第九章 浮力 计算题专项提升训练 2025-2026学年沪科版八年级全一册物理(福建专用)
2026-05-08
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摘要:
**基本信息**
聚焦浮力计算核心方法,通过21道典型题构建“原理应用-图像分析-综合建模”的递进训练体系,强化科学思维与问题解决能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础计算|5题|直接应用阿基米德原理、称重法|从浮力定义(F浮=G排)到公式推导(F浮=ρ液gV排),建立密度、体积与浮力的定量关系|
|图像分析|6题|结合F-h、F-V图像提取关键数据|通过图像转折点分析物体浮沉状态,关联力的平衡(G=F浮±F拉)与浮力变化规律|
|综合应用|10题|浮力与压强、机械装置(浮筒、弹簧)结合|以实际问题为载体,整合液体压强(p=ρgh)、压力(F=pS)与浮沉条件,构建物理模型|
内容正文:
2025—2026学年八年级全一册物理浮力计算题专项提升训练(沪科版-福建专用)
如图甲所示,一弹簧测力计下悬挂底面积为40cm2的圆柱体,水平桌面上放置底面积为100cm2,质量为500g的圆筒,筒内装有30cm深的某液体。现将圆柱体从圆筒上方离液面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入液体中,弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图乙所示(圆筒的厚度忽略不计,圆柱体下降过程中没有液体从筒中溢出,g取10N/kg)。求:
1.圆柱体完全浸没时受到液体的浮力;
2.筒内液体密度;
3.当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强。
4.如图甲所示,底面积为、高为30cm的柱形容器放在水平桌面上,边长为10cm、重为30N的实心正方体A(不吸水)用细线悬挂在容器上方静止,正方体A的上表面与容器底的距离为20cm。进水管以的速度向容器中注水,容器内水面上升过程始终水平。(忽略进水管体积的影响)。求:
(1)正方体A恰好浸没时,水对容器底部的压强;
(2)正方体A浸没时,受到的浮力大小;
(3)通过计算分析:从开始注水到正方体A刚好浸没的过程,细线的拉力F随时间t的变化情况,并在图乙中做出此过程对应的图像。
5.如图所示,将边长为10cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时,有部分露在水面外,从杯中溢出水的重力为7N。求:
(1)木块受到的浮力。
(2)木块的密度。
(3)木块下表面受到水的压强。
6.如图甲是小何设计的力学装置,他将不吸水的实心正方体A固定在竖直细杆B的上端,竖直细杆B的下端通过力传感器固定器在柱形容器底部,力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,不计细杆B及连接处的质量和体积。现缓慢向容器中加水,当水深为14 cm时正方体A刚好浸没。力传感器的示数大小F随水深h变化的图像如图乙所示。求:
(1)正方体A受到的重力。
(2)正方体A刚好浸没时,A下表面受到水的压力。
(3)当力传感器显示为2 N时,水对容器底部的压强。
7.无土栽培是一种利用营养液栽培植物的方法。栽培时,直接将植物根部浸入营养液中,需要不断地更换营养液。专家团队设计了一个自动换营养液装置,如图所示,流入口不断地向试验箱中慢慢注营养液,实心均匀圆柱形浮筒A能在竖直方向无摩擦自由滑动,高度为50cm,底面积为100cm2浮筒底部用10cm的轻质细杆与试验箱的排出口阀门相连,略大于排出口的圆形阀门(质量、厚度不计)的上表面积为10cm2,当浮筒对轻杆的压力为0时,液体的深度为0.45m,在阀门打开排出过程中,排出量大于流入量。求:(营养液的密度ρ=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)当浮筒对轻杆的压力为0时,阀门受到液体的压强;
(2)浮筒A的密度;
(3)在自动更换过程中,箱内液体的最大深度与最小深度之比。
8.如图甲所示,在容器底部固定一个轻质弹簧,在弹簧上端连有一边长为0.1m的实心正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取)求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器中缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水面升高的高度(整个过程弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量的关系如图乙所示)。
9.我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大承载量为40万吨,货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量承载量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm2,质量为200g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。求:
(1)玻璃杯底面所受水的压强;
(2)铁块的质量;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度。
10.爱思考的小福同学发现家中的电热水器可以实现自动供水,为了知道其中的原理,小福同学查阅了相关资料并且制作了一个电热水器模型(如图所示),圆柱形容器的底面积为,浮子是重力为、底面积、高的圆柱体,它能沿固定杆在竖直方向自由移动。当注水至一定深度时,浮子开始上浮至压力传感器B受到压力时,进水口自动关闭,注水结束。(不计A与杆的摩擦)。求:
(1)浮子刚要开始上浮时浸入水的深度?
