·月考)如图甲所示,一底面积为S0的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内装有适量密度为ρ0的水,水的高度为h0。现将一密度均匀、体积为V0的实心物块A放入容器中,物块静止时,容器中水的高度为h1,如图乙所示。此时再将一小铁块B放在物块A上,物块A浸没水中(未接触容器底),如图丙所示,此时容器中水的高度为h2。下列说法正确的是()
A.物块A的重力为ρ0gh1S0
B.图乙中,物块A受到的浮力为ρ0g(h1-h0)
C.物块A的密度为
D.铁块B的重力为ρ0g(h2-h1)S0
二、多选题
1.(24-25八年级下·四川成都·月考)置于水平桌面上的容器底部放有一个边长为10cm,密度为的正方体物块,如图甲所示,当逐渐向容器内倒入某种液体物块与容器底未紧密接触,液体未溢出,记录物块所受浮力与容器内液体的深度h关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该液体密度为
B.容器内没有倒入液体时,物块对容器底的压强为9Pa
C.容器内液体的深度为9cm时,物块排开液体的体积为
D.容器内液体的深度为10cm时,物块处于漂浮状态
2.(24-25八年级下·辽宁大连·月考)水平桌面上的圆柱形容器盛有适量的水,把A、B两物体叠放在一起放入水中,静止时如图甲所示,此时水面高度为h1;然后把B物体从物体A上取下放入水中,静止时如乙图所示,此时水面高度为h2。下列说法正确的是( )
A.物体A、B所受的总浮力不变
B.甲、乙图中物体A受到的浮力
C.甲、乙图中杯底受到水的压强
D.甲、乙图中桌面受到的压力
3.(2025·山东日照·三模)如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个实心物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为、,A、B的体积分别为、,A、B受到的浮力分别为、。下列判断中正确的是( )
A.若,则一定有
B.若,则一定有
C.甲杯中液体对容器底的压力等于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
4.(24-25八年级下·吉林长春·期中)小明要研究浮力大小与物体排开液体体积的关系。他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究。实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水中深度变化的曲线,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体所受的重力是2.7N
B.物体浸没在水中时所受到的浮力是1.0N
C.圆柱体的密度是2.7×103kg/m3
D.曲线b描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况
5.(24-25八年级上·四川成都·月考)甲、乙两个相同容器内分别装满水和酒精,如图所示,两个容器中分别放入金属块A、B,使其完全浸入在液体中(沉底),溢出的水和酒精质量相同(ρ水>ρ酒),则下面说法有可能的是( )
A.若AB是实心的,且mA=mB,则ρA<ρB
B.若AB是实心的,且mA>mB,则ρA>ρB
C.若AB是同种物质,且mA=mB,则A一定空心
D.若AB是同种物质,且mA=mB,则B一定空心
6.(24-25八年级下·四川宜宾·期末)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到各方向作用力的大小,下端与重力为4N的正方体物块M相连。现向底面积为0.02m2、质量为2kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像如图乙所示,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,则( )
A.物块受到的浮力最大值为6N
B.物块的下方距离容器底部的距离为5cm
C.当加入的水的质量是2kg时,物块恰好所受浮力最大
D.水箱加水到C点时,对桌面的压强是1500Pa
7.(2025·湖南长沙·模拟预测)小明受“曹冲称象”典故启发,设计了一个“浮力秤”,其简易结构如图所示。小筒上标有刻度,将物体放在秤盘上,读出刻度的变化,通过计算就可以“秤”出物体的质量。下列有关说法正确的是( )
A.当秤盘上不放物体,“浮力秤”静止时受到的浮力大于重力
B.在“浮力秤”上放质量不同的物体时,水对大筒底的压强保持不变
C.小筒上的刻度线自上而下对应的物体质量由大变小
D.将水更换为盐水,可以增加“浮力秤”的量程
8.(2025九年级·河南·专题练习)两个相同的容器甲、乙放在水平桌面上,容器中盛有不同种液体。将体积完全相同的两个实心小球A、B先后放在甲、乙两容器中,如图所示,液面静止后,两液面高度相同。则下列说法中正确的是( )
A.小球A在甲容器中排开液体的质量较大
B.小球A的密度小于小球B的密度
C.小球B在甲、乙两容器中所受浮力大小相等
D.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
9.(24-25八年级下·北京·期中)甲、乙两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有不同种类的液体。将完全相同的实心物块A、B分别用一根不计质量的细线拉住并浸没在液体中,A、B均不与容器接触,此时甲、乙两容器中液面相平,如图所示。已知细线对物块A、B的拉力大小相等且不为零,下列判断中正确的是( )
A.物块A受到的浮力小于物块B受到的浮力
B.物块的密度等于两种液体密度之和的一半
C.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强
10.(24-25八年级下·成都·期中)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体A放在盛有4.2kg水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀门K放出3kg的水后立即关闭阀门,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.放水前A的下表面距容器底部8cm
B.放水前水面距容器底部18cm
C.放水后水对容器底部压力为12N
D.放水后水对容器底部压强为600Pa
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第十章 浮力(复习讲义)
1.一个概念:浮力
2.浮力的两个影响因素:浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关
3.浮力的四个计算方法:称重法、压力差法、阿基米德原理法(公式法)、平衡法
4.物体沉浮的五个条件:
(1)上浮:F浮>G,ρ液>ρ物
(2)下沉:F浮<G,ρ液<ρ物
(3)漂浮:F浮=G,ρ液<ρ物
(4)悬浮:F浮=G,ρ液=ρ物
(5)沉底:F浮<G,ρ液<ρ物
5.沉浮条件的四类应用:轮船、潜水艇、气球(或飞艇)、密度计
6.几个核心考点:(1)浮力大小的影响因素;(2)阿基米德原理及应用;(3)物体的沉浮条件;
(4)浮力的相关应用;(5)浮力的分析与计算。
知识点
重点归纳
常见易错点
浮力
①定义:浸在液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力;
②方向:竖直向上;
③施力物体:液体(或气体)。
①浸在包括“部分浸入”和“全部浸入”;
②“全部浸入”即“浸没”;
③浸在气体中的物体也受到浮力的作用,且物体在气体中处于“浸没”状态;
称重法测浮力
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G;②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F;
③受力分析:F浮=G-F
物体浸在液体中时处于静止状态即平衡状态,则有G=F浮+F
浮力产生的原因
①产生原因:物体上下表面受到液体对它向上和向下的压力差;
②公式:F浮=F向上-F向下
①物体下方有液体才有浮力;
②桥墩不受浮力,因为桥墩埋在土里,下方无液体
浮力大小的影响因素
①实验方法:控制变量法
②影响因素:液体密度、物体排开液体的体积;
③结论:Ⅰ.在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;Ⅱ.在排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大
①物体排开液体体积=物体浸入液体的体积(V排=V浸)
②浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,与物体形状、密度及物体是否运动都无关
③实验过程中必须控制单一变量,否则实验结论不可靠
阿基米德原理
①称重法求浮力:F浮=G-F
②小烧杯中液体的重力(排开液体的重力:G排=G总-G桶)
③阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gV排
④为了方便和减小实验误差,最合理的实验步骤是①→②→③→④(即先测空桶的质量)
①误差分析:a.溢水杯中未装满液体
b.物体浸入液体中时,接触杯底或杯壁
c.先进行步骤③,再进行步骤②
d.先进行步骤④,再进行步骤①
②不影响实验结果的操作:a.实验前小烧杯中有少量液体
b.物体未浸没在液体中
③本实验需进行多次实验,目的是寻找普遍规律,避免偶然性
④阿基米德原理对气体同样适用
物体的沉浮条件
总结判断物体沉浮状态的两个方法:
①比较浮力和重力
②比较物体密度和液体密度
①误认为浮力大则上浮,浮力小则下沉,浮沉状态由物体密度与液体密度的关系决定
②误认为形状不同的物体,在相同液体中浮沉状态相同;浮沉状态取决于平均密度,形状影响排开液体体积
沉浮的应用
【轮船】
①原理:“空心法”,通过增大排开液体的体积增大浮力
②排水量:轮船满载是排开水的质量(m排=m船+m物)
③常考题型:a.由长江到大海:浮力不变,排水量不变,ρ液↑,V排↓
b.轮船装货物:浮力↑,排水量↑,ρ液不变,V排↑
关于排水量
①不要误认为排水量是轮船“排开水的重力”,或“排开水的体积”
轮船的排水量指轮船按设计要求满载货物时排开水的质量,是一定的,不变的;轮船空载或载货不满时,排开水的质量不能叫轮船的“排水量”
③轮船漂浮,则G总=F浮,m船+m货=m排
④“水涨船高”过程中,ρ液不变,V排不变,F浮也不变
⑤轮船由河入海或由海入河时,F浮不变,改变的是ρ液和V排
【潜水艇】
①原理:通过改变自身的重力实现上浮和下沉
②结构:有水舱,充水时G变大→下沉;排水时G变小→上浮
③工作情况:a.下潜:潜水艇吸水→G潜变大→F浮<G潜→潜水艇下潜
b.悬停:控制水舱内水量→F浮=G
c.上浮:潜水艇排水→G潜变小→F浮>G潜→潜水艇上浮
④特点:浸没水中V排=V艇(不变)
①沉浮靠调节G,而非改变F浮
②潜水艇在水中一直处于浸没状态,固V排一直不变,等于潜水艇自身体积
③潜水艇由河入海时,F浮变大(ρ液变大,V排不变);潜水艇由海入河时,F浮变小(ρ液变小,V排不变)
【气球和飞艇】
①充入密度小于空气的气体(如氢气、氦气、热空气)
②条件:F浮=ρ空气gV > G总时上升
①若氢气球和氦气球放出气球内的一部分气体,其排开空气的体积变小,浮力F浮变小,当G>F浮时气球将会降落②对于热气球,停止加热,则其排开空气的体积变小,浮力F浮变小,当G>F浮时气球将会降落
③飞艇的降落与气球类似
【密度计】
①原理:漂浮F浮=G(二力平衡),由F浮=ρ液gV排可知,密度计浸入水的部分越多,V排变大→ρ液越小
②构造:a.上部标有刻度(上小下大),刻度不均匀(密度越大,刻度越密)
b.底部玻璃泡内有小铅丸或水银(降低重心,增加稳度)
①空心玻璃泡作用,使密度计有上浮趋势,配重使密度计有下沉趋势,两者结合让密度计在液体中保持竖直
②密度计根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成
③密度计在任何液体中都是漂浮的
④刻度特点,上小下大,上疏下密
题型一 浮力
【例1】下列物体中没有受到浮力的是( )
A.正在上升的热气球 B.浮在死海上面的人
C. 在太空中遨游的空间站 D.在海面上行驶的舰艇
【答案】C
【详解】A.热气球在空气中上升,空气对热气球产生向上的浮力,因此热气球受到浮力作用,故A不符合题意;
B.人在死海的水面上漂浮,水对人产生向上的浮力,因此人受到浮力作用,故B不符合题意;
C.太空中几乎没有空气,不存在上下表面的压力差因此空间站不受浮力作用,故C符合题意;
D.舰艇在海面上行驶,海水对舰艇产生向上的浮力,因此舰艇受到浮力作用,故D不符合题意。
故选C。
【变式1-1】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【答案】C
【详解】浮力是液体对物体向上和向下的压力差产生的。水堵头塞在洗手盆底部出水口,它的下表面没有接触水,所以不会受到水向上的压力,也就不存在向上和向下的压力差,因此不受浮力。但水堵头的上表面接触水,水会对它产生向下的压力,所以它受到水的压力。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式1-2】“天言课堂”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。
题型二 浮力的方向
【例2】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。
【变式2-1】如图所示,这是一个乒乓球在水中加速上浮过程中处在某一位置的示意图,请在图中画出此时乒乓球所受力的示意图。
【答案】
【详解】乒乓球在水中加速上浮过程中,受到重力和浮力,浮力大于重力,过乒乓球的重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用符号G和F浮表示,浮力的线段长度大于表示重力的线段长度,如下图所示。
【变式2-2】如图所示,一烧杯放在斜面上静止时,画出重为3N的小球所受的浮力和重力的示意图。
【答案】
【详解】小球漂浮在水面,处于平衡状态,受平衡力,小球所受的重力与浮力平衡,重力与浮力大小相等,方向相反,在一条直线上。先画出小球的重心,再竖直向下画出重力,竖直向上画出浮力,要注意重力和浮力一定是大小相等。如图所示
题型三 浮力的产生原因
【例3】如图所示,木块的下表面和上表面受到水的压力分别为F1=6N、F2=2N,则水对木块的浮力是( )
A.2N B. 4N C.6N D. 8N
【答案】B
【详解】根据浮力产生的原因:物体所受浮力的大小等于物体下表面受到的压力与上表面受到的压力之差。已知木块的下表面和上表面受到水的压力分别为F1=6N、F2=2N,则水对木块的浮力是F浮=F1-F2=6N-2N=4N故选B。
【变式3-1】如图所示,将一个高为2cm,底面积为lcm2的小物块放在装有水的烧杯中,物块上表面刚好浸入水面,此时下表面受水的压强是_______Pa,物体所受浮力是______N.
