专题04 浮力(期末复习专项训练)八年级物理下学期新教材北师大版(北京)
2026-06-01
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2份
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37页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理北师大版(北京)八年级全一册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第九章 浮力 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 浮力 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 北京市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.91 MB |
| 发布时间 | 2026-06-01 |
| 更新时间 | 2026-06-01 |
| 作者 | 物理快线 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2026-06-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58156095.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以浮力概念为起点,通过9类题型构建从原理理解到综合应用的逻辑体系,突出实验探究与实际应用,强化科学思维与科学探究能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|浮力的产生与方向|3题|判断浮力存在及方向,结合实验现象分析原因|从浮力产生的压力差原理切入,建立基础认知|
|多种方法计算浮力|3题|涉及称重法、压力差法、阿基米德原理计算|衔接浮力计算方法,形成方法体系|
|浮力大小影响因素|3题|控制变量法探究排液体积、液体密度影响|深化原理理解,构建影响因素逻辑链|
|阿基米德原理实验与应用|6题|实验验证、综合计算及图像分析|原理实验→定量计算→实际问题应用|
|浮沉状态判断与密度结合|6题|根据受力或密度关系判断浮沉,结合体积质量分析|浮沉条件→密度关系→现象解释|
|浮沉应用与综合|6题|密度计、潜水艇原理,结合压强、重力综合计算|实际应用→多知识点融合,提升综合能力|
内容正文:
专题04 浮力
题型1 浮力的产生与方向
题型6 物体的浮沉状态判断
题型2 多种方法计算浮力的大小
题型7 物体浮沉状态与密度的结合(难点)
题型3 浮力大小与哪些因素有关(重点)
题型8 浮沉状态的应用(密度计、潜水艇)(重点)
题型4阿基米德原理的实验和理解
题型9 浮力的综合应用
题型5 阿基米德原理的综合应用(常考点)
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题型一 浮力的产生与方向(共3小题)
1.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,容器底部的出水口塞着橡胶塞,关于橡胶塞是否受容器里水的压力、浮力,下列判断正确的是( )
A.不受水的压力,受水的浮力
B.受水的压力,不受水的浮力
C.既受水的压力,也受水的浮力
D.既不受水的压力,也不受水的浮力
2.(24-25八年级下·北京海淀·期末)(多选)如图甲、乙、丙为小刚在研究浮力时所做的实验,长方体铁块静止时,弹簧测力计的示数分别为、、,且,下列说法正确的是( )
A.乙图中手对铁块底部的支持力大小等于丙图中水对铁块底部向上的压力大小
B.丙图中铁块所受的浮力大小等于
C.丙图中铁块排开的水所受的重力大小等于乙图中手对铁块的支持力大小
D.乙图中铁块对手掌的压强与丙图中铁块下表面受到水的压强一定相等
3.(24-25八年级下·北京通州·期末)如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的口朝下,把乒乓球放入瓶内,从上方向瓶中注水,看到有少许水从瓶口流出,乒乓球并不上浮。再用手将瓶口堵住,乒乓球就浮起来了。这一实验能够说明的是( )
A.连通器的原理 B.浮力产生的原因
C.大气压随高度的变化 D.液体压强与液体的密度有关
题型二 多种方法计算浮力的大小(共3小题)
4.(24-25八年级下·北京西城·期末)小丽做验证阿基米德原理的实验,其操作过程及实验中弹簧测力计的示数如图所示。
(1)根据小丽的实验,可以得出图丙中物块所受的浮力F浮=_________。
(2)若乙图中溢水杯内的水未装满,则测量的物体排开液体的重力偏_________。
(3)通过多次实验,若得到关系式_________,则验证阿基米德原理正确。
5.(24-25八年级下·北京顺义·期末)实验桌上有弹簧测力计、大烧杯、水、密度为的浓盐水、细线、金属块。现利用这些器材探究“浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度是否有关”;
(1)请将实验步骤补充完整:
①测出金属块重力,并记录数据;
②将金属块浸没在水中,不与烧杯接触,用弹簧测力计测出拉力,并记录数据;
③___________;
④根据____,计算金属块受到的浮力,并记录数据。
(2)画出实验数据记录表。
(3)分析论证:金属块在水和浓盐水中受到的浮力不相等,由此得出结论,浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度____(选填“有关”或“无关”)。
实验次数
液体种类
拉力F/N
浮力
物体重力G/N
1
水
2
盐水
6.如图所示,一个长方体物体重力为12N,当它浸没在液体中时,弹簧测力计的示数为9N,则它受到液体的浮力为___________N。若物体上表面受到液体向下的压力为4N,则物体下表面受到液体向上的压力为___________N。
题型三 浮力大小与哪些因素有关(共3小题)
7.(24-25八年级下·北京通州·期末)某实验小组利用如图所示装置(物块是重力为3N的长方体)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系。
(1)该小组按照图中所示的顺序进行实验,测力计的示数如图所示。由甲、乙、丙中的数据可知:在同种液体中,__________,浮力越大;
