1、1浮力(限时:40 分钟)|对点训练|【考点 1】能结合对规则物体在液体中的受力分析说明浮力产生的原因;能对探究“阿基米德原理”实验的过程作出正确的说明,以及得出正确的结论等;能准确表述阿基米德原理的内容;能运用关系式 F 浮 = 液 gV 排 进行计算。(B)1.如图 K8-1 所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向的液体压力相互 ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力 ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是 的。 图 K8-1图 K8-22.一均匀的正方体浸没在液体中,如图 K8-2 所示,已知它的棱长为 a,上表面所处的深度为 h,则正
2、方体下表面所受到液体的压力表达式为 F 压 = ,正方体所受浮力表达式为 F 浮 = 。(液体密度 和 g 为已知量) 3.2018菏泽 2018 年 5 月 13 日早晨 7 时,中国首艘国产航母驶离码头进行海试,若该航母排开海水的体积为7104 m3,它所受的浮力是 N。( 海水 =1.03103 kg/m3,g 取 10 N/kg) 4.某电力公司开发出一种圆柱形气球状的发电机(如图 K8-3 所示),发电机稳定地悬于 300 m 的高空。假如发电机的体积为 3.0105 m3,300 m 高空的空气密度为 1.2 kg/m3,发电机在高空受到的浮力是 N,发电机总质量是 kg。( g
3、取 10 N/kg) 图 K8-35.如图 K8-4 所示,将边长为 5 cm 的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时受到的浮力为 1 N,此时木块浸没在水中的体积为 m 3;从杯中溢出水的质量为 kg,正方体木块的密度为 g/cm 3。( g 取 10 N/kg) 2图 K8-46.弹簧测力计下 挂一长方体物体,令物体从盛有适量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,如图 K8-5 甲所示,图乙是弹簧测力计示数 F 拉 与物体下降高度 h 变化关系的图像, g 取 10 N/kg,则下列说法中正确的是( )图 K8-5A.物体的体积是 500 cm3B.物体
4、受到的最大浮力是 5 NC.物体的密度是 2.25103 kg/m3D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是 9 N【考点 2】能通过对物体进行受力分析,并结合二力平衡等知识判断具体情况下物体的浮沉。(A)1.把重 6 N、密度为 0.8103 kg/m3的实心物体投入水中,当物体静止时,物体处于 (选填“漂浮” “悬浮”或“沉在水底”)状态,物体排开的水重力是 N。 2.2017齐齐哈尔一个李子的体积约为 60 cm3,质量约为 66 g,若把李子放入水中,李子静止时将 (选填“漂浮” “悬浮”或“沉底”);一个西瓜的体积为 6103 cm3,所受重力为 55 N,若把西瓜浸没在水中后放手,当西
5、瓜静止时所受浮力为 N。 3.2018宜昌有一木块的体积为 200 cm3,密度为 0.8103 kg/m3,把它浸没在水中时,它受 到的浮力是 N;松手后,木块静止时排开水的质量是 kg。( g 取 10 N/kg) 4.潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下潜的,向潜水艇的水舱中充入适当的海水后,潜水艇在海水中由漂浮变为悬浮,潜水艇受到的浮力 (选填“变大” “变小”或“不变”)。如果该潜水艇由海水中潜入长江中仍然保持悬浮, 应该 (选填“增大”或“减小”)潜水艇水舱中水的质量。(已知 海水 水 ) 5.2017徐州如图 K8-6 所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根长 16 cm 的
6、饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在 方向,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力 (选填“大于” “小于”或“等于”)重力。把密度计放入水中,露出水面的长度是 7.9 cm;再将密度计放入某液体中,露出水面的长度是 7 cm,则此液体的密度为 kg/m 3。( 水 =1.0103 kg/m3) 3图 K8-66.底面积为 100 cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上。现将体积为 500 cm3、重为 3 N 的木块 A轻放入容器内的水中,静止后水面的高度为 8 cm,如图 K8-7 甲所示。若将一重为 6 N 的物体 B 用细绳系于 A 的下方
7、,使 A 恰好浸没在水中,如图乙所示(水未溢出),不计绳重及其体积,则图甲中木块 A 静止时浸入水中的体积为 m3;物体 B 的密度为 kg/m 3。( g 取 10 N/kg) 图 K8-7|综合训练|一、填空题1.2018绵阳我国首艘国产航母的长度为 315 m,宽度为 75 m,吃水约为 10.5 m,2018 年 5 月 13 日离港海试。航母静止在海面上时所受海水的浮力 (选填“大于” “等于”或“小于”)重力,其水下部分距海面深 9 m 处承受海水产生的压强为 Pa。( 海水 =1.03103 kg/m3,g 取 10 N/kg) 2.2018泰州把重 10 N、密度为 0.910