【答案】200 0.02
【详解】[1]物块上表面刚好与水面齐平,因此下表面的深度等于物块高度,即h=2cm=0.02m
下表面受水的压强是p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
[2]浮力本质是物体上下表面的压力差,物块上表面在水面处,水对上表面的压力为0,因此浮力等于下表面受到的压力。物块底面积S=lcm2=1×10-4 m2
物体所受浮力F浮=F下=pS=200Pa×1×10-4m2=0.02N。
【变式3-2】如图所示,将一块实心园柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小
B.上表面受到的压强不变
C.F2与的差值变大
D.F2与F1的差值不变
【答案】D
【详解】AB.由p=ρgh可知,金属块下沉过程中,上、下表面的深度h都不断增大,水的密度ρ不变,因此上、下表面受到的水的压强都变大;根据F=pS,受力面积S不变,因此上表面压力F1也会变大。故AB错误;
CD.物体受到的浮力F浮=F2-F1。金属块浸没下沉过程中,排开水的体积V排等于金属块自身体积,保持不变,根据F浮=ρ水gV排,浮力大小不变,因此F2与F1的差值不变。故C错误,D正确。
故选D。
题型四 称重法测量浮力
【例4】如图所示,用弹簧测力计拉着一个重为4N的物体浸没在液体中,则物体受到的浮力是( )
A. 6.8N B. 1.2N C.2.8N D. 0N
【答案】B
【详解】由图可知,物体浸没在液体中,测力计的示数为2.8N,根据称重法可知,物体受到的浮力为F浮 = G-F示=4N-2.8N=1.2N故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【变式4-1】一只水桶装满水,总重为60N,其中空桶重20N,用这个水桶从井里提水(匀速提升),当水桶尚未露出水面之前,人所用的拉力为( )
A. 40N B.小于20N C.0N D.等于60N
【答案】B
【详解】当水桶尚未露出水面时,桶内的水和水桶都会受到水的浮力:桶内的水与井水是同种液体,且桶内水处于浸没状态,根据阿基米德原理,桶内水受到的浮力等于自身重力(F浮水=G水)。
水桶本身也会受到浮力F浮桶。对水桶进行受力分析,水桶受到向下的重力、向上的浮力,以及人施加的拉力,由于水桶受力平衡(匀速提升),所以G桶=F浮桶十F拉,则F拉=G桶-F浮桶=20N-F浮桶,因为F浮桶>0,所以F拉<20N。
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式4-2】如图甲所示,用弹簧测力计悬挂一实心园柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某高度处缓慢下降,如图乙所示为整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度变化的图象(忽略液面高度变化)。下列说法正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
A.圆柱体所受重力是4N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.圆柱体完全浸没时受到水的浮力是8N
D.圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强是2×103Pa
【答案】D
【详解】A.由图像可知,圆柱体在空气中受到的拉力为8N,说明重力为8N,圆柱体浸没时弹簧测力计的示数为4N,则圆柱体浸没时受到的最大浮力为F浮=G-F示=8N-4N=4N,故AC错误;
B.圆柱体浸没时排开水的体积等于圆柱体的体积,即V物=V排 = = = 4x10-4m3物体的重力是8N,则物体的质量为m物= = =0.8kg则物体的密度ρ物= = 2x103kg/m3,故B错误;
D.由图像可知,圆柱体在刚浸没时下表面距离水面的深度为h=30cm-10cm=20cm=0.2m则此时下表面的液体压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa故D正确。
故选D。
题型五 浮力大小的影响因素
【例5】图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体深度无关”的操作是( )
A.①②③ B.①③⑤ C.③④⑤ D.①③④
【答案】D
【详解】由F浮=ρ液gV排可知,浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,所以在探究浮力的大小与液体深度的关系时,要控制液体密度和物体排开液体的体积相同,而深度不同,所以应选择图中①③④进行实验,由图①可知,物体的重力为4.8N,图中③④测力计示数相同,说明拉力相同,均为2.8N,则浮力均为F浮=G-F拉=4.8N-2.8N=2N,即物体深度不同,但浮力相同,故可得:浮力的大小与液体深度无关。
故选D。
【变式5-1】将一个密闭的易拉罐放在装有水的深桶中,如图所示,用手慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;易拉罐全部没入水中后,继续把它压向桶底,体会手的感受,根据活动中的感受和观察到的现象判断下列说法正确的是( )
A.浮力的大小与物体的体积有关
B.浮力的大小与液体密度有关
C.浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有关
【答案】C
【详解】用手慢慢把它竖直压入水中,易拉罐浸在液体中的体积变大,即排开液体的体积变大,易拉罐受到的浮力变大,因此越往下压,手感觉需要的力会越大;易拉罐全部没入水中后,继续把它压向桶底,感觉手施加的力不变;
AB.实验过程中,物体的体积、液体的密度不变,因此无法探究浮力的大小与物体的体积、液体的密度之间的关系,故AB错误;
C,易拉罐未浸没之前,随物体浸在液体中的体积变大,需要施加的力变大,因此说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关,故C正确;
D.当物体浸没后,继续向下按压物体,所需要的力不变,说明浮力的大小与物体浸入液体的深度无关,故D错误。
故选C。
【变式5-2】如图中,运动员受到的浮力逐渐变大的环节是( )
A.由a到b B.由b到c C.由c到d D.由d到e
【答案】A
【详解】阿基米德原理的内容为: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所受的重力,其推导式为F浮=ρ液gV排,其中ρ液表示液体的密度,V排是物体排开液体的体积。在本题中,水的密度不变,g为常量,所以浮力的大小取决于排开水的体积,V排越大,浮力越大。
A.在由a到b的过程中,运动员浸入水中的体积逐渐增大,即排开水的体积逐渐增大,所以运动员受到的浮力逐渐变大,故A符合题意;
B.在由b到c的过程中,运动员完全浸没在水中,其排开水的体积等于自身体积,保持不变,所以运动员受到的浮力不变,故B不符合题意;
C.在由c到d的过程中,运动员仍然完全浸没在水中,排开水的体积等于自身体积,保持不变,所以运动员受到的浮力不变,故C不符合题意;
D.在由d到e的过程中,运动员逐渐浮出水面,浸入水中的体积逐渐减小,即排开水的体积逐渐减小,所以运动员受到的浮力逐渐变小,故D不符合题意。
故选A。
题型六 浮力大小的比较
【例6】已知盐水密度大于水的密度、水的密度大于酒精的密度,在弹簧测力计下挂一个石块(不触底),下列情况中弹簧测力计示数最小的是( )
A.石块部分浸入酒精中
B.石块浸没在酒精中
C.石块浸没在水中
D.石块浸没在盐水中
【答案】D
【详解】石块在空气中时,测力计示数等于石块的重;石块浸没在液体中,排开液体的体积等于石块的体积;因为盐水密度大于水的密度、水的密度大于酒精的密度,所以由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,石块在盐水中所受的浮力最大,水中次之,酒精中最小;而部分浸入酒精中,排开液体的体积减小,浮力更小。由称重法可知F示=G-F浮,测力计示数等于石块的重减去所受浮力,故石块浸没在盐水中时测力计示数最小。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式6-1】如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、李子沉底,已知李子的质量更大,则两者所受浮力的大小( )
A.李子所受浮力更大
B.小金桔所受浮力更大
C.两者所受浮力一样大
D.条件不足,无法比较
【答案】A
【详解】由图可知,大李子排开盐水的体积比小金桔大,根据F浮=ρ液gV排可知,大李子所受浮力更大。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式6-2】将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球放在同一个装有水的容器中,均沉入容器底部,且都被水浸没,当金属球静止时,三个金属球的浮力情况是(已知ρ铜>ρ铁>ρ铝)( )
A.铜球所受浮力最大
B.铁球所受浮力最大
C.铝球所受浮力最大
D.一样大
【答案】C
【详解】由题意可知,m铜=m铁=m铝,ρ铜>ρ铁>ρ铝,所以由V=可知,V铜<V铁<V铝因为三个金属球都浸没,所以它们排开水的体积都等于各自的体积,即V铜排<V铁排<V铝排。已知液体的密度相同,则由F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为F铜<F铁<F铝,即铝球受到浮力最大。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
题型七 阿基米德原理实验
【例7】科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分。小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。实验不重复操作的合理顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
D.甲、丁、乙、丙
【答案】B
【详解】在此实验中,空小桶的重力应在接水之前测量,最好放在第一步;然后用弹簧测力计测量物体的重力,将弹簧测力计下的物体浸没在装满液体的溢水杯中,同时用小桶接住溢出的液体,记录物体浸没时的弹簧测力计示数,利用称重法计算物体所受的浮力;再用弹簧测力计测量小桶及排开的液体的总重力,计算出排开液体的重力,从而比较浮力与排开液体的重力的关系。所以合理操作顺序是丁-甲-乙-丙,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选B。
【变式7-1】如图所示,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验,下列结果不正确的是(g取10N/kg)( )
A.木块受到的浮力是1.2N
B.小桶受到的重力是0.4N
C.小桶收集到的水的体积小于120cm3
D.此实验无法验证阿基米德原理
【答案】B
【详解】A.木块漂浮时,浮力等于自身重力,由图可知木块重力为1.2N,因此木块受到的浮力是1.2N,故A正确,不符合题意;
B.根据阿基米德原理,排开液体的重力等于浮力,即G排=1.2N,图中溢水杯未装满水,则溢出水的体积小于排开水的体积,则溢出水的重力小于1.2N,图中显示小桶和溢出水的总重力为1.6N,所以小桶的重力大于1.6N-1.2N=0.4N故B错误,符合题意;