(2)交流评估时,小京根据甲、乙中的数据提出了不同的观点,他认为:浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你赞同小京的观点吗?______,请说明理由:______。
8.(24-25八年级下·北京海淀·期末)实验台上有满足实验要求的器材:弹簧测力计、装有适量水的大烧杯和实心圆柱体A(已知,每格体积为),如图所示。小明利用上述器材探究:浸在水中的物体所受浮力的大小与物体排开水的体积是否有关。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①用调好的弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力,将的数据记录在表格中;
②将圆柱体A下部的一格浸入水中,圆柱体不接触大烧杯,静止时,将弹簧测力计的示数和圆柱体排开水的体积记录在表格中;
③________,静止时,将弹簧测力计的示数和圆柱体排开水的体积记录在表格中;
④利用________计算出圆柱体A所受的浮力,将数据记录在表格中;
(2)画出实验数据记录表格________。
实验次数
1
2
实验次数
1
2
9.(24-25八年级下·北京·期末)在探究浮力大小与哪些因素有关时,小明猜想浮力大小与液体的密度、物体排开液体的体积和物体在液体中的深度有关。他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水、酒精和多个形状相同、体积不同(数值已知)的实心铁块等器材进行实验。
(1)在探究浮力大小与液体的密度是否有关时,有以下主要实验步骤,请补充完整:
①用调好的弹簧测力计测出某铁块所受重力,并记录数据;
②把该铁块分别浸没在酒精和水中的同一深度处,铁块静止时,均未接触容器的底和壁。用弹簧测力计测出拉力,并记录数据;根据公式__________,计算该铁块在两种不同液体中受到的浮力大小,并记录数据。
③若该铁块在两种不同液体中受到的浮力大小____________(选填“相等”或“不相等”),则可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(2)在探究浮力大小与物体在液体中的深度是否有关时,小明先测出某铁块的重力,再将该铁块浸入水中不同深度,如图所示,分别测出铁块受到的拉力大小,计算出铁块受到的浮力大小,并进行比较。该实验存在的问题是:____________。
题型四 阿基米德原理的实验和理解(共3小题)
10.(24-25八年级下·北京朝阳·期末)小阳用如图所示的器材探究浮力大小与排开液体所受重力的关系,其中使用的液体为水,甲、乙、丙、丁各图中弹簧测力计的示数分别用、、、表示。下列说法正确的是( )
A.由可知,圆柱体浸入水中后所受重力变小
B.该实验中所用的圆柱体的密度小于水的密度
C.乙图中,若溢水杯中水面略低于溢水口,则得到的浮力会偏小
D.丙图中,若只将圆柱体的一部分浸入水中,仍可得出
11.(24-25八年级下·北京房山·期末)小华使用电子秤、薄壁空水杯等实验器材测量某金属块的密度,实验步骤如下:
①将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再按电子秤的清零键,使其示数为零,即电子秤不显示空水杯的质量。
②空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。
③用细线系好金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。
④使金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。
(1)实验中测出,,,水的密度为,取,则金属块浸没在水中受到的浮力______。
(2)金属块的密度______。
12.(24-25八年级下·北京门头沟·期末)小晨学习了“阿基米德原理”后做了如下实验。他将如图甲所示装满水的溢水杯放在电子天平上,(天平未画出)天平显示的示数为m1;然后用细线系住金属块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图乙所示,金属块始终不与溢水杯接触,此时电子天平显示的示数为m2,比较m1、m2的大小,发现m1______m2(选填:“大于”、“等于”或“小于”)。
题型五 阿基米德原理的综合应用(共3小题)
13.(24-25八年级下·北京·期末)有两个圆柱形容器,分别盛有深度相同的水和某种未知液体。现用弹簧测力计挂着一个圆柱体,先后将圆柱体逐渐竖直浸入水和未知液体中(水和未知液体均未溢出)。图甲、乙所示分别为弹簧测力计的示数随着圆柱体下表面在水中深度和在未知液体中深度的变化图像,以下结果正确的是( )
A.圆柱体在水中浸没时受到的浮力大于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力
B.圆柱体的密度为
C.圆柱体的底面积为
D.未知液体的密度为
14.(24-25八年级下·北京西城·期末)(多选)建设桥梁的过程中,要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。下列判断正确的是( )
A.乙图②是构件所受浮力F1随h的变化图像
B.构件所受的最大浮力为6.4×105N
C.构件所受的重力为2.4×105N
D.构件的密度为3×103kg/m3
15.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,水平地面上有一圆柱形容器,容器中装有一定量的水,一个体积的正方体A悬浮在水中,g取10N/kg,水的密度。完成下列问题:
(1)求出A所受的浮力大小;
(2)分析说明A所受浮力方向为什么竖直向上。
题型六 物体的浮沉状态判断(共3小题)
16.(25-26八年级上·北京·期末)如图所示水平地面上有一个质量为1kg、底面积为1×10-2m2的薄壁容器,容器内盛有质量为4kg的水,水深0.3m,g=10N/kg,,求:
(1)水对容器底部的压力F水;
(2)现将一质量为0.8kg、体积为1×10-3m3的物块轻轻放入水中,静止后水未溢出,求该物块静止后受到的浮力F浮。
17.(25-26八年级上·北京延庆·期末)(多选)如图甲所示,小京实验小组把实心圆柱体A逐渐浸入水中,根据数据作出的测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图像,如图乙所示。取。下列说法中正确的是( )
A.A受到的重力为4N
B.A受到的浮力为2N
C.A刚好完全浸没时,下表面受到水的压强为
D.A的密度为