(2)注水结束时,浮子所受浮力多大?
(3)注水结束时,浮子上升了,容器底受到的水的压强?
11.如图,是物理兴趣小组设计的自动加水水箱。水箱顶部固定一个套筒,套筒顶部固定一个压力传感器,其底端A距水箱底的距离为0.8m,套筒下部放一重力为12N,底面积为,高为0.4m的圆柱体,圆柱体可以在套筒内无摩擦移动。从进水口处注水,随着水面升高,圆柱体竖直上浮。当传感器底端A对圆柱体有20N竖直向下的压力时,传感器控制进水口开关停止注水。(g=10N/kg)求:
(1)圆柱体刚好浮起时受到的浮力。
(2)圆柱体刚好浮起时,水对水箱底的压强。
(3)从圆柱体开始上浮直到停止注水,水对水箱底部压强的增加量。
12.实践小组设计了一套电动升降浸染装置,如图甲所示。某次测试中,长方体染缸置于水平地面上,装有16cm深的水。圆柱体薄壁陶瓷杯通过轻质细杆悬挂于力传感器下保持静止,此时陶瓷杯的下表面与水面相平。升降机下降让陶瓷杯逐渐浸入水中,当力传感器示数为12N时水开始溢出,直到杯底刚好与染缸底部接触,力传感器示数F与陶瓷杯下降高度h的关系如图乙所示。随后将细杆撤走,陶瓷杯最终静止在水中。已知染缸底面积为,陶瓷杯与染缸高度相同,且水始终未进入杯内。求:
(1)水开始溢出时,陶瓷杯所受的浮力。
(2)陶瓷杯的容积。
(3)最终陶瓷杯静止时,染缸底部受到的液体压强。
13.圆柱形薄壁容器放在水平桌面上,内盛12cm深的水,如图甲所示。现用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)圆柱体未放入水中时水对容器底部的压强;
(2)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
(3)圆柱体的密度;
14.科创小组设计了水库自动泄洪控制装置,将其制成顶部开有小孔的模型。如图所示,其中A为压力传感器,B是密度小于水且不吸水的圆柱体,能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当圆柱体B有的体积浸入水中时,与模型底面刚好接触且压力为零,恰好处于漂浮状态。当水面上涨到设计的警戒水位时,圆柱体对压力传感器的压力为3N,触发报警装置,开启泄洪阀门。已知圆柱体B的底面积,高,,g取。求:
(1)当模型内水深时,水对模型底部的压强。
(2)圆柱体B的重力。
(3)触发报警装置时,压力传感器A下表面到水面的距离。
15.如图甲所示,轻质细杆下端固定在容器底部,其上端和实心正方体A相连。现向容器内缓缓注水,轻质细杆上端的弹力F随水深h变化图像如图乙所示,已知当时,物体A的下表面恰好与水面接触,当时,物体A刚好完全浸没。求:
(1)物块的重力;
(2)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)当水的深度为时,水对物块下表面的压强为多少。
16.项目式学习小组订制了一个高为1m、底面积为0.4m2的圆柱状空心塑料筒,用以制作“浮力秤”。如图,将筒竖直放入水中,静止时量出筒露出水面的长度x0=0.6m,在水面位置做一记号标为“0N”。求:
(1)此时塑料筒底部受到的液体压强。
(2)塑料筒的重力G0。
(3)筒露出水面长度x1=0.2 m处应标注的数值。
(4)该“浮力秤”刻度是否均匀?请写出待测物体重G物与塑料筒露出水面长度x的关系表达式。
17.如图1是测量液体密度的装置。悬挂在支架上的弹簧测力计量程为0~5N,将密度为2×103kg/m3的物块挂在弹簧测力计挂钩上,测力计示数为4N。在容器内倒入盐水直至物体被浸没,此时弹簧测力计示数为1.8N。
(1)求此时物体受到的浮力大小;
(2)求盐水的密度;
(3)本装置可以改装成一种测量液体密度的“密度秤”,使用时只要将物块浸没在待测液体中,可以从弹簧测力计指示的位置读出液体的密度。则
① 请写出待测液体密度ρ液与弹簧测力计示数F的关系式。