C.排开水的质量m排=0.12kg=120g,根据ρ=,排开水的体积V排=120cm3,小桶收集到的水的体积小于排开水的体积,小于120cm3,故C正确,不符合题意;
D.本实验中溢水杯未装满水,则溢出水的体积小于排开水的体积,测量出的浮力不等于排开液体的重力,则不能够验证阿基米德原理,故D正确,不符合题意。
故选B。
【变式7-2】在验证阿基米德原理的实验中,下列操作会对验证结果产生影响的是( )
A.溢水杯内未盛满水
B.金属块未完全浸没在水中
C.小桶内原先有少量水
D.将溢水杯中水换成酒精
【答案】A
【详解】A.水面未到达溢水怀的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意;
C.小桶内有少量水,小桶的重力大,测量的小桶和水的总重力也偏大,G排不变,所以对实验没有影响,故C不符合题意;
D.阿基米德原理也适用于酒精,将溢水杯中水换成酒精,仍可验证阿基米德原理,故D不符合题意。
故选A。
题型八 阿基米德原理计算应用
【例8】如图所示,电子秤上有一重为2N、高为20cm、底面积为的圆柱形平底溢水杯(不计厚度),杯中装有水,将质量为240g,密度为的圆柱形金属块挂在弹簧测力计下,从金属块下表面接触水面到金属块浸没水中直至沉底的过程中,电子秤示数增加了1N,此时弹簧测力计示数为1.2N。下列说法正确的是( )
A.金属块沉底时对容器的压力为1N
B.水对溢水杯底压强增大了80Pa
C.小桶收集到溢出水的重力为0.4N
D.溢水杯对电子秤的压强为2400Pa
【答案】B
【详解】A.金属块的质量
金属块的重力
根据公式可得,金属块的体积
金属块沉底时排开水的体积等于自身的体积,即
根据阿基米德原理可知,金属块受到的浮力
金属块沉底时受到重力、浮力和容器底对其的支持力以及弹簧测力计对它的拉力,四力平衡,故金属块沉底时容器底对金属块的支持力
又因为金属块沉底时对容器的压力与容器底对金属块的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以金属块沉底时对容器的压力为0.6N,故A错误;
BC.金属块的重力为2.4N,沉底时,弹簧测力计的示数为1.2N,故容器和水对金属块的作用力为1.2N,根据力的作用是相互的,金属块对容器和水的作用力也为1.2N,而电子秤示数增加了1N,故有0.2N的水溢出,即溢出水的重力为0.2N,根据公式可得,溢出水的质量
根据公式可得,溢出水的体积
溢水杯的底面积
溢水杯水面上升的高度
水对溢水杯底的压强变化值 故B正确,C错误;
D.容器的高度
溢水杯中水的体积
根据公式可得,水的质量
水的重力
溢水杯对电子秤的压力
溢水杯对电子秤的压强 故D错误。
故选B。
【变式8-1】如图所示,将实心正方体A(不吸水)体积的五分之三浸入水中后,容器中水位上升了3cm,已知容器足够高,容器重力为2N,容器底面积为200cm2,容器中原来水深0.3m,正方体A的密度ρA=3.0g/cm3,下列说法正确的是( )
A.正方体A的边长为6cm
B.此时细线对正方体A的拉力大小为6N
C.此时容器对桌面的压强大小为4600Pa
D.若剪断细线,最终A对容器底的压强大小为2000Pa
【答案】D
【详解】A.由题意,A浸入后排开水的体积为
且,因此正方体A的体积
正方体边长 故A错误;
B.正方体A的质量
A的重力
此时A受到的浮力
对A受力分析得拉力 故B错误;
C.容器中水的重力
容器对桌面的压力
容器对桌面的压强 故C错误;
D.剪断细线后A沉底,完全浸没在水中,此时浮力
容器对A的支持力
根据相互作用力,A对容器底的压力,A的底面积
因此A对容器底的压强 故D正确。
故选D。
【变式8-2】有甲、乙两个实心金属球,它们的质量相同,其密度分别为和。甲球挂在弹簧测力计下,乙球挂在弹簧测力计下,并让金属球全部浸入水中,则( )
A.甲、乙两球所受浮力之比为2:1
B.甲、乙两弹簧测力计示数之比为11:10
C.甲、乙两球体积之比为1:2
D.甲、乙两球重力之比为1:2
【答案】A
【分析】本题考查了密度公式、阿基米德原理、称重法测浮力的综合应用。知道两金属球的密度以及质量相等,根据密度公式求出两者的体积之比,两金属球全部浸入水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出两球受到的浮力之比;根据称重法和密度公式、重力公式表示出它们弹簧测力计的示数,进一步求出测力计示数之比.
【详解】ACD.由题意可知,两球质量相等,由,可知
由,可得甲乙两球的体积分别关系为
两球全部浸入水中,排开水的体积等于金属球的体积。根据所受浮力,可知
故A符合题意,CD不符合题意;
B.根据题意,可知弹簧测力计示数,
则 故B不符合题意。
故选A。
题型九 浮力与深度图像关系
【例9】小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示;在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图像,如图乙所示(容器的底面积远大于金属块的底面积,所以不考虑液面变化)。根据该图像可以得出的正确结论是( )
A.金属块的质量是25g
B.金属块的密度为
C.若金属块浸没在水中时,受到的浮力大小为0.08N
D.浮力的大小总是随着金属块浸入液体深度的增加而变大
【答案】C
【详解】A.将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,
由图乙可知,当金属块浸没在液体中时,弹簧测力计示数不变,为0.25N,在它露出水面的过程中,弹簧测力计示数变小,当金属块完全离开液面时,弹簧测力计示数不变,为0.35N,故金属块的重力0.35N,金属块的质量
故A错误;
B.由图可知,金属块的棱长为
金属块的体积为
金属块的密度为,故B错误;
C.若金属块浸没在水中时,受到的浮力大小为,故C正确;
D.由图乙知,当提起高度为0~2cm时,金属块浸入液体中的深度变化,测力计示数不变,金属块的重力不变,由称重法可知,金属块受到的浮力不变,故D错误。
故选C。
【变式9-1】如图甲,弹簧测力计悬挂一圆柱体,从离水面上某一高度开始缓慢下降,直至圆柱体全部浸入水中,圆柱体一直未接触容器壁和底。整个过程弹簧测力计的示数与圆柱体下降高度变化关系图像如图乙所示,不计液面高度的变化。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是
B.圆柱体浸没时受到的浮力是
C.圆柱体的高度是
D.圆柱体的密度是
【答案】D
【详解】A.由图像可知,当时,弹簧测力计示数为12N不变,此时圆柱体位于空中,由二力平衡条件可得,圆柱体的重力
故A错误;
B.由图像可知,当时,圆柱体完全浸没,弹簧测力计示数为4N不变,此时圆柱体受到的浮力最大,则圆柱体受到的最大浮力
故B错误;
C.由图可知,在3cm时,浮力开始变化,圆柱体开始接触水面;7cm后,浮力不在变化,说明圆柱体刚好浸入水中,不计液面高度的变化,圆柱体的高度为
故C错误;
D.由可得圆柱体的质量
由可得圆柱体的体积
则圆柱体的密度
故D正确。
故选D。
【变式9-2】小李同学在探究某种液体密度的实验中,用测力计悬挂一个正方体金属块,浸没在液体中(容器足够大,不考虑液面的变化,如图甲),缓慢地将金属块从液体中竖直提起,该过程中测力计读数F随金属块提起高度h的关系如图乙所示,则根据图像信息可以确定( )
A.该金属块的边长为6cm
B.在高度h由2cm变化到6cm的过程中,金属块所受浮力逐渐增大
C.该液体的密度约为
D.该金属块的密度约为
【答案】C
【详解】A.由图可知,金属块被提高2cm时,弹簧测力计的示数开始变大,此时金属块的上表面刚露出液面,金属块被提升6cm时,弹簧测力计的示数不再变化,此时金属块的下表面开始露出液面,不考虑液面的变化,金属块的边长等于,故A不符合题意;
B.由图像可知,在高度h由2cm变化到6cm的过程中,弹簧测力计的示数逐渐变大,根据,金属块的重力不变,浮力逐渐减小,故B错误;
C.金属块完全露出液面时拉力等于重力,由图像可知,该金属块的重力
在高度h由0变化到2cm的过程中,金属块完全浸没在液体中,此时排开液体的体积:
此过程中弹簧测力计的示数为,物体完全浸没在液体中受到的浮力为
液体的密度,故C正确;
D.该金属块的密度,故D错误。
故选C。
题型十 物体的沉浮条件及应用
【例10】如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )
A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力
B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力
C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力
D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变
【答案】C
【详解】A.由物体的浮沉条件可知,当物体受到的浮力小于其自身重力时,物体会沉底,故A正确,不符合题意;
B.根据物体的浮沉条件可知,当物体悬浮时,物体全部浸入液体中,此时它所受到的浮力等于其自身重力,故B正确,不符合题意;
C.根据物体的浮沉条件可知,当物体漂浮时,物体只有一部分浸入水中,此时它受到的浮力也等于其自身重力,故C错误,符合题意;
D.鸡蛋漂浮时,它受到的浮力始终等于其自身重力不变,往水中加盐,鸡蛋仍然漂浮,故不会改变它受到的浮力的大小,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式10-1】俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于西瓜的密度
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力等于自身重力
D.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
【答案】C
【详解】A.西瓜漂浮,李子沉底,根据物体的浮沉条件可知,西瓜的密度小于水的密度,李子的密度大于水的密度,所以李子的密度大于西瓜的密度,故A错误;
BC.西瓜漂浮时,所受重力等于其浮力,李子沉底,所受的浮力小于重力,一般西瓜的重力大于李子,则西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力,故B错误,C正确;
D.李子下沉过程中,在完全浸没之前,排开水的体积是增大的,所受浮力增大;在完全浸没之后,排开水的体积不变,所受浮力不变,故D错误。
故选C。
【变式10-2】小明观察到:将静置在离水面一定高度的苹果静止释放,苹果掉入水中先向下运动一段距离后(没有触底),后又向上运动,最终漂浮在水面上静止。关于苹果浸没在水中的那段运动过程,下列说法正确的是( )
A.它始终处于平衡状态
B.向下运动时,它所受的重力大于浮力
C.向上运动时,它所受的重力小于浮力
D.运动方向改变,它所受浮力的方向也改变
【答案】C
【详解】A.苹果从进入水中到最终漂浮的过程中,经历了加速下沉、减速下沉、停止下沉、加速上浮、减速上浮最终漂浮等多个运动阶段。这些运动状态的连续变化充分说明苹果在水中运动时受到的是非平衡力作用。只有当苹果最终漂浮在水面静止时,才处于平衡状态,故A错误;
B.苹果入水后向下运动的主要原因是惯性。随着浸入深度增加,排开水的体积增大,浮力逐渐增大,浮力即使大于重力,苹果也可能继续向下运动。例如推小车的人,即使不推小车了,摩擦力向后,小车由于具有惯性还会向前运动一段距离,故B错误;
C.苹果能够从水中上浮,说明此时浮力已经大于重力。根据阿基米德原理,完全浸没时浮力最大。当苹果开始上浮后,随着部分露出水面,排开水的体积减小,浮力逐渐减小,直到浮力等于重力时达到漂浮平衡状态。因此在上浮过程中浮力始终大于重力,故C正确;