18.(24-25八年级下·北京怀柔·期末)(多选)盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙挑选种子的方法,选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,沉入盐水底部的是良种,漂浮在盐水表面上的是次种,如图所示。下列有关盐水选种过程说法正确的是( )
A.良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
B.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
C.若要选出更饱满的良种,则需要往盐水中再加入更多的盐
D.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
题型七 物体浮沉状态与密度的结合(共3小题)
19.(24-25八年级下·北京延庆·期末)小延将桔子和芒果放入水中,当它们都静止时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。请分析并判断桔子的重力与芒果的重力的大小关系。
20.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,把一个香瓜和一个李子放入水中,静止后,香瓜漂浮在水面上,李子沉到水槽底部。下列判断正确的是( )
A.香瓜漂浮在水面上,它受到的浮力大于它受到的重力
B.李子在水槽底静止,它受到的浮力等于它受到的重力
C.由香瓜漂浮、李子沉底,可以判断出香瓜比李子质量小
D.若已知香瓜和李子静止时浸入水中体积的大小关系,则可以判断出它们所受浮力的大小关系
21.(24-25八年级下·北京朝阳·期末)下列有关浮力的现象与应用,叙述正确的是( )
A.沉入鱼缸水底的鹅卵石不受浮力的作用
B.人游泳时,潜入水中越深受到的浮力越大
C.轮船在水中漂浮,是因为轮船的密度等于水的密度
D.悬浮的潜水艇将水舱中的水排出一部分后,将会上浮
题型八 浮沉状态的应用(密度计、潜水艇)(共3小题)
22.(24-25八年级下·北京房山·期末)如图所示是核潜艇训练时的情景。假设海水密度不变,关于该核潜艇,下列说法正确的是( )
A.靠改变排开海水的体积来实现上浮与下潜
B.在海面上漂浮时,排开的海水的重力等于自身的重力
C.在上浮过程中,所受的浮力逐渐变大
D.在下潜过程中,海水对核潜艇底部的压强不变
23.(24-25八年级下·北京昌平·期末)如图所示,一个载重气球在空中受到1000N向上的浮力时匀速竖直上升,若在所载重物中再加一个重为100N的物体,这个气球就匀速竖直下降,设气球在上升和下降时受到的浮力和阻力的大小都不变。下列判断正确的是( )
A.气球匀速上升时受到的合力比下降时受到的合力大
B.气球匀速上升时受到的浮力与气球受到的重力大小相等
C.气球匀速上升时受到的重力是900N
D.气球匀速下降时受到的阻力是50N
24.(24-25八年级下·北京海淀·期末)小明将粗细均匀的吸管一端密封,在吸管内装上适量的铁砂,并在吸管上标上刻度线及相应的密度值,制成了两支形状完全相同的简易密度计甲和乙,质量分别为和。如图所示,将两支密度计放入圆柱形容器内的水中,静止时甲密度计露出水面的体积更大,两密度计排开水的体积之差为;若将容器内的水换成另一种密度为的液体(),两支密度计漂浮在液体中静止时,两密度计排开液体的体积之差为。请分析说明与的大小关系。
题型九 浮力的综合应用(共3小题)
25.(24-25八年级下·北京丰台·期末)如图所示,一个盛有水的薄壁柱形容器静止在水平桌面上,其中水深6cm,容器重9N,高20cm,底面积为300cm²,将一个质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,已知铝的密度为2.7×10³kg/m³,水的密度为1.0×10³kg/m³,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.放入铝块前,容器对水平桌面的压力为9N
B.放入铝块前,水对容器底部的压强为2000Pa
C.放入铝块后,铝块对容器底部的压强为1700Pa
D.放入铝块后,水对容器底部的压力为27N
26.(多选)(多选)如下图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有三种不同的液体,将三个完全相同的长方体A分别放入三种液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。下列判断正确的是( )
A.三个容器中,A受到的浮力
B.三个容器对桌面的压力
C.三个容器中液体的密度
D.三个容器中液体对容器底的压强
27.什么船可以轻松扛起航母?答案是半潜船。它是专门从事运输超长超重又无法分割吊运的超大型设备(如大型海上石油钻井平台、大型舰船、潜艇等)的特种海运船舶。我国制造的“新光华”号半潜船(如图甲所示),其长255米,宽68米,甲板面积相当于两个标准足球场大小,拥有118个有着独立通海阀的压载水舱,最大下潜深度达30.5米,载重达98000吨,为国内最大、全球第二大半潜船。半潜船可以通过改变自身重力实现上浮和下沉。因为其淹没在水中的体积比例高,因此半潜船受到水面上的波浪影响相对较小,能够保持较佳的稳定性而适合当作水上的工作平台使用。如图乙所示,半潜船装载货物前,将船上通海阀全部打开,压载水舱进水,船身甲板潜入水中,只露出船楼。等货物被拖曳到装货甲板上方时,启动大型空气压缩机或调载泵,将压载水舱的水排出船体,船身和货物便一起浮出水面,即完成装载。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)半潜船在水面航行时,使其向前运动的动力的施力物体是__________(选填“螺旋桨”或“水”);
(2)当半潜船依次处于图乙中三种状态时,从左至右水舱内海水的质量分别为m1、m2、m3,则质量中最大的是__________(选填“m1”、“m2”或“m3”);
(3)如丙图所示,为半潜船静止漂浮在水面时的图像。请在答题卡指定区域画出此时半潜船的受力示意图(重心O已标出);
(4)半潜船到达最大下潜深度时,求船底所受海水的压强;
(5)假设半潜船未装载货物且甲板刚好露出海面时的排水量为8t,求此时半潜船所浮力;
(6)某次半潜船需要搬运6.5×104t的货物,且半潜船下潜前甲板刚好露出海面。当半潜船载重上浮至甲板刚好露出海面时。请通过分析说明至少需要在压载水舱排出多少吨海水。
$专题04 浮力
题型1 浮力的产生与方向
题型6 物体的浮沉状态判断