② 请在图2上对弹簧测力计刻度“0””1””2””3””4”进行重新标定。
18.如图甲所示,“国之重器”起重船起吊重物时,需通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡。如图乙所示,小兰设计了一种采用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型,水舱中装有的水,底面积。A是固定在顶端的力传感器,能够显示A对B的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细直硬杆,不考虑B的形变,B的上端与力传感器A连接,下端与物体C连接;物体C是质量,底面积的圆柱体。用抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数F的大小随抽出水的体积变化的图像如图丙所示。当物体C的下端刚好露出水面,此时已抽出水的体积。已知。求:
(1)物体C完全浸没时的浮力;
(2)物体C的体积;
(3)当力传感器示数为2N时,水对水舱模型底部的压强。
19.图甲是某饮水机自动注水装置的模型,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为6kg的水,一质量和体积不计的竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的、底面积为5×10-3m2的实心长方体A连接。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力的大小F随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排水质量为4kg时,长方体A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。求:
(1)当排水质量为4kg时,水箱内水所受的重力?
(2)长方体A的体积?
(3)上述排水过程中,当力传感器示数为3N时,水箱底部受到水的压强?
20.如图甲所示,水平地面上薄壁容器甲重1.8N,内盛有9cm深的水,容器上部分的高度为下部分高度的一半。若把高为12cm的柱形物体乙(图乙)沿竖直方向切割ΔS的面积,并将切割的部分竖直缓慢放入容器甲中漂浮(物块的上、下表面始终与容器底部平行),液面上升的高度△h与切割的面积ΔS的关系图如图丙所示。整个过程中,放入水中的切割部分始终未与容器的侧壁和底部接触,且静止后浸入水中深度始终为乙高度的 求:
(1)未放入物体时,容器甲中水对容器底部的压强;
(2)液面刚好上升到下部分顶端时,放入水中的切割部分受到的浮力大小;
(3)容器上半部分的横截面积。
21.如图甲所示,成都某小区有一个水足够深的圆柱形游泳池,底面积为;泳池中有一足够高的圆柱形小船,底面积为;池底有一圆柱形水质检测仪A,底面积为。测量员站在小船中,用细绳(体积不计)将池底的圆柱形A缓慢拉起并放入小船中,所用拉力F随圆柱形A上升高度h变化的关系图像如图乙所示。已知,整个过程中,人、小船和圆柱形A均处于平衡状态,圆柱形A不吸水,,取。
(1)求圆柱形A的质量。
(2)求圆柱形A的密度。
(3)在从A刚好露出水面开始的整个提升过程中,求小船底部受到水的压强的变化量与拉力F的函数关系式。
试卷第1页,共3页
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《2025—2026学年八年级全一册物理浮力选计算题专项提升训练(沪科版�福建专用)》参考答案
1.6N 2.0.9×103kg/m3 3.3800Pa
【解析】1.由图乙可知,当h=0时,此时弹簧测力计的示数为18N,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数,则G=18N