D.浮力的方向是由液体对物体的压力差决定的,始终竖直向上。无论苹果是下沉还是上浮,浮力的方向都不会改变。运动方向的改变是由重力和浮力的合力方向决定的,故D错误。
故选C。
题型十一 物体的沉浮与密度
【例11】如图所示,质量相等的甲、乙两个实心正方体物块分别竖直悬浮在水中和漂浮在水面上,下列说法正确的是( )
①甲的密度大于乙的密度
②甲受到的浮力大于乙受到的浮力
③水对甲下表面的压力大于水对乙下表面的压力
④水对甲下表面的压强小于水对乙下表面的压强
A.只有①和③ B.只有①和②
C.只有①和④ D.只有③和④
【答案】A
【详解】①由图知,甲悬浮在水中,甲的密度等于水的密度;乙漂浮在水中,乙的密度小于水的密度,所以甲的密度大于乙的密度,故①正确;②甲、乙两实心正方体物块分别悬浮、漂浮在水中,根据漂浮和悬浮条件可知,,由于两球质量相等,重力相等,所以浮力相等,故②错误;③根据可知,由于甲悬浮,乙漂浮,则,,所以,,故③正确;④由图知,甲下表面的所处的深度大于乙下表面的所处的深度,根据可知,故④错误。综上,只有①③正确,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式11-1】三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如下图所示。下列判断正确的是( )
A.液体的密度大小关系是
B.液体对容器底部的压强大小关系是
C.容器对桌面的压强大小关系是
D.小球受到的浮力大小关系是
【答案】C
【详解】A.三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同。小球在甲中下沉,故;在乙中漂浮,故;在丙中悬浮,故。所以三种液体的密度大小关系为,故A错误;
B.静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙中液体的密度最大,根据可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即,故B错误;
C.开始时,液体的体积,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体的体积;由于,故,重力,乙液体溢出的最少,故剩余液体的体积最大;又因为最大,所以乙的质量最大、重力最大,故;容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,容器对水平桌面的压力等于容器、容器内的液体和球的重力之和,即;由于受力面积相同,由可得,,故C正确;
D.由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是,故D错误。
故选C。
【变式11-2】体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图8所示,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.丁球质量最小
D.甲球空心部分体积最小
【答案】B
【详解】AB.甲球和乙球都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件,浮力等于重力,根据阿基米德原理,可得
可得物体的平均密度,由图可知,甲球排开水的体积小于乙球排开水的体积 ,而两球的体积相同,所以甲球的密度小于乙球的密度,故A错误,B正确;
C.由图可知,甲乙漂浮,浮力等于重力,丙悬浮,浮力也等于重力,丁沉底浮力小于重力,又因为排开水的体积
根据阿基米德原理,可知
所以,即丁的质量最大,故C错误;
D.四个球都是铁球,但状态不同,说明它们都是空心的,球的总体积
所以
由于球的总体积和铁的密度是定值,质量m越小,空心部分的体积就越大。由C的分析可知,甲球的质量最小,所以甲球的空心部分体积最大。故D错误。
故选B。
题型十二 轮船的原理
【例12】近年来我国的国防力量越来越强大。如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是( )
A.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
B.航母漂浮在海面上时所受的浮力大于航母排开水的重力
C.舰载机飞离航母后,航母排开水的质量减小,所受浮力减小
D.舰载机飞离航母后,航母的排水量会减小,船身会上浮一些
【答案】 C
【详解】A.航母漂浮在海面上时,根据物体的浮沉条件,浮力等于总重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,所以航母漂浮时所受浮力等于排开水的重力,故B错误;
C.舰载机飞离航母后,航母的总重力减小,因为航母仍漂浮,浮力等于重力,所以浮力减小。根据F浮=G排=m排g,浮力减小,排开水的质量m排也减小,故C正确;
D.排水量是指轮船满载时排开水的质量,舰载机飞离航母后,航母的总重力减小,但排水量是航母满载时的属性,不会因为舰载机飞离而减小,只是航母排开水的实际质量减小,船身会上浮一些,故D错误。
故选C。
【变式12-1】某同学参观宁夏的军事博物馆时,看到如图所示是我国海军052D型驱逐舰“银川舰”。其满载排水量7500吨,具备较强的区域防空和对海作战能力,关于该舰,下列说法不正确的是( )
A.满载排水量指的是舰船满载时排开水的质量
B.“银川舰”漂浮在海面上,所受重力等于浮力
C.“银川舰”漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.该驱逐舰从大海里面航行到内河后会上浮一些
【答案】D
【详解】A.满载排水量指的是舰船满载时排开水的质量,故A正确,不符合题意;
BC.“银川舰”漂浮在海面上,漂浮时受力平衡,即所受浮力大小等于重力大小,浮力方向与重力方向相反,即竖直向上,故BC正确,不符合题意;
D. 驱逐舰始终漂浮在水面上,它所受的浮力就等于它自身的重力,重力不变,浮力自然也不会变化。因此,当从大海里面航行到内河时,水的密度减小,轮船的排水体积就会增大一些,所以会下沉一点,故D错误,符合题意。
E. 故选D。
【变式12-2】如图所示,这是我国自主研制的全球最大的集装箱船“鑫福103”轮。该船满载排水量3×108kg,能够一次性搭载2.4×107kg的货物。该船正在舟山海域进行试航,下列说法正确的是( )
A.该船所受浮力的方向是竖直向下的
B.该船满载时受到的浮力为3×107N
C.搭载货物前后船排开水的体积相同
D.该船驶入海水密度更大的海域,船身会上浮一些
【答案】D
【详解】A.浮力是指物体在液体中受到的液体施加的竖直向上的力,该船所受浮力的方向是竖直向上的,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,该船满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=3x108kg×10N/kg=3×109N,故B错误;
C,船处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,搭载货物前后船的重力不同,所以船受到的浮力不同,根据F浮=ρ水gV排可知,船排开的水的体积不同,故C错误;
D.如果该船驶入海水密度更大的海域,由于船始终漂浮,则船受到的浮力F浮=G;因为船受到的重力G不变,所以船受到的浮力不变;由于海水的密度变大,根据F浮=ρ水gV排可知,船排开的海水的体积变小,船身会上浮一些,故D正确。
故选D。
题型十三 潜水艇的原理
【例13】下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇在东海海面下潜行时所受的浮力大小不变
【答案】D
【详解】A.核潜艇的外壳需要承受很大的压强,所以要用硬度大的特种钢材制成,故A错误;
B.核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,而不是改变自身体积,故B错误;
C.核潜艇悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,根据阿基米德原理,悬浮时所受浮力大于漂浮时所受浮力,故C错误;
D.核潜艇在东海海面下潜行时,排开海水的体积不变,海水的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,所受的浮力大小不变,故D正确。
故选D。
【变式13-1】如图所示是小明利用一次性注射器和试管自制的潜艇模型,关于该潜艇模型的分析正确的是( )
A.潜艇模型是通过改变试管排开液体的体积来实现上浮和下沉的
B.为使潜艇模型上浮,可将注射器的活塞向外抽
C.潜艇模型下潜过程中,潜艇底部所受的液体压强不变
D.潜艇模型悬浮在水中时,其排开水的重力等于自身的重力
【答案】D
【详解】A.该潜艇模型完全浸没在水中后,自身体积不变,排开液体的体积不变,是通过进水或出水改变自身重力来实现上浮和下沉的,A错误;
B.将注射器活塞向外抽时,试管内空气被抽出,试管内气压减小,水会进入试管,模型总重力变大,重力大于浮力,模型会下沉,故B错误;
C.根据p=ρgh,潜艇下潜过程中,底部所处深度h增大,水的密度不变,因此底部受到的液体压强变大,C错误;
D.根据阿基米德原理,模型受到的浮力等于排开水的重力;模型悬浮时,浮力等于自身重力,因此排开水的重力等于模型自身的重力,D正确。
故选D。
【变式13-2】潜水艇从长江潜行到东海时,所受浮力变化情况是( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
【答案】A
【详解】潜水艇从长江潜行到东海,始终完全浸没在水中,排开水的体积V排不变(等于潜水艇的体积)。海水的密度大于江水的密度,根据浮力公式F浮=ρ液gV排,当液体密度变大时,浮力变大。故A符合题意;BCD不符合题意。
故选A。
题型十四 气球和飞艇的原理
【例14】气球和飞艇都是利用 来实现升空的,其中充满了密度 选填“大于”“小于”或“等于”)空气密度的气体。
【答案】浮力 小于
【详解】[1]气球和飞艇是利用空气对它们的浮力来实现升空的。
[2]为了使整体受到的浮力大于自身重力从而上升,气球和飞艇内充满的气体密度必须小于空气的密度(如氢气、氦气等)。
【变式14-1】如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度 ,热气球总重力 ,所受的浮力 (前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
【答案】变小 变小 不变 大于
【详解】[1]当燃烧液化气使热气球内部气体温度升高时,气体受热膨胀。由于热气球下方是开口的,膨胀后的部分气体会溢出气球。这意味着气球内部气体的质量减小,而气球的体积(容积)基本不变。根据密度公式ρ = ,质量m减小,体积V不变,所以内部气体的密度变小。
[2]热气球的总重力等于球皮、吊篮以及内部气体的重力之和。由于内部一部分气体受热溢出,内部气体的质量减小,导致热气球的总质量减小。根据G=mg,热气球的总重力变小。
[3]热气球浸没在空气中,其受到的浮力取决于外部空气的密度和热气球排开空气的体积。题目中提到“热气球大小基本不变”,说明排开空气的体积V排不变;外部空气密度ρ空气也不变。因此,热气球所受的浮力不变。
[4]热气球在竖直方向上受到向上的浮力和向下的重力。当热气球加速上升时,说明它受到的合力方向向上。即向上的力(浮力)必须大于向下的力(重力),所以浮力大于重力。