题型2 多种方法计算浮力的大小
题型7 物体浮沉状态与密度的结合(难点)
题型3 浮力大小与哪些因素有关(重点)
题型8 浮沉状态的应用(密度计、潜水艇)(重点)
题型4阿基米德原理的实验和理解
题型9 浮力的综合应用
题型5 阿基米德原理的综合应用(常考点)
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题型一 浮力的产生与方向(共3小题)
1.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,容器底部的出水口塞着橡胶塞,关于橡胶塞是否受容器里水的压力、浮力,下列判断正确的是( )
A.不受水的压力,受水的浮力
B.受水的压力,不受水的浮力
C.既受水的压力,也受水的浮力
D.既不受水的压力,也不受水的浮力
【答案】B
【详解】容器底部的出水口塞着橡胶塞,橡胶塞受到水向下的压力,但橡胶塞的下面没有水,没有受到水向上的压力,所以橡胶塞不受浮力,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.(24-25八年级下·北京海淀·期末)(多选)如图甲、乙、丙为小刚在研究浮力时所做的实验,长方体铁块静止时,弹簧测力计的示数分别为、、,且,下列说法正确的是( )
A.乙图中手对铁块底部的支持力大小等于丙图中水对铁块底部向上的压力大小
B.丙图中铁块所受的浮力大小等于
C.丙图中铁块排开的水所受的重力大小等于乙图中手对铁块的支持力大小
D.乙图中铁块对手掌的压强与丙图中铁块下表面受到水的压强一定相等
【答案】BC
【详解】A.对图乙的物体受到手的支持力,图丙中物体浸没在液体中受到竖直方向的浮力,因为,则,根据浮力产生原因,物体浸没,,即支持力大小小于丙图中水对铁块底部向上的压力大小,故A错误;
B.丙图中,铁块受重力、拉力、浮力平衡,由称重法测浮力可知, ,代入 、 ,得,故B正确;
C.根据阿基米德原理,丙图中铁块排开的水所受的重力大小等于铁块所受到的浮力,根据称重法得丙图中铁块所受浮力,即,对图乙的物体受到手的支持力,已知,则,故C正确;
D.乙图中压强,丙图铁块下表面受到的液体压强,因为,则,故D错误。
故选 BC。
3.(24-25八年级下·北京通州·期末)如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的口朝下,把乒乓球放入瓶内,从上方向瓶中注水,看到有少许水从瓶口流出,乒乓球并不上浮。再用手将瓶口堵住,乒乓球就浮起来了。这一实验能够说明的是( )
A.连通器的原理 B.浮力产生的原因
C.大气压随高度的变化 D.液体压强与液体的密度有关
【答案】B
【详解】把乒乓球(直径略大于瓶口直径)放入瓶内,往饮料瓶内注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止,乒乓球下方没有水,因此乒乓球不受浮力的作用,用手堵住瓶口,一会儿乒乓球浮起来了,乒乓球下方有水,受到水的压力,上下表面压力差产生浮力,这说明了浮力产生的原因。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
题型二 多种方法计算浮力的大小(共3小题)
4.(24-25八年级下·北京西城·期末)小丽做验证阿基米德原理的实验,其操作过程及实验中弹簧测力计的示数如图所示。
(1)根据小丽的实验,可以得出图丙中物块所受的浮力F浮=_________。
(2)若乙图中溢水杯内的水未装满,则测量的物体排开液体的重力偏_________。
(3)通过多次实验,若得到关系式_________,则验证阿基米德原理正确。
【答案】(1)F2-F3
(2)小
(3)F2-F3=F4-F1
【详解】(1)根据称重法知物体浸没在水中受到水的浮力等于空气中物体的重力减去物体浸入水中时弹簧测力计的示数,所以图丙中物块所受的浮力为
(2)若放进物块前,溢水杯内的水未装满,物体排开的水不能全部溢入小桶内,则测量的物体排开液体的重力会偏小。
(3)根据乙和丙图,由称重法可得,物块所受的浮力为
如甲和丁图可得,物块排开水的重力为
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力的大小,等于被物体排开的液体所受的重力,所以经过多次实验,若得到关系式,即,可验证阿基米德原理正确。
5.(24-25八年级下·北京顺义·期末)实验桌上有弹簧测力计、大烧杯、水、密度为的浓盐水、细线、金属块。现利用这些器材探究“浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度是否有关”;
(1)请将实验步骤补充完整:
①测出金属块重力,并记录数据;
②将金属块浸没在水中,不与烧杯接触,用弹簧测力计测出拉力,并记录数据;
③___________;
④根据____,计算金属块受到的浮力,并记录数据。
(2)画出实验数据记录表。
(3)分析论证:金属块在水和浓盐水中受到的浮力不相等,由此得出结论,浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度____(选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1) 将金属块浸没在盐水中,不与烧杯接触,用弹簧测力计测出拉力,并记录数据
(2)见解析
(3)有关
【详解】(1)[1]由于探究“浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度是否有关”,故需要改变液体的密度,物体需要浸没,故实验步骤为将金属块浸没在盐水中,不与烧杯接触,用弹簧测力计测出拉力,并记录数据。
[2]根据称重法可以测量浮力,即。
(2)需要测量的物理量是金属块重力G,浸没在水中的拉力F,计算出水中浮力,还需要测量浸没在盐水中的拉力F,计算出水中浮力,故表格为
实验次数
液体种类
拉力F/N
浮力
物体重力G/N
1
水
2
盐水
(3)液体的密度不同,金属块排开液体的体积相同,金属块在水和浓盐水中受到的浮力不相等,由此得出结论,浸没在液体里的物体受到的浮力大小与液体密度有关。
6.如图所示,一个长方体物体重力为12N,当它浸没在液体中时,弹簧测力计的示数为9N,则它受到液体的浮力为___________N。若物体上表面受到液体向下的压力为4N,则物体下表面受到液体向上的压力为___________N。
【答案】 3 7
【详解】[1]长方体物体重力为12N,当它浸没在液体中时,弹簧测力计的示数为9N,由称重法可知,它受到液体的浮力
[2]物体上表面受到液体向下的压力为4N,物体受到液体的浮力为3N,由浮力产生的原因可知,物体下表面受到液体向上的压力