当h≥17cm时,弹簧测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时圆柱体受到的拉力F拉=12N
所以圆柱体完全浸没时受到的浮力
2.由图乙可知,从7cm时弹簧测力计的示数逐渐减小,到17cm弹簧测力计的示数不变,则圆柱体下降高度
则圆柱体下降高度为10cm时,圆柱体完全浸没,圆柱体排开液体的体积等于圆柱体的体积,设圆柱体高度为h1,液面上升高度为h1-10cm,则有
解得
圆柱体浸没在液体中,排开液体的体积
由可得,液体的密度
3.液体的体积
由可得,液体的质量
将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体,圆筒对地面的压力
圆筒对地面的压强
4.(1)
(2)10N
(3)见解析
【详解】(1)由于正方体A的上表面与容器底的距离为20cm,正方体A恰好浸没时,此时容器内水的深度
则水对容器底部的压强
(2)正方体A浸没时,正方体A排开水的体积等于其体积,即
正方体A浸没时,受到的浮力大小为
(3)当正方体A没有浸入水时,细线拉力等于正方体的重力,即
当正方体A浸没水时,正方体受到竖直向上的细线拉力、浮力和竖直向下的重力,所以细线拉力
正方体A底部与容器底部的距离为
加水时,当水面刚接触正方体A底时,加水的体积为
加水所用时间为
加水时,当水面刚接触正方体A上表面时,加水的体积为
加水所用时间为
综上所述,从开始注水到接触到正方体A的下端时用时300s,即,细线拉力
水接触到正方体A的下端到正方体A刚好浸没的过程用时200s,即细线拉力F由30N减小到20N。图像如下:
5.(1)7N
(2)
(3)700Pa
【详解】(1)由于溢水杯原来是装满水的,所以木块放入后溢出水的重力就等于木块排开水的重力。根据阿基米德原理,木块受到的浮力为
(2)因为木块在水中漂浮,所以木块的重力等于它受到的浮力,即
设,则木块的质量为
木块的边长,则木块的体积为
木块的密度为
(3)设水的密度为,。由可得,木块排开水的体积为
木块的底面积为
木块浸入水中的深度,即木块下表面所处的深度为
木块下表面受到水的压强为
6.(1)6N;(2)10N;(3)800Pa或1200Pa
【详解】解:(1)由图乙可知,当水的深度为0~4cm时,此时A不受浮力,力传感器的示数等于A的重力,即为
GA=F=6N
(2)由图乙可知,当
h1=h杆=4cm
时,物体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度h2=14cm时,正方体A刚好浸没,则正方体A的边长为
L=h浸=14cm-4cm=10cm=0.1m
A下表面受到的压强为
pA=ρ水gh浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
A的底面积为
SA=L2=(0.1m)2=1×10-2m2
A下表面受到水的压力为
FA= pASA=1000Pa×1×10-2m2=10N
(3)①当F浮< G,力传感器的示数为F′=2N时,浮力大小为
F浮=G-F′=6N-2N=4N
此时A排开水的体积为
则正方体A浸在水中的深度为
所以此时容器中水的深度为
h= L杆+ h排=4cm+4cm=8cm=0.08m
则当力传感器的示数F=2N,容器底部受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
②当F浮> G,力传感器的示数为F′=2N时,浮力大小为
F浮′=G+F′=6N+2N=8N
此时A排开水的体积为
则正方体A浸在水中的深度为
所以此时容器中水的深度为
h′= L杆+ h排′=4cm+8cm=12cm=0.12m
则当力传感器的示数F′=2N,容器底部受到水的压强为
p′=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
答:(1)正方体A受到的重力为6N;
(2)正方体A刚好浸没时,A下表面受到水的压力为10N;