【变式14-2】一自重500N的飞艇充入气体后最大体积为200m3,充入气体后飞艇的平均密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)空气密度,飞艇才能够升空。若空气密度为1.29kg/m3,该飞艇在空气中受到的浮力为 N。若让飞艇搭载250kg的货物,则飞艇 (选填“能”或“不能”)升空。(g取10N/kg)
【答案】小于 2580 不能
【详解】[1]飞艇升空的条件是受到的浮力大于自身总重力,当充入气体后飞艇的平均密度小于空气密度时,飞艇的总重力(自重加充入气体的重力)会小于空气对它的浮力,满足升空条件;
[2]该飞艇在空气中受到的浮力为F=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×200m3=2580N;
[3]货物受到的重力G物=mg=250kg×10N/kg=2500N,飞艇与货物总重力G总=G物+G艇=2500N+500N=3000N,即F浮≤G总,故飞艇不能升空。
题型十五 密度计原理
【例15】在跨学科实践活动中,实践小组把吸管的下端密封并缠绕一段铜丝,制成了简易密度计。将密度计分别放入盛有甲、乙液体的两烧杯中,静止时两液面相平,如图所示。下列分析正确的是( )
A.密度计排开甲液体的质量大于自身质量
B.密度计在乙液体中受到的浮力更大
C.密度计排开甲、乙液体的质量相等
D.甲液体的密度大于乙液体的密度
【答案】 C
【详解】A.密度计在甲液体中处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=G,m排g=mg,所以m排=m,密度计排开甲液体的质量等于自身质量,故A错误;
B.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则F浮甲=F浮乙=G,即浮力是相同的,故B错误;
CD.同一支密度计放在甲、乙两种液体中的浮力相同,由阿基米德原理F浮=G排=m排g可知密度计排开甲液体的质量等于排开乙液体的质量,由图,密度计在甲液体中排开的液体的体积较大,由ρ = 可知甲液体的密度较小,故C正确,D错误。
故选C。
【变式15-1】如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
B.在标记刻度时B的示数应比A小
C.密度计的刻度分布是上疏下密
D.适当增加配重铁丝的质量可以使相邻两刻度线之间的距离变大
【答案】B
【详解】AB.因为该密度计在甲、乙两液体中都是漂浮状态,所以可知密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于自身的重力,而密度计在甲液体中时排开液体的体积更大,则由F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度要小于乙液体的密度,而图中A点表示的是甲液体的密度,B点表示的是乙液体的密度,所以在标记刻度时B的示数应比A大,故A正确,不符合题意,B错误,符合题意;
C.密度计的刻度是“上疏下密”的,这是因为根据P液浮密度与排开液体体积成反比,密度越大,密度变化时,排开液体体积变化越ρ液=小,因此刻度分布是上疏下密,故C正确,不符合题意。
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,即相邻两刻度线之间的距离变大,故D正确,不符合题意。
故选B。
【变式15-2】某校开展利用塑料吸管制作简易密度计的实践活动。如图甲,将吸管一端用小木塞密封,并缠绕上适量细铁丝,使其能竖直地漂浮在水中,标记吸管在水面处的位置a,此时密度计受到的浮力是F甲。如图乙、丙,再将此密度计分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,标记吸管在液面处的位置b、c,密度计受到的浮力是F乙和F丙。下列关系中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【详解】密度计在三种液体中均处于漂浮状态,根据F浮=G可知,密度计所受的浮力相等,即F甲=F乙=F丙由图可知,密度计在乙液体中排开液体的体积最小,在丙液体中排开液体的体积最大,根据F浮=ρ液gV排可知,液体密度大小关系为ρ1>ρ水>ρ2,故A正确,BCD错误。
故选A。
基础巩固通关测
一、单选题
1. 下列四个情景中没有受到浮力的物体是( )
A.水中的石桥墩
B.在空中飞翔的小鸟
C.水面上运动的赛艇
D.沉入水底的鸡蛋
【答案】A
【解析】A.大桥的桥墩由于底面埋在淤泥下,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A符合题意;
B. 在空中飞翔的小乌浸在空气中,因为气体对浸在其中的物体表面有压强,上下表面所处深度不同,从而产生压强差,使物体受到向上的压力,即物体所受浮力,所以它受到浮力作用,故B不符合题意;
C. CD.水面上运动的赛艇和沉入水底的鸡蛋都浸在液体中,因为液体对浸在其中的物体表面有压强,上下表面所处深度不同,从而产生压强差使物体受到向上的压力,即物体所受浮力,故它们均受到浮力作用,故CD不符合题意。故选A。
故选A。
2. 一个竖直悬挂在水中的圆柱体,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13N,则物体受到的浮力大小为( )
A.6N B.7N C.13N D.20N
【答案】A
【解析】浸在液体中的物体受到向上和向下的压力差,这个压力差就是物体受到的浮力。已知圆柱体上表面受到液体的压力为7N,方向竖直向下;下表面受到液体的压力为13N,方向竖直向上。那么向上的压力与向下的压力之差就是浮力,即浮力大小为13N减去7N,即F浮=F下表面 - F上表面=13N-7N=6N故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
3.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
【解析】由题意得,石块的重力G=10N,石块静止时弹簧测力计对石块的拉力F拉=6N,此时石块所受的浮力方向是竖直向上的,浮力大小F浮=G-F拉=10N-6N=4N。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.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是( )
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
【解析】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F浮=ρ水gV排,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。
5.一个铁块挂在弹簧测力计下,将铁块慢慢放入水中,浸没到一定深度。这一过程中,弹簧测力计的示数与浸入深度的关系图像正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.选项A的图像从原点出发斜向上后水平,这表示示数先增大后不变,与实际情况中示数先减小不符,故A错误;
B.选项B的图像是一条水平直线,说明示数始终不变,没有体现出未浸没时示数减小的过程,故B错误;C,选项C的图像从纵轴某点出发斜向下方到横轴,这表示示数一直减小到零,而实际上铁块完全浸没后示数会保持不变,不会减小到零,故C错误;
D.选项D的图像从纵轴某点出发斜向下方后保持水平,符合铁块未浸没时示数逐渐减小,完全浸没后示数保持不变的规律,故D正确。
故选D。
6. 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
【解析】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,漫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。
7. 放入水中的甲和乙两个不吸水物块,甲受到的浮力大于乙受到的浮力,则甲的( )
A.质量一定大 B.体积一定大 C.密度一定大 D.排开水的体积一定大
【答案】D
【解析】由题意可知,因为甲和乙都是放入水中,根据浮力计算公式F浮=液9V排可知,在同种液体中,物体受到的浮力大小只与排开液体的体积有关,因为在水中甲受到的浮力大于乙受到的浮力,所以可以确定的是甲排开水的体积一定大于乙排开水的体积,而甲和乙之间质量、体积和密度的大小关系由于已知条件不充分,均无法判断。故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
故选D。
8.通过如图实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,具体设计的实验步骤如图所示,需要比较实验数据之间的关系是( )
A.F2﹣F1=F4﹣F3 B.F1﹣F2=F3﹣F4
C.F3﹣F1=F2﹣F4 D.F1﹣F3=F4﹣F2
【答案】D
【解析】由图可知F1测物体的重力,F2测空桶的重力,F3是物体浸没在液体中时的测力计的拉力,F4测排开的液体和空桶的总重力。根据称重法可知物体所受浮力的大小F浮=F1-F3
物体排开液体所受重力G排=F4-F2该实验探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,即需要比较实验数据之间的关系是F浮=G排,即F1﹣F3=F4﹣F2 故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
9.体积相同的铝球、铜球和木块,浸在液体中的情况如图所示。则关于它们受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜球受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大
【答案】D
【解析】根据阿基米德原理,浮力大小公式为F浮=ρ液gV排。铝球、铜球、木块的体积相同,且从图中可知三者均完全浸没在液体中,因此它们排开液体的体积相等;液体密度ρ液和g是定值,故三者受到的浮力大小相等,ABC错误,D正确。
故选D。
10.2024年5月1日,配有国产电磁弹射装置的航母“福建舰”进行了首次海试工作。如图所示,满载的“福建舰”(排水量约为)漂浮在海面上时,它受到的浮力约为(取)( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】满载时的排水量是指排开海水的质量,即
根据阿基米德原理,可得“福建舰”满载时航母受到的浮力为
11.煮饺子时,刚下锅的饺子沉在锅底,煮的过程中上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是( )
A.饺子漂浮时,其密度等于水的密度
B.饺子沉在锅底时,其所受的浮力等于重力
C.饺子上浮过程中,其所受浮力一定一直增大
D.饺子从刚上浮到最终漂浮,其所受的浮力先大于重力,最后等于重力
【答案】D
【详解】A.由浮沉条件可知,漂浮状态下饺子的密度小于水的密度,故A错误;
B.饺子沉在锅底时,饺子受到的浮力与锅底的支持力的合力,与自身重力相平衡,即,故B错误;
C.饺子上浮过程分为两个阶段,第一阶段是饺子还未露出水面时,排开水的体积不变,水的密度不变,根据阿基米德原理,浮力不变;第二阶段是饺子开始露出水面后,排开水的体积逐渐减小,浮力会逐渐减小,所以上浮过程中浮力不是一直增大,故C错误;
D.饺子刚上浮时,浮力大于重力,才能推动饺子向上运动,当最终漂浮在水面上时,根 据浮沉条件,浮力等于重力,故D正确。
故选D。
12.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着科技的发展,这些梦想逐渐变为现实。下列场景中分析正确的是( )