题型三 浮力大小与哪些因素有关(共3小题)
7.(24-25八年级下·北京通州·期末)某实验小组利用如图所示装置(物块是重力为3N的长方体)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系。
(1)该小组按照图中所示的顺序进行实验,测力计的示数如图所示。由甲、乙、丙中的数据可知:在同种液体中,__________,浮力越大;
(2)交流评估时,小京根据甲、乙中的数据提出了不同的观点,他认为:浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你赞同小京的观点吗?______,请说明理由:______。
【答案】(1)物体排开液体的体积越大
(2) 不赞同 见解析
【详解】(1)由甲可知物块的重力,图乙和图丙中液体密度相同,物块排开水的体积逐渐变大,弹簧测力计的示数逐渐减小,由称重法可知,图丙中物块受到的浮力较大,因此可知:同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)[1][2]小京认为,浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关,不赞同该观点,因为物块浸没前,随着物块的浸入,物块浸入液体中的深度越来越深,同时物块排开水的体积也越来越大,不符合控制变量法的要求,因此不能得到“浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关”的结论。
8.(24-25八年级下·北京海淀·期末)实验台上有满足实验要求的器材:弹簧测力计、装有适量水的大烧杯和实心圆柱体A(已知,每格体积为),如图所示。小明利用上述器材探究:浸在水中的物体所受浮力的大小与物体排开水的体积是否有关。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①用调好的弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力,将的数据记录在表格中;
②将圆柱体A下部的一格浸入水中,圆柱体不接触大烧杯,静止时,将弹簧测力计的示数和圆柱体排开水的体积记录在表格中;
③________,静止时,将弹簧测力计的示数和圆柱体排开水的体积记录在表格中;
④利用________计算出圆柱体A所受的浮力,将数据记录在表格中;
(2)画出实验数据记录表格________。
【答案】(1) 将圆柱体A下部的两格浸入水中,圆柱体不接触大烧杯
(2)
实验次数
1
2
【详解】(1)[1][2]要探究浸在水中的物体所受浮力的大小与物体排开水的体积是否有关,要控制液体的密度不变,改变物体排开液体的体积,步骤②中将圆柱体A下部的一格浸入水中,圆柱体不接触大烧杯,因此步骤③中要将圆柱体A下部的两格浸入水中,圆柱体不接触大烧杯。步骤④中利用称重法计算出圆柱体A所受的浮力。
(2)实验数据记录表格如下:
实验次数
1
2
9.(24-25八年级下·北京·期末)在探究浮力大小与哪些因素有关时,小明猜想浮力大小与液体的密度、物体排开液体的体积和物体在液体中的深度有关。他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水、酒精和多个形状相同、体积不同(数值已知)的实心铁块等器材进行实验。
(1)在探究浮力大小与液体的密度是否有关时,有以下主要实验步骤,请补充完整:
①用调好的弹簧测力计测出某铁块所受重力,并记录数据;
②把该铁块分别浸没在酒精和水中的同一深度处,铁块静止时,均未接触容器的底和壁。用弹簧测力计测出拉力,并记录数据;根据公式__________,计算该铁块在两种不同液体中受到的浮力大小,并记录数据。
③若该铁块在两种不同液体中受到的浮力大小____________(选填“相等”或“不相等”),则可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(2)在探究浮力大小与物体在液体中的深度是否有关时,小明先测出某铁块的重力,再将该铁块浸入水中不同深度,如图所示,分别测出铁块受到的拉力大小,计算出铁块受到的浮力大小,并进行比较。该实验存在的问题是:____________。
【答案】(1) 不相等
(2)没有控制排开液体体积相同
【详解】(1)[1]根据称重法可知,浮力等于重力与弹簧测力计的拉力之差,即
[2]物体浸没在不同液体中,排开液体体积相同,若该铁块受到的浮力大小不相等,说明物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(2)若按照如图所示的方式改变铁块浸在水中的深度,没有正确使用控制变量法,由于浮力大小与排开液体体积有关系,因此存在的问题是没有控制排开液体体积相同。
题型四 阿基米德原理的实验和理解(共3小题)
10.(24-25八年级下·北京朝阳·期末)小阳用如图所示的器材探究浮力大小与排开液体所受重力的关系,其中使用的液体为水,甲、乙、丙、丁各图中弹簧测力计的示数分别用、、、表示。下列说法正确的是( )
A.由可知,圆柱体浸入水中后所受重力变小
B.该实验中所用的圆柱体的密度小于水的密度
C.乙图中,若溢水杯中水面略低于溢水口,则得到的浮力会偏小
D.丙图中,若只将圆柱体的一部分浸入水中,仍可得出
【答案】D
【详解】A.圆柱体的重力是其本身属性,浸入水中后重力不变,是因为在丙中受到浮力,故A错误;
B.圆柱体浸入水中时,弹簧测力计有示数,说明圆柱体的密度大于水的密度(若小于水的密度会漂浮,弹簧测力计示数为),故B错误;
C.浮力为,乙图中溢水杯水面略低于溢水口,并不是影响、的大小,故C错误;
D.根据阿基米德原理,浮力为,排开液体的重力,无论圆柱体浸入水中体积多少,都有,即,故D正确。
11.(24-25八年级下·北京房山·期末)小华使用电子秤、薄壁空水杯等实验器材测量某金属块的密度,实验步骤如下:
①将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再按电子秤的清零键,使其示数为零,即电子秤不显示空水杯的质量。
②空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。
③用细线系好金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。
④使金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。
(1)实验中测出,,,水的密度为,取,则金属块浸没在水中受到的浮力______。