8、3 kg/m3的实心物体投入水中。当物体静止时,物体处于 (选填“漂浮” “悬浮”或“沉底”)状态,物体所受浮力为 N,排开水的体积是 m3。( g 取 10 N/kg) 3.2018怀化在平静的池水中漂浮着一个木球,木球的体积为 4 dm3,露出水面的体积为总体积的 ,那么木球受到的14浮力为 N,木球的密度为 kg/m3。( g 取 10 N/kg) 4.2018德州在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图 K8-8 所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力 F 甲 F 乙 、两
9、杯液体的密度 甲 乙 、两个烧杯底部所受液体的压强 p 甲 p 乙 。(均选填“大于” “小于”或“等于”) 图 K8-85.2018攀枝花将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有 72 g 水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入4盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有 64 g 酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为 N,合金块的密度为 kg/m3。( 酒精 =0.8103 kg/m3,g 取 10 N/kg) 6.2018十堰将一底面积为 0.01 m2的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图 K8-9 甲所示,在这个过程中,木块底部受到水的
10、压强随容器中水的深度的变化图像如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N。( g 取 10 N/kg) 图 K8-9二、选择题7.2018内江关于浸在水中的物体受到的浮力,下列说法正确的是( )A.物体的密度越大,受到的浮力越大B.物体没入水中越深,受到的浮力越大C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大8.2018德阳体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图 K8-10 所示,则比较它们受到的浮力( )图 K8-10A.铝球受到的浮力最大B.木块受到的浮力最大C.铜块受到的浮力最大D.它们受到的浮
11、力一样大9.2018湖州圆柱体先后放入密度为 1和 2的两种液体中,均处于漂浮状态,如图 K8-11 所示。圆柱体在两液体中所受浮力分别是 F1、 F2,则( )图 K8-11A. 1 2 F1F2 B. 1 2 F1=F210.2018武汉如图 K8-12 所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测5力计的示数分别为 4 N、2.8 N 和 2.5 N。若盐水的密度为 1.2103 kg/m3,则下列结论正确的是( g 取 10 N/kg) ( )图 K8-12A.物体 A 的密度为 3.2103 kg/m3B.实验乙中,物体 A 受到的拉力为 1 NC.
12、实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小 0.5 ND.实验丁中,容器底部受到的压力大于 0.3 N三、计算题11.2018杭州 “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。 “蛟龙号”体积约为 30 m3,空载时质量约为 22 t,最大载荷 240 kg。(海水密度取 1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg)(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?(2)若“蛟龙号 ”某次满载时下沉是采用注入海水方式实现的,则至少注入多少立方米的海水?图 K8-136参考答案【对点训练】考点 11.平衡 大 竖直向上2.g (h+a)a2 ga 33.7.2
13、1108解析 根据阿基米德原理可知,漂浮的物体所受的浮力 等于排开液体的重力,则 航母受到的浮力是 F 浮 = 海水 gV 排=1.03103 kg/m310 N/kg7104 m3=7.21108 N。4.3.6106 3.610 55.10-4 0.1 0.86.C 解析 由题图乙可知, G=9 N,当物体完全浸没时,拉力 F=5 N,则此时物体受到的浮力为 F 浮 =G-F=9 N-5 N=4 N。由于此时物体完全浸没,物体排开水的体积最大,所以浮力最大,故 B 错误。由 F 浮 = 液 gV 排 得,物体的体积 V=V 排= = =410-4 m3,故 A 错误。物体的质量 m= =
14、=0.9 kg,则 物 = = =2.25103 kg/m3,故F浮 水 g 4N1.0103kg/m310N/kg Gg 9N10N/kg mV 0.9kg410-4m3C 正确。物体刚浸没时,下表面受到的压力 F 下 =F 浮 =4 N,故 D 错误。考点 21.漂浮 62.沉底 553.2 0.16解析 由题可知,木块浸没在水中,则 V 排 =V 物 ,它受到的浮力为 F 浮 = 水 gV 排 =1.0103 kg/m310 N/kg20010-6 m3=2 N;木块的重力 G=mg=V 物 g=0.8103 kg/m320010-6 m310 N/ kg=1.6 NG,则放手后木块将上