A. 轮船由长江驶入东海时,因为排开水的体积变小,所以浮力会减小
B. 潜水艇是通过增大自身重力,让其所受浮力小于重力从而实现下潜
C. 热气球、飞艇充入密度大于空气的气体,从而漂浮在空中
D. 航母上的舰载机起飞后,航母仍漂浮,故航母所受到的浮力不变
【答案】B
【详解】A.轮船在长江、东海中均漂浮,浮力等于总重力且保持不变。海水密度大于江水密度,由可知,排开水的体积变小。故A错误。
B.潜水艇排开水的体积不变,浮力不变。通过充水增大自身重力,当重力大于浮力时下潜。故B正确。
C.热气球、飞艇利用内部气体密度小于空气密度,使浮力大于重力升空,若充入密度大于空气的气体,重力大于浮力,无法漂浮。故C错误。
D.航母漂浮时浮力等于总重力,舰载机起飞后航母总重力减小,浮力随之减小。故D错误。
故选B。
13.在自制密度计的活动中,小明在木棒的一端缠绕一些细铜丝,将其分别放入盛有不同液体的两个烧杯中如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.密度计标刻度时越往上数值越大
B.甲图中液体密度较大
C.甲、乙图中,木棒底部所受液体压强相等
D.甲图中自制密度计所受浮力比乙中大
【答案】C
【详解】A.同一物体在不同液体中处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,根据可知V排、ρ液成反比,液体的密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计的刻度越靠下密度值越大,故A错误;
BCD.同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即
由图可知密度计排开液体的体积,且浮力相等,根据可知,即甲图中液体的密度较小,根据浮力产生的原因可知,物体漂浮时,底部所受液体的压力,所以甲、乙两图中木棒底部所受液体的压力相等,由可知木棒底部所受液体压强相等,故C正确,BD错误。
故选C。
14.如图将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h的关系图是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】圆柱体没有浸入水中时,弹簧测力的示数等于圆柱体受到的重力,随圆柱体逐渐浸入水中的过程中,受到的重力始终不变,浸入水中越深,下表面到水面的距离越大h,它排开水的体积越大,由可知,受到的浮力越大,且由可知,此时弹簧测力计的示数成线性变化而减小;浸没后,深度变深,下表面到水面的距离h变大,它排开水的体积不变,由可知,受到的浮力不变,由可知,弹簧测力计的示数也不变,故弹簧测力计的示数是先变小后不变。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
15.如图所示,重10N的石块浸没在水中称时为6N,石块没有接触容器底部,则石块受到的浮力和密度分别为( )
A.、 B.、
C.、 D.、
【答案】B
【详解】石块受到的浮力F浮=G-F′=10N-6N=4N
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液gV排可得,石块的体积
石块的密度
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
16.一个重为8N的实心物体,挂在弹簧测力计下,浸没在水中时弹簧测力计示数为3N。将该物体浸没在另一种液体中时,测力计示数为4N。下列说法正确的是(g=10N/ kg)( )
A.物体的体积为8×10-4m3 B.物体的密度为1.6×103kg/m3
C.另一种液体的密度为0.6×103kg/m3 D.物体在水中受到的浮力为3N
【答案】B
【详解】D.根据称重法,物体在水中受到的浮力为,故D错误;
A.物体的体积为,故A错误;
B.物体的密度为,故B正确;
C.物体在另一种液体中受到的浮力为
则另一种液体的密度为,故C错误。
故选B。
17.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为8N
B.圆柱体的密度为2.5×103kg/m3
C.圆柱体的重力为9N
D.圆柱体的体积为8×10﹣3m3
【答案】A
【详解】AC.由图象可知,当h=0cm时,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体的重力
浸入水中7cm后,圆柱体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的浮力
F浮=G﹣F´示=12N﹣4N=8N
故A正确,C错误;
BD.物体浸没时受到的浮力为8N,由得物体排开水的体积,则物体的体积
圆柱体质量为
则圆柱体的密度为
故BD错误。
故选A。
18.放在水平桌面上的甲、乙两个相同的圆柱形容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体分别放入甲、乙两个容器中,在液体中静止时两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a的密度比b的密度大 B.物体b受到的浮力比a的浮力小
C.甲容器对桌面的压强比乙容器的小 D.两容器对桌面的压力一样大
【答案】D
【详解】A.物体a漂浮在液体中,则;物体b悬浮在液体中,则,因此,故A不符合题意;
B.物体a排开液体体积比物体b排开液体体积小,根据可知,物体a受到的浮力比b的浮力小,故B不符合题意;
C.由于b悬浮,则b所受的浮力
即b的重力等于排开液体的重力;a漂浮,则a所受的浮力
即a的重力等于排开液体的重力;因为两液面相平,且是同种液体,所以结合上面分析可知两容器中液体与物体的总重力相同,且两容器相同,所以装置的总重力相同,两容器对桌面的压力大小相等,由于容器的底面积相同,由可知,两容器对桌面的压强大小相等,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
二、填空题
1.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]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。
2. 端午节组织龙舟赛,正在激烈比赛的龙舟,龙舟受到的浮力的方向是________。运动员停止划桨后,龙舟还会继续向前运动,这是由于________的缘故
【答案】竖直向上 龙舟具有惯性
【详解】[1]浮力方向始终竖直向上,与重力方向相反。
[2]惯性是物体保持原有运动状态的性质,停止划桨后,龙舟因惯性继续前进。
3.把一块重为G=3.4N的矿石,挂弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,(g取10N/kg)。则:矿石浸没在水中时受到的浮力为___________N,矿石的体积为___________m3。
【答案】 0.5 5×10-5
【详解】[1]根据称重法可知,矿石浸没在水中时受到的浮力为F浮=G-F=2.4N-2.9N=0.5N
[2]根据阿基米德原理,矿石的体积为
4.相传三国时期,诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架,把周围用纸糊起来,并在下端开口处放置一个小碟,点燃小碟内的松脂,就做成了“会飞的灯笼”,后人称其为“孔明灯”,如图所示。它上升的主要原因是:灯笼内的热空气密度小于空气密度,导致灯笼受到的浮力___________(选填“大于”“小于”或“等于”)灯笼的重力。若此时空气密度为1.2kg/m3,孔明灯的体积为0.02m3且保持不变,则孔明灯在空气中受到的浮力为___________。(取10N/kg)
【答案】 大于 0.24
【详解】[1]灯笼内的热空气密度小于空气密度,导致灯笼受到的浮力大于自身的重力,合力向上,所以灯笼向上运动。
[2]孔明灯排开空气的体积等于自身的体积,由阿基米德原理知,孔明灯在空气中受到的浮力为F浮=ρ空gV排=1.2kg/m3×10N/kg×0.02m3=0.24N
5. 我国自主设计建造的第一艘航母已经顺利下水,航母的总质量为6×104t,当航母漂浮在水面上时,受到的浮力是__________ N,此时航母排开水的体积为__________ m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
【答案】 6×108 6×104
【详解】[1]航母的质量m=6×104t=6×107kg
航母浮在水面上,浮力等于重力F=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N;
[2]水的密度ρ水=1.0g/cm3=1.0×103kg/m3
排开水的体积排
6.将质量为2kg的木块放在盛有水的容器中,木块漂浮时有的体积露出水面,则木块的密度为_______,木块受到的浮力为________(,)。
【答案】 / 20N
【详解】[1][2]因为木块漂浮,浮力等于重力,所以木块受到的浮力为
木块排开水的体积为
由题意可知
所以木块的体积为
木块的密度为
三、实验题
1.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)由甲图可知,金属块受到的重力是___________ N, 当它浸没在水中时受浮力是___________ N;
(2)金属块从乙图到丙图的位置变化过程中,弹簧测力计的示数减小,说明金属块受到浮力___________ (选填“变大”“变小”或“不变”),分析两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与___________有关;
(3)分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度 ___________(选填“有关”或“无关”);
(4)分析___________ 两图可知,浮力大小跟液体密度有关,当物体浸入液体中的体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力越大。
【答案】(1) 4.8 2
(2) 变大 排开液体的体积
(3)无关
(4)丁、戊
【详解】(1)[1]图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,金属块所受重力为4.8N。
[2]图丁中金属块浸没水中,受到的拉力是2.8N,当它浸没在水中时受浮力F浮=G-F丁=4.8N-2.8N=2N
(2)[1][2]金属块从乙图到丙图的位置变化过程中,排开液体的体积变大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知金属块受到浮力变大,可得物体所受的浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)分析图丙、丁可知,物体浸在水中的深度不同,测力计示数相同,由称重法可知受到的浮力相同,故浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。
(4)分析图丁、戊可知,浮力的大小跟液体密度有关,戊中液体的密度大,测力计示小,由称重法,戊中物体所受浮力大,即液体的密度越大,物体所受浮力越大。
2.如图所示是“探究浮力的大小与它排开液体所受重力的关系”,小米进行了以下实验:
(1)图1中你觉得最合理的实验顺序是______;
(2)图1中小石块浸没于水中受到的浮力______ N,被排开的水所受的重力______ N。比较和的关系,可知:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)它排开的液体所受的重力。