(2)金属块的密度______。
【答案】(1)0.1
(2)
【详解】(1)按电子秤的清零键,使其示数为零,空水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为,即水的质量,由乙、丙两图可知,金属块排开水的质量
排开水的重力
由阿基米德原理可知,金属块浸没在水中受到的浮力
(2)由图乙、丁可得金属块的质量
金属块全部进入水中,金属块的体积
金属块的密度
12.(24-25八年级下·北京门头沟·期末)小晨学习了“阿基米德原理”后做了如下实验。他将如图甲所示装满水的溢水杯放在电子天平上,(天平未画出)天平显示的示数为m1;然后用细线系住金属块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图乙所示,金属块始终不与溢水杯接触,此时电子天平显示的示数为m2,比较m1、m2的大小,发现m1______m2(选填:“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】等于
【详解】由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水的重力,根据力的作用相互性可知,铝块对水的压力大小与浮力相等,溢出水的重力等于排开水的重力,电子秤示数等于溢水杯、水和铝块对水压力的总重力,排开的水的重力等于铝块对水压力的总重力,所以溢水杯对电子秤的压力不变,故电子秤示数不变,两次的质量相等,即m1=m2。
题型五 阿基米德原理的综合应用(共3小题)
13.(24-25八年级下·北京·期末)有两个圆柱形容器,分别盛有深度相同的水和某种未知液体。现用弹簧测力计挂着一个圆柱体,先后将圆柱体逐渐竖直浸入水和未知液体中(水和未知液体均未溢出)。图甲、乙所示分别为弹簧测力计的示数随着圆柱体下表面在水中深度和在未知液体中深度的变化图像,以下结果正确的是( )
A.圆柱体在水中浸没时受到的浮力大于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力
B.圆柱体的密度为
C.圆柱体的底面积为
D.未知液体的密度为
【答案】D
【详解】BC.由两图可知,圆柱体的重力为G=7.2N,由甲图可以看出,当深度为25cm时,圆柱体刚好完全浸没,所以圆柱体的深度为h= 25cm=0.25m
当圆柱体浸没在水中时,由甲图可以得到圆柱体受到的浮力为F浮水=G- F示甲=7.2N- 1.2N=6N
根据阿基米德原理,圆柱体的体积为
圆柱体的底面积为
圆柱体的质量为
圆柱体的密度为
故BC错误;
AD.由乙图知,当圆柱体在液体中的深度达到h'=20cm时,弹簧测力计示数为0,所以受到的浮力为F浮液=G=7.2N
圆柱体排开液体的体积为V排'=Sh' =2.4×l0-3m2×0.2m=4.8×10-4m3
根据,液体的密度为
未知液体的密度大于水的密度,所以圆柱体在水中浸没时受到的浮力应该小于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力,故A错误,D正确。
故选D。
14.(24-25八年级下·北京西城·期末)(多选)建设桥梁的过程中,要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。下列判断正确的是( )
A.乙图②是构件所受浮力F1随h的变化图像
B.构件所受的最大浮力为6.4×105N
C.构件所受的重力为2.4×105N
D.构件的密度为3×103kg/m3
【答案】ACD
【详解】A.随着构件浸入水中,V排越来越大,当浸没时V排不变,由可知,构建受到的浮力先增大后不变,所以构件所受浮力F1随h的变化图像是②,根据力的平衡条件可知钢绳拉力F2先减小后不变,所以钢绳拉力F2随h的变化图像是①,故A正确;
B.由图乙可知,当下表面到水面的距离达到2m后,浮力、拉力不再发生变化,这表明当下表面到水面的距离为2m时,构件恰好完全浸没,所以构件的高度为2m,构件浸没时,所受的浮力最大为
故B错误;
C.构件浸没时,浮力最大,拉力最小,由图乙可得,拉力最小为1.6×105N,根据力的平衡条件可知构件所受的重力为
故C正确;
D.构件的密度为
故D正确。
故选ACD。
15.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,水平地面上有一圆柱形容器,容器中装有一定量的水,一个体积的正方体A悬浮在水中,g取10N/kg,水的密度。完成下列问题:
(1)求出A所受的浮力大小;
(2)分析说明A所受浮力方向为什么竖直向上。
【答案】(1)10N
(2)见解析
【详解】(1)A所受的浮力大小
(2)液体压强随着深度的增加而增大,物体的下表面深度比上表面大,故物体下表面受到的压力比上表面大,从而产生向上的压力差,向上的压力差即为物体A所受的浮力,故浮力的方向是竖直向上的。
题型六 物体的浮沉状态判断(共3小题)
16.(25-26八年级上·北京·期末)如图所示水平地面上有一个质量为1kg、底面积为1×10-2m2的薄壁容器,容器内盛有质量为4kg的水,水深0.3m,g=10N/kg,,求:
(1)水对容器底部的压力F水;
(2)现将一质量为0.8kg、体积为1×10-3m3的物块轻轻放入水中,静止后水未溢出,求该物块静止后受到的浮力F浮。
【答案】(1)30N
(2)8N
【详解】(1)水对容器底部的压强为
则水对容器底部的压力为
(2)物块的密度为
所以该物块静止后漂浮,则该物块静止后受到的浮力
17.(25-26八年级上·北京延庆·期末)(多选)如图甲所示,小京实验小组把实心圆柱体A逐渐浸入水中,根据数据作出的测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图像,如图乙所示。取。下列说法中正确的是( )
A.A受到的重力为4N
B.A受到的浮力为2N
C.A刚好完全浸没时,下表面受到水的压强为
D.A的密度为
【答案】AD
【详解】A.由图乙图像知,当物体还没有浸入水中时,弹簧测力计的示数是4N,所以物体的重力是,故A正确;
B.物体的重力是,物体完全浸没在水中时,弹簧测力计示数是,物体受到的浮力
由于A受到的浮力为过程性变量,浮力随浸入深度增加而增大,直到完全浸没才稳定为2N,故B错误;
C.由图乙图像知,物体刚好完全浸没时,物体下表面所处的深度是
则物体刚浸没时,下表面受到水的压强为,故C错误;
D.物体A的体积为
物体的密度为,故D正确。
故选AD。