(3)当力传感器显示为2 N时,水对容器底部的压强为800Pa或1200Pa。
7.(1)4.5×103Pa
(2)0.7×103kg/m3
(3)
【详解】(1)阀门受到液体的压强为
(2)浮筒浸在液体中的深度为
则浮筒排开液体的体积为
此时浮筒受到的浮力为
当浮筒对轻杆的压力为0即浮筒恰好漂浮时,浮筒A受到的重力
所以浮筒A的质量为
而浮筒的体积为
所以浮筒A的密度为
(3)当液体深为0.45m时,浮力等于浮筒重力;当液体变深时,增加的浮力就是浮筒对杆的拉力,因此当增加的浮力刚好等于液体对出液体阀门的压力时,阀门被拉起,出现排液体现象。设增加的深度为,则液体的深度
浮筒排开液体的体积增加
增加的浮力
液体对液体槽底部的压强
阀门上表面受到的压力
由于,即有
解得
排液体后,随着液体面下降,浮筒随着下降,此时浮筒的浮力等于重力,因此液体面到出液体阀门的距离为0.45m,当液体深刚好为0.45m时,出液体阀门堵住出液体口,液体面随之上升,故而池中液体的最大深度为
则箱内液体的最大深度与最小深度之比为
8.(1)4N
(2)0.4×103kg/m3
(3)12cm
【详解】(1)边长为0.1m的实心正方体物块A的体积
物块A有的体积露出水面,则物块A受到的浮力
(2)此时弹簧恰好处于自然伸长状态,则物块A不受弹簧的拉力,处于自然漂浮状态,由沉浮条件可知,物块A受到的浮力等于重力,则物块A的密度
(3)物块A恰好浸没时受到的浮力
则弹簧受到的拉力等于物块A受到的增大的浮力
由乙图可知,弹簧受到的拉力为6N时,弹簧伸长6cm,则水面升高的高度
9.(1)550Pa
(2)0.24kg
(3)1.25×103kg/m3
【详解】(1)由题意知,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm,则玻璃杯底面所受水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.5×10-2m=550Pa
(2)由可知,玻璃杯底面所受水的压力F=pS=550Pa×80×10-4m2=4.4N
因玻璃杯上表面受到水的压力为零,下表面受到的压力F=4.4N,则由压力差法F浮=F向上-F向下可知,玻璃杯受到水的浮力F浮=F=4.4N
由图甲可知,装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,玻璃杯和铁块的总重力G总=F浮=4.4N
玻璃杯的重力为G杯=m杯g=200×10-3kg×10N/kg=2N
则铁块的重力G铁=G总-G杯=4.4N-2N=2.4N
由G=mg可得铁块的质量
(3)将空玻璃杯放入待测液体中,空玻璃杯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时玻璃杯受到的浮力F浮′=G杯=2N
此时玻璃杯排开待测液体的体积V排=Sh1=80×10-4m2×2×10-2m=1.6×10-4m3
由阿基米德原理可知待测液体的密度
10.(1)0.1m
(2)12N
(3)
【详解】(1)浮子A 刚要开始上浮时受到的浮力与其重力相等,即浮力为F浮 G 10N
浮子 A 排开水的体积为
浮子A浸入水中的深度
(2)注水结束时,压力传感器受压力F=2N,浮子A受到的浮力是 F浮´ = G + F = 10N+2N=12N
(3)注水结束时浮子A排开水的体积
浸入水中的深度
注水结束时,浮子A 上升了18cm,其底部距离容器底 18cm,则容器中水的深度为 h水 ∆h+h′=18cm 12cm 30cm 0.3m
容器底受到的水的压强为
11.(1)12N
(2)1200Pa
(3)6000Pa
【详解】(1)圆柱体刚好浮起时,只受重力和浮力作用,且二力是一对平衡力。受到的浮力
(2)由得,圆柱体刚好浮起时,圆柱体排开水的体积为
此时水的深度为
水对水箱底的压强