(3)经进一步计算可知,石块体积______。
(4)图2中弹簧测力计的示数______(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)丁、甲、乙、丙
(2) 1 1 等于
(3)
(4)小于
【详解】(1)为了防止由于沾水导致重力的测量值偏大,应先测量小桶及石块的重力,所以,应先测量出小空桶的重力,用测力计测量出石块的重力,再将石块慢慢浸没在装满水的溢水杯中溢出的水流入小桶内,记下此时测力计的示数,最后再测量出小桶和溢出水的重力,故合理的实验顺序是丁、甲、乙、丙。
(2)[1]由图甲、乙,根据称重法测浮力知石块所受的浮力。
[2]由丙、丁可知:石块排开的水所受的重力。
[3]由实验结果可知,石块受到的浮力和排开水的重力都是1N,所以可得出结论,浸在液体中的物体受到的浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(3)由阿基米德原理知排开水的体积,即石块体积。
(4)盐水密度大于水的密度,由阿基米德原理知,浸没在以盐水中时物体受到的浮力较大,由称重法可知图2中弹簧测力计的示数小于。
能力提升进阶练
一、单选题
1.(2025·四川广安·模拟预测)如图所示,水平桌面上盛有适量水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列说法正确的是( )
A.烧杯内液面高度不变 B.杯底受到液体的压力变小
C.烧杯对桌面压强变大 D.物块B受到的浮力变小
【答案】A
【详解】A.由图可知冰块漂浮,则
又因为,所以可得,则冰块漂浮时排开水的体积
冰全部熔化成水以后,熔化成水的质量,则熔化成水的体积
所以液面的高度不变,故A正确;
B.杯底受到水的压力
液面高度不变h也就不变,其它量也不变,所以不变,故B错误;
C.冰块熔化后,质量不变,即烧杯内物体的总质量不变,而烧杯对桌面的压力等于烧杯及烧杯内物体重力之和,所以烧杯对桌面的压力不变,根据可知,烧杯对桌面压强的不变,故C错误;
D.冰熔化后,物体B仍然悬浮,浮力等于重力,物体B重力不变,则物块B受到的浮力不变,故D错误。
故选A。
2.(24-25九年级下·辽宁沈阳·开学考试)将体积相同的A、B实心小球用细线系好,按如图所示的方式浸没在液体中,细线对小球的拉力相等(不为零)。下列说法正确的是( )
A.若将细线剪断,当两球静止时,受到的浮力相等
B.A球的密度可能小于B球的密度
C.若将细线剪断,当小球静止时,液体对容器底的压强与图中相比变小
D.若将细线剪断,当小球静止时,容器对水平桌面的压强与图中相比不变
【答案】C
【分析】根据浮沉条件比较重力大小,再根据相关公式比较出密度大小;浮力根据阿基米德原理判断;液体压强通过液体压强公式判断;判断容器对桌面的压强时,将容器、水、A、B看成一个整体分析。
【详解】AB.A、B体积相等,且均浸没,则排开水的体积相等,由,可知剪断细线前受到的浮力相等。A受到向上的拉力,所以浮力小于重力,B受到向下的拉力,所以浮力大于重力,可知,由知,,由知,。剪断细线后,A沉底,排开液体的体积不变,所以浮力不变;B最终漂浮,排开液体的体积减小,所以浮力变小,当两球静止时,A受到的浮力大于B受到的浮力,故AB错误;
C.剪断细线后,B上浮露出液面,A、B整体排开液体的总体积减小,容器内液面下降,液体深度减小。根据液体压强公式,液体密度不变,减小,因此液体对容器底的压强比原来变小,故C正确;
D.对容器、液体、两球整体受力分析:上端细线对A的拉力是外界向上的外力,因此原来容器对桌面的压力;剪断细线后外力消失,压力变为,压力变大。容器底面积不变,根据,容器对桌面的压强变大,故D错误。
故选C。
3.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图所示,两个完全相同的容器分别盛有甲、乙两种液体,将两个体积相等的实心物体A、B分别放入甲、乙两种液体中,静止后,物体A悬浮,物体B漂浮,两容器中液面相平。下列说法不正确的是( )
A.若物体A、B密度相等,则物体A、B受到的浮力相等
B.若物体A、B密度相等,则两容器对桌面的压强相等
C.若甲、乙液体密度相等,则物体A的重力大于物体B的重力
D.若甲、乙液体密度相等,则物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
【答案】B
【详解】A.由题意可知,A、B两物体体积相同,若密度也相同,则由可知,A、B质量相同。由图可知,A悬浮,B漂浮,由物体浮沉条件可知,物体漂浮和悬浮时,受到的浮力等于自身重力,即
因A、B质量相同,故物体A、B受到的浮力相等,故A正确,不符合题意;
B.若物体A、B密度相等,A悬浮,则,B漂浮,则,所以,因两容器液面相平,且A、B体积相同,因此,则,由
可知,乙中液体重力大于甲中液体重力,由A选项可知,A、B重力相同。容器对桌面的压力等于容器、液体和物体的总重力,因为, ,容器重力相同,所以甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力。因两容器底面积相等,由可知,,故B错误,符合题意;
C.若甲、乙液体密度相等,物体A悬浮,物体B漂浮,则、,故。因A、B两物体体积相同,由
可知,物体A的重力大于物体B的重力,故C正确,不符合题意;
D.若甲、乙液体密度相等,由图可知,根据阿基米德原理,可得,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.(2025·河南焦作·三模)盛有适量水的圆柱形容器放在水平桌面上,先把质量与碗相等的橡皮泥放置于碗内,然后将其放入圆柱形容器的水中使之处于漂浮状态,如图甲所示;再把橡皮泥从碗中取出使之沉于底部、碗仍处于漂浮状态,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.图乙中水对碗的浮力小于水对橡皮泥的浮力
B.图甲中水对碗的浮力等于图乙中水对碗的浮力
C.图甲中水对容器底部的压强大于图乙中水对容器底部的压强
D.图甲中容器对桌面的压强大于图乙中容器对桌面的压强
【答案】C
【详解】A.因为碗和橡皮泥的质量相等,则它们的重力相等,乙图中碗漂浮,浮力等于重力,橡皮泥沉底,浮力小于重力,所以乙图碗受到的浮力大于橡皮泥受到的浮力,故A错误;
B.在甲图中,橡皮泥和碗整体受到的浮力为:
在乙图中,碗漂浮,碗受到的浮力为:
所以图甲中水对碗的浮力大于图乙中水对碗的浮力,故B错误;
C.在甲图中,橡皮泥和碗整体受到的浮力为:
在乙图中,橡皮泥和碗整体受到的浮力为:
由可知,橡皮泥和碗整体排开水的体积减小,水面下降,由可知图甲中水对容器底部的压强大于图乙中水对容器底部的压强,故C正确;
D.由于容器对桌面的压力等于容器的总重力,所以容器对桌面的压力不变,由可知容器对桌面的压强不变,故D错误。
故选C。
5.(24-25八年级下·天津·月考)如图甲所示,一底面积为S0的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内装有适量密度为ρ0的水,水的高度为h0。现将一密度均匀、体积为V0的实心物块A放入容器中,物块静止时,容器中水的高度为h1,如图乙所示。此时再将一小铁块B放在物块A上,物块A浸没水中(未接触容器底),如图丙所示,此时容器中水的高度为h2。下列说法正确的是()
A.物块A的重力为ρ0gh1S0
B.图乙中,物块A受到的浮力为ρ0g(h1-h0)
C.物块A的密度为
D.铁块B的重力为ρ0g(h2-h1)S0
【答案】D
【详解】AB.图乙中物块A漂浮在水面上,其重力等于受到的浮力,即
故AB错误;
C.物块A的密度为 故C错误;
D.由图丙可知,小铁块B放在A上后,排开水的体积
根据物体的浮沉条件知:物体A、B漂浮在水面,受到的浮力等于总重力,即,则铁块B的重力为,故D正确。
故选D。
二、多选题
1.(24-25八年级下·四川成都·月考)置于水平桌面上的容器底部放有一个边长为10cm,密度为的正方体物块,如图甲所示,当逐渐向容器内倒入某种液体物块与容器底未紧密接触,液体未溢出,记录物块所受浮力与容器内液体的深度h关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.该液体密度为
B.容器内没有倒入液体时,物块对容器底的压强为9Pa
C.容器内液体的深度为9cm时,物块排开液体的体积为
D.容器内液体的深度为10cm时,物块处于漂浮状态
【答案】CD
【详解】AC.由图可知,容器内液体的深度为9cm时,正方体受到的浮力开始不变,且水深小于正方体的边长,说明正方体对容器底部的压力刚好为0,此时受到的浮力为9N,正方体排开液体的体积
液体的密度,故A错误,C正确;
B.正方体物块的体积
正方体的质量
正方体的重力
因水平面上物体的压力和自身的重力大小相等,所以,此时物块对容器底的压强,故B错误;
D.由图可知,容器内液体的深度大于9cm后正方体受到的浮力不变,此时物体受到的浮力和自身的重力相等,且此时物体没有浸没,所以,当时,物块处于漂浮状态,故D正确。
故选CD。
2.(24-25八年级下·辽宁大连·月考)水平桌面上的圆柱形容器盛有适量的水,把A、B两物体叠放在一起放入水中,静止时如图甲所示,此时水面高度为h1;然后把B物体从物体A上取下放入水中,静止时如乙图所示,此时水面高度为h2。下列说法正确的是( )
A.物体A、B所受的总浮力不变
B.甲、乙图中物体A受到的浮力
C.甲、乙图中杯底受到水的压强
D.甲、乙图中桌面受到的压力
【答案】BCD
【详解】A.图甲中物体A、B均漂浮,图乙中物体A漂浮,B下沉,把物体A、B看作一个整体,由沉浮条件可知,物体A、B在图甲中受到的总浮力等于总重力,在图乙中受到的总浮力小于总重力;因此物体A、B在图甲中受到的总浮力大于在图乙中受到的总浮力,故A错误;
B.图甲中物体A、B整体漂浮,由图知整体受到的浮力都由物体A排开的液体产生,所以物体A在图甲中受到的浮力等于A和B的总重力即;图乙中物体A单独漂浮,则图乙中物体A受到的浮力等于A的重力即,所以物体A受到的浮力,故B正确;
C.因物体A、B在图甲中受到的总浮力大于在图乙中受到的总浮力,由阿基米德原理可知,图甲中排开液体的总体积大于在图乙中排开液体的总体积,因此图甲中的水面高度大于图乙中的水面高度即,由可得,杯底受到水的压强,故C正确;
D.对烧杯、液体及两物体的整体做受力分析,因其静止,所以其受到桌面的支持力等于烧杯、液体及两物体的重力之和,则甲、乙图中桌面的支持力相等;又因桌面受到的压力与桌面的支持力是一对相互作用力,所以两图中桌面受到的压力相等即,故D正确。
故选BCD。
3.(2025·山东日照·三模)如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个实心物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为、,A、B的体积分别为、,A、B受到的浮力分别为、。下列判断中正确的是( )
A.若,则一定有
B.若,则一定有
C.甲杯中液体对容器底的压力等于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
【答案】ABC
【分析】根据浮沉条件,结合密度公式分析; 利用公式和分析可得; 利用浮沉条件判断浮力、物体重力、排开液体重力关系,从而得到烧杯中物体和液体总重力关系,再利用公式判断。
【详解】甲乙两烧杯装的是密度相同的液体,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,根据物体浮沉条件,说明A的密度大于液体密度,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,说明B的密度小于液体密度。所以A的密度大于B的密度。