18.(24-25八年级下·北京怀柔·期末)(多选)盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙挑选种子的方法,选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,沉入盐水底部的是良种,漂浮在盐水表面上的是次种,如图所示。下列有关盐水选种过程说法正确的是( )
A.良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
B.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
C.若要选出更饱满的良种,则需要往盐水中再加入更多的盐
D.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
【答案】BC
【详解】A.由浮沉条件可知,良种下沉,所受浮力小于重力,次种漂浮,所受浮力等于重力,故A错误;
B.若良种和次种的体积相同,沉入盐水底部的是良种,漂浮在盐水表面上的是次种,则浸没的良种排开的水的体积大,由知道,良种受到的浮力较大,故B正确;
C.更饱满种子的密度更大,若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的盐,增大盐水的密度,故C正确;
D.若盐水选种时所用盐水的密度都大于所有种子的密度,所有种子将漂浮,无法选种,盐水的密度应大于次种的密度,小于良种的密度,故D错误。
故选BC。
题型七 物体浮沉状态与密度的结合(共3小题)
19.(24-25八年级下·北京延庆·期末)小延将桔子和芒果放入水中,当它们都静止时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。请分析并判断桔子的重力与芒果的重力的大小关系。
【答案】见解析
【详解】桔子漂浮在水面上,由沉浮条件可知,其密度小于水的密度;芒果沉在水底,由沉浮条件可知,芒果的密度大于水的密度;所以,芒果的密度大于桔子的密度。由图可知,芒果的体积大于桔子的体积,根据密度公式知,桔子的质量小于芒果的质量,根据可知,桔子受到的重力小于芒果的重力。
20.(24-25八年级下·北京顺义·期末)如图所示,把一个香瓜和一个李子放入水中,静止后,香瓜漂浮在水面上,李子沉到水槽底部。下列判断正确的是( )
A.香瓜漂浮在水面上,它受到的浮力大于它受到的重力
B.李子在水槽底静止,它受到的浮力等于它受到的重力
C.由香瓜漂浮、李子沉底,可以判断出香瓜比李子质量小
D.若已知香瓜和李子静止时浸入水中体积的大小关系,则可以判断出它们所受浮力的大小关系
【答案】D
【详解】A.香瓜漂浮在水面上,它受到的浮力等于它受到的重力,故A错误;
B.李子在水槽底静止,它受到的浮力小于它受到的重力,故B错误;
C.由香瓜漂浮、李子沉底,可以判断出香瓜比李子密度小,无法比较它们的质量大小,故C错误;
D.若已知香瓜和李子静止时浸入水中体积的大小关系,根据阿基米德原理可知,可以判断出它们所受浮力的大小关系,故D正确。
故选D。
21.(24-25八年级下·北京朝阳·期末)下列有关浮力的现象与应用,叙述正确的是( )
A.沉入鱼缸水底的鹅卵石不受浮力的作用
B.人游泳时,潜入水中越深受到的浮力越大
C.轮船在水中漂浮,是因为轮船的密度等于水的密度
D.悬浮的潜水艇将水舱中的水排出一部分后,将会上浮
【答案】D
【详解】A.浮力产生的根本原因是液体对物体上下表面的压力差,沉入鱼缸水底的鹅卵石上下表面有压力差,故使鹅卵石沉入水底,它仍然受到浮力的作用,故A错误;
B.浮力的大小取决于物体排开的液体的体积和液体的密度,与物体在液体中的深度无关。只要人完全浸入水中,无论潜入多深,受到的浮力都是相同的,故B错误;
C.轮船在水中漂浮是因为轮船受到的浮力等于其重力,而不是因为轮船的密度等于水的密度,故C错误;
D.潜水艇悬浮在水中时,受到的浮力等于其重力。当潜水艇将水舱中的水排出一部分后,其重力减小,而浮力不变(因为排开的液体体积不变),因此潜水艇将会上浮,故D正确。
故选D。
题型八 浮沉状态的应用(密度计、潜水艇)(共3小题)
22.(24-25八年级下·北京房山·期末)如图所示是核潜艇训练时的情景。假设海水密度不变,关于该核潜艇,下列说法正确的是( )
A.靠改变排开海水的体积来实现上浮与下潜
B.在海面上漂浮时,排开的海水的重力等于自身的重力
C.在上浮过程中,所受的浮力逐渐变大
D.在下潜过程中,海水对核潜艇底部的压强不变
【答案】B
【详解】A.潜水艇在水中时,排开水的体积不变,是靠改变自身重力实现上浮和下潜。当潜水艇水舱进水时,潜艇自身重量增加,浮力小于重力,于是就下潜。反之,水舱中水排出艇外,潜水艇重量减轻,浮力大于重力,于是就上浮。故A错误;
B.潜水艇在海面上漂浮时,由漂浮条件和阿基米德原理可得
即受到的重力等于它排开海水的重力,故B正确;
C.在上浮过程中,海水的密度不变,潜水艇排开海水的体积不变,根据可知,所受的浮力不变,故C错误;
D.在下潜过程中,随着海水深度的增加,由可知海水对核潜艇底部的压强变大,故D错误。
故选B。
23.(24-25八年级下·北京昌平·期末)如图所示,一个载重气球在空中受到1000N向上的浮力时匀速竖直上升,若在所载重物中再加一个重为100N的物体,这个气球就匀速竖直下降,设气球在上升和下降时受到的浮力和阻力的大小都不变。下列判断正确的是( )
A.气球匀速上升时受到的合力比下降时受到的合力大
B.气球匀速上升时受到的浮力与气球受到的重力大小相等
C.气球匀速上升时受到的重力是900N
D.气球匀速下降时受到的阻力是50N
【答案】D
【详解】A.气球匀速上升和下降时,都处于平衡状态,合力为零,则气球匀速上升时受到的合力与下降时受到的合力相等,故A错误;
B.气球匀速上升时受到的浮力等于气球受到的重力和竖直向下的阻力之和,故B错误;
CD.气球匀速上升时受到的浮力
即①
若在所载重物中再加一个重为100N的物体,这个气球就匀速竖直下降,设气球在上升和下降时受到的浮力和阻力的大小都不变,球匀速竖直下降时,阻力方向竖直向上,据平衡条件有
即②
联立①②两式解得
故C错误,D正确。
故选D。
24.(24-25八年级下·北京海淀·期末)小明将粗细均匀的吸管一端密封,在吸管内装上适量的铁砂,并在吸管上标上刻度线及相应的密度值,制成了两支形状完全相同的简易密度计甲和乙,质量分别为和。如图所示,将两支密度计放入圆柱形容器内的水中,静止时甲密度计露出水面的体积更大,两密度计排开水的体积之差为;若将容器内的水换成另一种密度为的液体(),两支密度计漂浮在液体中静止时,两密度计排开液体的体积之差为。请分析说明与的大小关系。
【答案】,见解析
【详解】设甲、乙密度计放在水中时,排开水的体积分别为、
依据平衡条件有