(3)当传感器底端A对圆柱体有20N竖直向下的压力时,传感器控制进水口开关停止注水,此时圆柱体受到的浮力
由得,圆柱体排开水的体积为
圆柱体浸入水中的深度为
则此时圆柱体未完全浸入水中,此时水的深
水对水箱底部压强的增加量
12.(1)6N
(2)2400cm3
(3)1600Pa
【详解】(1)由图乙可知,当h为0时,陶瓷杯未浸入水中,力传感器示数F等于陶瓷杯的重力,所以陶瓷杯的重力为
当力传感器示数为12N时水开始溢出,则水开始溢出时,陶瓷杯所受的浮力为
(2)当力传感器示数为12N时,陶瓷杯排开液体的体积为
染缸的高度等于陶瓷杯的高度,大小为
图乙中F0=6N时,陶瓷杯触底,力传感器受到向上的力,此时陶瓷杯受到的浮力为
陶瓷杯的容积等于其排开液体的体积为
(3)陶瓷杯触底后,染缸中水的体积为
剩余水的重力为G剩=m剩g=ρ水gV剩水=1×103kg/m3×10N/kg×600×10-6m3=6N
细杆撤去后,最终陶瓷杯静止时,处于漂浮状态,此时陶瓷杯受到的浮力为
染缸底部受到的压力为F压=G剩+F浮3=6N+18N=24N
染缸底部受到液体的压强为
13.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)圆柱体未放入水中时水对容器底部的压强
(2)由图像可知,圆柱体未浸入水中时可得物体的重力
时,圆柱体浸没水中,弹簧测力计的拉力,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力
(3)圆柱体浸没在水中,物体的体积
圆柱体的质量
圆柱体的密度
14.(1)
500Pa
(2)
15N
(3)
7cm
【详解】(1)水对模型底部的压强
(2)圆柱体B的体积
当圆柱体B有的体积浸入水中时,与模型底面刚好接触且压力为零,则圆柱体恰好处于漂浮状态,浮力等于重力,圆柱体B的重力为
(3)刚触发报警装置时,圆柱体对压力传感器的压力为3N,因力的作用是相互的,则传感器对圆柱体有向下的压力,且该压力大小也为3N, 由力的平衡条件可知,此时B受到的浮力
此时B排开水的体积
B浸入水中的深度
当B对压力传感器A有压力时,压力传感器A下表面到水面的距离等于圆柱体B露出水面的高度h露。则压力传感器A下表面到水面的距离
15.(1)6N
(2)10N
(3)600Pa
【详解】(1)由乙图可知,当时,杆的支持力等于6N,此时物体的重力与支持力平衡,即:
(2)由乙图可知,当时,实心正方体A完全浸没在水中,此时杆对物体的作用力为拉力,大小等于4N,物块完全浸没在水中时受到的浮力
(3)由乙图可知,当时,物体A的下表面恰好与水面接触,当时,物体A刚好完全浸没,则正方体A的边长:
正方体的下表面的面积
由乙图可知,当水的深度为时,轻质杆对物体A的弹力为0,即此时:
排开水的体积:
物体A浸在水中的高度为:
此时物体A的下表面受到的压强:
16.(1)4×103 Pa
(2)1.6×103N
(3)1.6×103N
(4)均匀;
【详解】(1)塑料筒底部浸入水深为
塑料筒底部受到的液体压强
(2)筒静止时,处于漂浮状态,筒的重力 与浮力相等,故塑料筒的重力
(3)当筒露出水面的长度变为 时,总浮力为
增大的重力等于增大的浮力
即应标注的数值为1.6×103N。
(4)若在筒内放入重为 的物体,平衡时有
又已知 ,故可得
由此可见 与 成正比,所以刻度均匀。
17.(1)2.2N
(2)1.1×103kg/m3
(3)①
②
【详解】(1)根据题意,物块的重力G = 4N,当物块浸没在盐水中时,弹簧测力计的示数F= 1.8N,根据称重法,物块受到的浮力等于物块在空气中的重力减去在液体中的视重。则F浮= G - F= 4N - 1.8N = 2.2N
(2)物体重力G = ρ物V物g,所以物块的体积
物块浸没在盐水中,排开盐水的体积
根据阿基米德原理,可求得盐水的密度
(3)①当物块浸没时,所受的浮力,根据称重法 F浮= G – F可知弹簧测力计的示数
则液体的密度