A.若 ,由可知,A、B的质量关系为,故A正确;
B.若 ,由可知,A、B的体积关系为,故B正确;
C.两杯中的液体液面高度均为h,由得,两容器底部所受液体压强相等。又因为两个容器底面积相等,根据可知,两杯中液体对容器底部的压力相等,故C正确;
D. 为了便于比较,设丙烧杯中只装入同种液体,且液面高度也为h,丙烧杯中液体重力为G液丙,如图所示:
甲烧杯中物体A沉底,则,即A的重力大于它排开的液体的重力,所以
乙烧杯中物体B漂浮,则,即B的重力等于它排开的液体的重力,所以
则
甲、乙两烧杯完全相同(两烧杯重力相同),且桌面受到的压力等于容器、液体和物体的总重力,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,即;两烧杯的底面积相同,由得甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故D错误。
故选ABC。
4.(24-25八年级下·吉林长春·期中)小明要研究浮力大小与物体排开液体体积的关系。他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究。实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水中深度变化的曲线,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体所受的重力是2.7N
B.物体浸没在水中时所受到的浮力是1.0N
C.圆柱体的密度是2.7×103kg/m3
D.曲线b描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况
【答案】ABC
【详解】D.在物体浸入液体的过程中,排开液体的体积先变大,当物体完全浸没后排开液体的体积不变。根据阿基米德原理,浮力先变大后不变,所以曲线a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况;而弹簧测力计的拉力,重力不变,浮力先变大后不变,则拉力先变小后不变,所以曲线b描述的是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化情况,故D错误 ;
A.当物体浸入液体中的深度为0时,即物体没有浸入液体中,此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G。由图乙b可知,此时拉力为2.7N,所以物体重力,故A正确;
B.由图乙a可知,当物体完全浸没在水中时,浮力不再变化,此时浮力,故B正确;
C.由G=mg可得,物体的质量
根据阿基米德原理,物体浸没时
则物体的密度,故C正确。
故选ABC。
5.(24-25八年级上·四川成都·月考)甲、乙两个相同容器内分别装满水和酒精,如图所示,两个容器中分别放入金属块A、B,使其完全浸入在液体中(沉底),溢出的水和酒精质量相同(ρ水>ρ酒),则下面说法有可能的是( )
A.若AB是实心的,且mA=mB,则ρA<ρB
B.若AB是实心的,且mA>mB,则ρA>ρB
C.若AB是同种物质,且mA=mB,则A一定空心
D.若AB是同种物质,且mA=mB,则B一定空心
【答案】BD
【详解】AB.金属块A、B沉底,排开液体的体积与金属块的体积相等,由于溢出的水和酒精质量相同,且ρ水>ρ酒,根据可知,A金属块的体积小于B金属块的体积,若AB是实心的,且mA=mB,由可知,ρA>ρB;AB是实心的,且mA>mB,由可知,ρA>ρB;故A不符合题意,B符合题意;
CD.若AB是同种物质,且mA=mB,A金属块的体积小于B金属块的体积,则B金属块一定空心,故C不符合题意,D符合题意。
故选BD。
6.(24-25八年级下·四川宜宾·期末)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到各方向作用力的大小,下端与重力为4N的正方体物块M相连。现向底面积为0.02m2、质量为2kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像如图乙所示,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,则( )
A.物块受到的浮力最大值为6N
B.物块的下方距离容器底部的距离为5cm
C.当加入的水的质量是2kg时,物块恰好所受浮力最大
D.水箱加水到C点时,对桌面的压强是1500Pa
【答案】BC
【详解】A.据乙图可知,AB段物块随浸入水中体积的增加,浮力变大,物块通过细杆对力传感器向下的拉力变小,当物块受到的浮力与重力相等时,对力传感器的拉力减小为0,此时为乙图中的B点,BC段随水量的增加,物块浸入水中的体积变大,物块受到的浮力大于重力,此时物块对力传感器施加的是向上的压力,当压力刚好为6N时,物块浸没,受到的浮力最大,由于力的作用是相互的,此时力传感器通过细杆对物块施加的向下的压力为6N,根据平衡力可得,物块受到的最大浮力为
故A不符合题意;
B.据乙图可知,当水量为1kg时,此时液面刚好与物块的下表面相平,此时水的体积为
则可得物块的下方距离容器底部的距离为
故B符合题意;
CD.已知物块浸没后受到的最大浮力为10N,此时水箱加水到C点,可得物块的体积为
由于物块是正方体可得物块的高度为
此时水面到容器底部的距离为
容器中水的体积为
此时水的质量为
则当水箱加水到C点时,水箱对桌面的压力是
水箱对桌面的压强为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
7.(2025·湖南长沙·模拟预测)小明受“曹冲称象”典故启发,设计了一个“浮力秤”,其简易结构如图所示。小筒上标有刻度,将物体放在秤盘上,读出刻度的变化,通过计算就可以“秤”出物体的质量。下列有关说法正确的是( )
A.当秤盘上不放物体,“浮力秤”静止时受到的浮力大于重力
B.在“浮力秤”上放质量不同的物体时,水对大筒底的压强保持不变
C.小筒上的刻度线自上而下对应的物体质量由大变小
D.将水更换为盐水,可以增加“浮力秤”的量程
【答案】CD
【详解】A.当秤盘上不放物体时,“浮力秤”漂浮,浮力等于重力,故A错误;
B.“浮力秤”上放质量不同的物体时,始终漂浮,浮力等于重力,故重力不同使得浮力不同,根据阿基米德原理知,排开液体体积不同,故大筒中水的深度不同,则水对大筒底的压强不同,故B错误;
C.“浮力秤”小筒最上面的刻度指的是排开液体体积最大,小筒受到的浮力最大,说明物体的质量最大,刻度线越往下说明排开的液体体积越小,小筒受到的浮力越小,所称物体的质量越小,所以“浮力秤”小筒上的刻度线自上而下对应的物体质量是由大变小,故C正确;
D.根据阿基米德原理可知,将水更换为更大密度的盐水后,在排开液体的体积不变,小筒受到的浮力变大,可以增加其量程,故D正确。
故选CD。
8.(2025九年级·河南·专题练习)两个相同的容器甲、乙放在水平桌面上,容器中盛有不同种液体。将体积完全相同的两个实心小球A、B先后放在甲、乙两容器中,如图所示,液面静止后,两液面高度相同。则下列说法中正确的是( )
A.小球A在甲容器中排开液体的质量较大
B.小球A的密度小于小球B的密度
C.小球B在甲、乙两容器中所受浮力大小相等
D.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
【答案】BD
【详解】A.小球 A 在甲、乙两容器中均漂浮,所受浮力均等于自身重力,因此排开液体的重力相等、质量相等,故A错误;
B.甲图中小球A漂浮,说明小球A的密度小于液体的密度,小球B悬浮,则小球B的密度等于液体的密度,故A的密度小于小球B的密度,故B正确;
CD.甲图中小球B悬浮,小球B的密度等于液体的密度,乙图中小球B下沉,液体密度小于小球B的密度,故甲液体的密度大于乙液体的密度,而B始终浸没,根据,B在甲中受到的浮力较大;液体深度相同,根据,甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强,故C错误,D正确。
故选BD。
9.(24-25八年级下·北京·期中)甲、乙两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有不同种类的液体。将完全相同的实心物块A、B分别用一根不计质量的细线拉住并浸没在液体中,A、B均不与容器接触,此时甲、乙两容器中液面相平,如图所示。已知细线对物块A、B的拉力大小相等且不为零,下列判断中正确的是( )
A.物块A受到的浮力小于物块B受到的浮力
B.物块的密度等于两种液体密度之和的一半
C.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.剪断两根细线,物块都静止时,甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强
【答案】BD
【详解】A.设绳子拉力为F,物重为G,由题可知,A受到的浮力为
B受到的浮力为
所以,故A错误;
B.两物块受到的浮力之和为
根据阿基米德原理可得
物块的重力为
则有,解得,故B正确;
C.两物块完全浸没时,A受到的浮力较大,故可知,因为容器相同,实心物块A、B也完全相同,液面等高,所以两个容器中液体体积相同,根据可知,甲液体的质量大,所以甲液体的重力大,剪断两根细线,以整体为研究对象,甲整体的重力大,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C错误;
D.剪断两根细线,A最终漂浮,B最终沉底,故A受到的浮力等于自身重力,B受到的浮力小于自身重力,即A受到的浮力较大。甲容器底受到液体的压力等于液体的重力和物块A对液体的压力之和,由于力的作用是相互的,A给液体的压力等于A受到的浮力,则甲容器底所受液体压强为
乙容器底受到液体的压力等于液体的重力和物块B对液体的压力之和,同理,B给液体的压力等于B受到的浮力,则乙容器底所受液体压强为
因为、,所以,即甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强,故D正确。
故选BD。
10.(24-25八年级下·成都·期中)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体A放在盛有4.2kg水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀门K放出3kg的水后立即关闭阀门,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.放水前A的下表面距容器底部8cm
B.放水前水面距容器底部18cm
C.放水后水对容器底部压力为12N
D.放水后水对容器底部压强为600Pa
【答案】AD
【详解】AB.放水前容器中水的体积为
圆柱体A未放入水中前容器中水深为
圆柱体A的密度为
由于A的密度小于水的密度,且A的高度为12cm,小于放入水中前容器中水的深度,所以将A放入容器内的水中时A漂浮在水面上。根据物体的浮沉条件可得
又根据阿基米德原理可得
综合上述两式可得
A漂浮时浸入水中的体积即排开水的体积为
A漂浮时浸入水中的深度为
A放入容器内的水中漂浮时(放水前),容器内水的深度(水面到容器底部的距离)为
放水前A的下表面到容器底部距离为,故A正确,B错误;
CD.放水后水的体积为
假设放水后圆柱体触底,则放水后水的深度为
由于此时水深6cm小于A的高度12cm。所以假设成立。则放水后水对容器底部的压强为
放水后水对容器底部的压力为,故C错误,D正确。
故选AD。
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