解得
依据平衡条件有
解得
所以
同理可得甲、乙密度计放在密度为的液体中时,
由于,因此
题型九 浮力的综合应用(共3小题)
25.(24-25八年级下·北京丰台·期末)如图所示,一个盛有水的薄壁柱形容器静止在水平桌面上,其中水深6cm,容器重9N,高20cm,底面积为300cm²,将一个质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,已知铝的密度为2.7×10³kg/m³,水的密度为1.0×10³kg/m³,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.放入铝块前,容器对水平桌面的压力为9N
B.放入铝块前,水对容器底部的压强为2000Pa
C.放入铝块后,铝块对容器底部的压强为1700Pa
D.放入铝块后,水对容器底部的压力为27N
【答案】D
【详解】A.放入铝块前,容器中水的体积
水的质量
水的重力
把容器和水看成一个整体,容器对水平桌面的压力为
故A错误;
B.放入铝块前,水对容器底部的压强为
故B错误;
C.实心正方体铝块的体积
铝块的边长
铝块的底面积为
铝块密度大于水的密度,放入后,铝块沉底。水增加的高度为
此时水的深度为
因为水深9cm,铝块高10cm,所以铝块浸在水中的深度为9cm。铝块排开水的体积为
铝块在水中受到的浮力为
铝块的重力为
铝块对容器底部的压力为
铝块对容器底部的压强为
故C错误;
D.放入铝块后,水对容器底的压强为
水对容器底的压力为
故D正确。
故选D 。
26.(多选)(多选)如下图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有三种不同的液体,将三个完全相同的长方体A分别放入三种液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。下列判断正确的是( )
A.三个容器中,A受到的浮力
B.三个容器对桌面的压力
C.三个容器中液体的密度
D.三个容器中液体对容器底的压强
【答案】AB
【详解】ACD.由图可知,甲容器中A悬浮,乙、丙容器中A漂浮,所以A所受的浮力与其自身的重力相等,故,三个容器中A排开液体的体积的大小关系为;根据阿基米德原理可知液体密度的关系,并且三个容器中液体的深度相同,因此由可知,丙容器底所受的压强最大,其次是乙,最小的是甲,故三个容器中液体对容器底的压强,故A正确,CD错误;
B.根据图示可知,三个容器中液面的高度相同,甲容器中A排开液体的体积最大,丙容器中A排开液体的体积最小,所以丙容器中液体最多,因为丙容器中液体的密度最大,所以由可知,丙容器中液体的质量最大,则由可知,丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,故三个容器对桌面的压力,故B正确。
故选AB。
27.什么船可以轻松扛起航母?答案是半潜船。它是专门从事运输超长超重又无法分割吊运的超大型设备(如大型海上石油钻井平台、大型舰船、潜艇等)的特种海运船舶。我国制造的“新光华”号半潜船(如图甲所示),其长255米,宽68米,甲板面积相当于两个标准足球场大小,拥有118个有着独立通海阀的压载水舱,最大下潜深度达30.5米,载重达98000吨,为国内最大、全球第二大半潜船。半潜船可以通过改变自身重力实现上浮和下沉。因为其淹没在水中的体积比例高,因此半潜船受到水面上的波浪影响相对较小,能够保持较佳的稳定性而适合当作水上的工作平台使用。如图乙所示,半潜船装载货物前,将船上通海阀全部打开,压载水舱进水,船身甲板潜入水中,只露出船楼。等货物被拖曳到装货甲板上方时,启动大型空气压缩机或调载泵,将压载水舱的水排出船体,船身和货物便一起浮出水面,即完成装载。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)半潜船在水面航行时,使其向前运动的动力的施力物体是__________(选填“螺旋桨”或“水”);
(2)当半潜船依次处于图乙中三种状态时,从左至右水舱内海水的质量分别为m1、m2、m3,则质量中最大的是__________(选填“m1”、“m2”或“m3”);
(3)如丙图所示,为半潜船静止漂浮在水面时的图像。请在答题卡指定区域画出此时半潜船的受力示意图(重心O已标出);
(4)半潜船到达最大下潜深度时,求船底所受海水的压强;
(5)假设半潜船未装载货物且甲板刚好露出海面时的排水量为8t,求此时半潜船所浮力;
(6)某次半潜船需要搬运6.5×104t的货物,且半潜船下潜前甲板刚好露出海面。当半潜船载重上浮至甲板刚好露出海面时。请通过分析说明至少需要在压载水舱排出多少吨海水。
【答案】(1)水
(2)m2
(3)
(4)3.05×105Pa
(5)8×104N
(6)6.5×104t
【详解】(1)力的作用是相互的,半潜船在水面航行时,螺旋桨向后给水向后的力,水给螺旋桨一向前的作用力,故半潜船前行力的施力物体是水。
(2)半潜船通过改变自身重力实现上浮和下沉,重力的改变是通过改变压载水舱内海水的质量来实现的。从图乙可知,中间状态船身甲板潜入水中最多,此时船的重力最大,即水舱内海水的质量最大,所以质量最大的是m2。
(3)半潜船静止漂浮在水面时,受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,这两个力是一对平衡力,大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上。以重心O为作用点,分别画出竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮,线段长度相等,并标上相应的符号,如图所示:
(4)船底所受海水压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30.5m=3.05×105Pa
(5)由阿基米德原理可知,半潜船所受浮力F浮=G排=m排g=8×103kg×10N/kg=8×104N
(6)半潜船下潜前处于漂浮状态,所受浮力等于半潜船和压载水的重力之和
即F浮1=G船+G水1
半潜船载重上浮后,仍处于漂浮状态,此时所受浮力等于半潜船和压载水及货物的重力之和
即F浮2=G船+G货+G水2
因为半潜船载重上浮后及下潜前甲板均刚好露出海面,船体排开水的体积相等,所以船体所受浮力相等,则有F浮2=F浮1,即G船+G货+G水2=G船+G水1
半潜船排出的压载水中G排=G水1-G水2=G货
即m排g=m货g
解得m排=m货=6.5×104t
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