15、浮;它最终静止时漂浮在水面上,浮力与所受重力为一对平衡力,所以,此时木块受到的浮力 F 浮 =G=1.6 N,G 排 =F 浮=1.6 N 所以木块静止时排开水的质量 m 排 = = =0.16 kg。G排g 1.6N10N/kg4.变大 减小解析 向潜水艇的水舱中充入适量的海水后,潜水艇在海水中由漂浮变为悬浮,根据物体的浮沉条件可知,浮力等于重力,重力增加,所以在此过程中潜水艇受到的浮力变大。若该潜水艇由海中潜入长江中,液体的密度减小,根据 F 浮 = 液gV 排 可知浮力减小;若仍然保持悬浮,此时应减小自身的重力,使浮力等于重力,潜水艇才会保持悬浮,所以应使水舱中的水量减少。5.竖直 等于
16、 0.910 3解析 密度计漂浮在水中和某种液体中,受到的浮力都等于其重力,设吸管的横截面积为 S,则有 F 水浮 =F 液浮 ,即 水gV 排水 = 液 gV 排液 ,即 = 液 gSh 液下 ,即 水 h 水下 = 液 h 液下 ,即 1.0103 kg/m3(16-7.9)10-2 m= 液 水 gSh水下7(16-7)10-2 m,解得 液 =0.9103 kg/m3。6.310-4 1.510 3解析 因为开始时木块 A 漂浮在水中,所以 F 浮 =GA=3 N,根据 F 浮 = 水 gV 排 得,木块 A 浸入水中的体积 V 浸 =V 排 = = =310-4 m3;F浮 水 g
17、3N1.0103kg/m310N/kg图乙中 A、 B 共同悬浮,则 A、 B 整体受力平衡,竖直方向有 F 浮 A+F 浮 B=GA+GB,根据 F 浮 = 水 gV 排 得 水 g(VA+VB)=GA+GB,则 A、 B 的总体积VA+VB= = =910-4 m3,GA+GB 水 g 3N+6N1.0103kg/m310N/kg其中 VA=500 cm3=510-4 m3,故 VB=910-4 m3-510-4 m3=410-4 m3;物体 B 的质量为 mB= = =0.6 kg;物体 B 的密GBg 6N10N/kg度为 B= = =1.5103 kg/m3。mBVB 0.6kg41
18、0-4m3【综合训练】1.等于 9.2710 42.漂浮 10 110-3解析 因为 物 =0.9103 kg/m3 水 ,所以物体静止时漂浮。因为物体漂浮 ,所以 F 浮 =G 物 =10 N。 V 排 = =F浮 水 g=110-3 m3。10N1.0103kg/m310N/kg3.30 0.7510 34.等于 小于 小于5.0.64 0.9103解析 该合金块放在水中时,受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 水 g=7210-3 kg10 N/kg=0.72 N;该合金块放在酒精中时,受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 酒精 g=6410-3 kg10 N/kg=0.64 N;由以上可知
19、,合金块 在酒精中受到的浮力小于在水中所受的浮力,而合金块的重力不变,所以合金块放入酒精中是沉底的,则合金块的体积 V=V 排酒精= = =810-5 m3,排开水的体积 V 排水 = = =7.210-5 m3,因为排开水的体积F浮 酒精 g 0.64N0.8103kg/m310N/kg F浮 水 g 0.72N1103kg/m310N/kg小于排开酒精的体积,所以合金块在水中漂浮,则物体受到的重力等于在水中受到的浮力,即 G=F 浮 =0.72 N,则合金块的密度 = = = =0.9103 kg/m3。mVGgV 0.72N10N/kg810-5m36.15 9 6解析 根据图乙可知,木
20、块刚漂浮时,木块浸入水中的深度为 L1=9 cm;水的深度为 9 cm 到 16 cm 时,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为 16 cm 时,细线刚好拉紧,线的拉力为零;当木块上表面与水面相平时,此时水面的高度为 22 cm;所以木块全部浸没时木块底部受到的压强最大,由图乙可知,此时压强为 1500 Pa,则木块受到的最大浮力 F 浮大 =1500 Pa0.01 m2=15 N。由图乙可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为 900 Pa,此时木块的重8力与水向上的压力(浮力)平衡,所以木块重力 G=F 向上 =p 向上 S=900 Pa0.01 m2=9 N。当木块上表
21、面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,此时细线对木块的拉力最大, F 拉大 =F 浮大 -G=15 N-9 N=6 N。7.C8.D9.D10.D11.解:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知其受到的浮力等于自身重力F 浮 =G 空载 =m 空载 g=22103 kg10 N/kg=2.2105 N。(2)满载需要下沉时,“蛟龙号”排开海水的体积 V 排 =V=30 m3,此时受到的浮力 F 浮 = 海水 gV 排 =1.0103 kg/m310 N/kg30 m3=3105 N,满载时总重力 G 满 =m 满 g=(22103 kg+240 kg)10 N/kg=2.224105 N,G 注海水 =F 浮 -G 满 =3105 N-2.224105 N=7.76104 N,则由 G 注海水 =m 注海水 g= 海水 gV 海水 可得,注入海水的体积V 海水 = = =7.76 m3。G注水 海水 g 7.76104N1.0103kg/m310N/kg