②当F=0N时,
当F=1N时,
当F=2N时,
当F=3N时,
当F=4N时,
重新标定,如图所示:
18.(1)20N
(2)
(3)或
【详解】(1)物体C的重力
由图丙可知,物体C完全浸没时,力传感器对C的压力, 对物体C受力分析,受竖直方向上的浮力,竖直向下的重力和压力,受力平衡,得物体C完全浸没时的浮力
(2)物体C完全浸没时,排开水的体积等于物体C的体积,即,根据阿基米德原理,得物体C的体积
(3)当物体C下端刚好露出水面时,水舱内剩余水的体积
物体C下端距离水舱底部的高度
分两种情况讨论:
① 力传感器对C的压力,对C受力分析得,物体C受到的浮力
排开水的体积
C浸入水中的深度
此时水的总深度
水对底部的压强
② 力传感器对C的拉力, 对C受力分析得,即物体C受到的浮力
排开水的体积
C浸入水中的深度
此时水的总深度
水对底部的压强
因此水对水舱底部的压强为或。
19.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)当排水质量为4kg时,水箱内水所受的重力
(2)由图象可知,当排水质量为4kg时,细杆对力传感器作用力的大小为2N,此时长方体A刚好全部露出水面,则长方体A的重力
长方体全部浸没在水中时,细杆对力传感器作用力的大小为
则长方体A所受浮力
A的体积为
(3)上述排水过程中,当力传感器示数为3N时,物体所受浮力
此时A浸入水中的体积为
此时A的下表面距离水面的深度为
A的下表面与容器底的距离为
当力传感器示数为3N时, 水箱底部受到水的压强
20.(1)900Pa
(2)3N
(3)140cm2
【详解】(1)由题可知,水的深度
根据可得,水对容器底部的压强
(2)由题意可知,切割放入的物体漂浮在水面上,其浸入水中的深度始终为
从图丙可知,液面上升高度Δh与切割面积ΔS的图像在(, 1cm)处发生转折,说明此时液面恰好上升到容器下部分的顶端。此时,放入水中的切割部分面积
该部分排开水的体积
根据阿基米德原理,切割部分受到的浮力
(3)设容器下部分的横截面积为,上部分的横截面积为
当液面在容器下部分上升时,物体排开水的体积等于水面上升的体积,即
由转折点数据可知,当时,,因此可得容器下部分的横截面积
由转折点可知,液面上升1cm到达下部分顶端,而初始水深为9cm,故容器下部分的高度
由题意,容器上部分的高度
当切割面积从增加到时,液面在容器上部分上升,且到后液面不再上升,说明此时容器刚好被水装满,则液面在容器上部分上升的高度
此过程中,增加的切割面积排开水的体积等于水在容器上部分上升的体积,即
解得
21.(1)
(2)
(3)出水过程中,;在空中时,
【分析】(1)当A完全离开水面后拉力等于A的重力,所以从图乙中读取A完全离开水面后的拉力大小,利用,再结合可求A的质量。
(2)因为A完全浸没时,拉力、浮力与重力满足,所以先根据图乙读取完全浸没时的拉力,结合问题(1)的重力求出浮力;再根据阿基米德原理,且A完全浸没时,求出A的体积;最后利用求出A的密度。
(3)A刚好露出水面到完全进入小船的过程,因为小船底部受到水的压力变化量等于A对水的作用力变化量,结合力的作用相互性,压力变化量等于A的重力与拉力的差值;然后根据,结合已知的、、的关系,推导与F的函数关系式。
【详解】(1)当A完全离开水面后,拉力等于A的重力,由图乙得
圆柱形A的质量
(2)A完全浸没在水中时,拉力 ,浮力
由阿基米德原理 ,完全浸没时A的体积
A的密度
(3)①由图乙,A从刚好露出水面到完全出水,上升高度为
即A的高度 ,由 得
结合已知 ,得小船底面积
对小船受力分析:绳子对小船向下的拉力等于,小船漂浮时浮力等于总向下的力,即
小船底部压强 。 以A刚好露出水面()为初始状态,压强变化量:
②由乙图可知,当A在空中时,压强的变化量。
答案第1页,共2页
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