1.“網(wǎng)絡式”復習法:即采用章、節(jié)、標題、要點四個層次對教材進行梳理;
2.提高“回頭率”:為了防止遺忘,就要采用提高“回頭率”的`方法,即看完一節(jié)、一章、一部分之后,再回頭掃視一遍,這樣知識得到了系統(tǒng)的鞏固,效果很好;
3.“空想法”:所謂空想法就是不看課本回想看過的內(nèi)容;或看課本的大綱填充細節(jié);
4.樹形圖:選出一本較有代表性的參考書,通讀全書后,理出該領域研究的主要線索。
5.梳理錯題法:把綜合復習階段做過的所有習題重新瀏覽一遍;
6.“齊頭并進”法:在復習過程中,由于要復習的學科多,所以必須合理安排時間。
第10章 浮力(高頻考點精講)
考點01 浮力
【高頻考點精講】
一、浮力
1、定義:浸在液體(或氣體)中的物體受到向上托起的力,這個力叫做浮力。
2、方向:豎直向上,與重力方向相反。
3、產(chǎn)生原因:浸在液體(或氣體)中的物體,其上、下表面受到液體(或氣體)對它的壓力不同,存在壓力差。
二、探究浮力的大小跟哪些因素有關
1、實驗方法:控制變量法
2、實驗結論:浮力的大小跟物體浸在液體中的體積和液體的密度有關,物體浸在液體中的體積越大,液體的密度越大,浮力就越大。
3、注意事項:浸沒在液體中的物體受到浮力的大小與深度無關。
【熱點題型精練】
1.如圖所示將同一長方體分別水平與豎直放置在水中,它們所受到的( )
A.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差不等
B.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差相等
C.長方體水平放置時,若深度增加則壓力差增加
D.向左、向右壓強差相等,向左、向右壓力差不等
解:AB、長方體物塊懸浮在水中,說明受到水的浮力不變,而浮力等于物體上下表面受到水的壓力差,所以長方體物塊上下表面受到水的壓力差相等;
而長方體物塊上下表面受到水的壓強差:Δp=ΔFS,豎直放置比水平放置上下表面積小,所以長方體物塊上下表面受到水的壓強差不相等,故A錯誤,B正確;
CD、長方體物塊橫放時,物塊處于懸浮狀態(tài),說明物塊左右表面受到水的壓力相等,即向左、向右的壓力差為0;同理可知,物塊豎放時向左、向右的壓力差為0,即兩種情況下向左、向右壓力差相等(ΔF=0);而長方體物塊左右表面受到水的壓強差:Δp=ΔFS側,因ΔF=0,所以Δp=0,即兩種情況下向左、向右壓強差相等;若深度增加,浮力大小不變,壓力差的大小不變,故CD錯誤。
答案:B。
2.一個盛有鹽水的容器中懸浮著一個雞蛋,容器放在斜面上,如圖所示。圖上畫出了幾個力的方向,你認為雞蛋所受浮力的方向應是( )
A.F1B.F2C.F3D.F4
解:雞蛋懸浮在液體中,此時雞蛋上、下表面受到的液體壓力不同,
這個壓力差就是雞蛋所受的浮力,因浮力的方向總是豎直向上的,所以F3正確;
答案:C。
3.如圖所示,將一個塑料吸盤擠壓空氣后吸在玻璃缸的底部。如果向玻璃缸內(nèi)輕輕加水,則加水后吸盤將( )
A.因受到水向上的浮力而離開玻璃缸底
B.因受到水向下的浮力而更緊地貼在玻璃缸底
C.因受到水向上的壓力而離開玻璃缸底
D.因受到水向下的壓力而更緊地貼在玻璃缸底
解:將一個塑料吸盤擠壓空氣后吸在玻璃缸的底部,如果向玻璃缸內(nèi)輕輕加水,吸盤受到水向下的壓力,但由于水不能進入吸盤內(nèi)部,不能對吸盤產(chǎn)生向上的壓力,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,吸盤不受浮力作用,則加水后吸盤因受到水向下的壓力而更緊地貼在玻璃缸底。故選項ABC錯誤、D正確。
答案:D。
4.王老師用自制教具演示了如下實驗:將一只去蓋、去底的飲料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶內(nèi)并注水,看到有少量水從瓶口流出,此時乒乓球靜止(如圖所示),然后用手堵住瓶口,一會兒乒乓球浮起來了,以下分析正確的是( )
A.乒乓球在圖中位置靜止時沒有受到浮力作用
B.乒乓球上浮過程中,受到的浮力始終不變
C.乒乓球上浮過程中,受到的液體壓強保持不變
D.乒乓球在圖中位置靜止時,是由于受到大氣壓的作用
解:A、圖中乒乓球靜止時,雖然有少量水從瓶口流出,但乒乓球下表面沒有受到水的壓力,所以不受浮力作用,故A正確;
B、乒乓球上浮過程中至露出水面,排開水的體積變小,根據(jù)F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力會變小,故B錯誤;
C、乒乓球上浮過程中,距離水面的深度h變小,水的密度不變,根據(jù)p=ρgh可知,受到的液體壓強變小。故C錯誤;
D、乒乓球靜止時,受重力、水的壓力和支持力,在這三個力的作用下處于平衡狀態(tài),不是由于受到大氣壓的作用。故D錯誤。
答案:A。
5.如圖所示,小聰用一個長方體鋁塊探究影響浮力大小的因素。他先后將該鋁塊平放、側放和豎放,使其部分浸入同一杯水中,保證每次水面到達同一標記處,比較彈簧測力計示數(shù)大小。該實驗探究的是下列哪個因素對浮力大小的影響( )
A.液體的密度B.物體的密度
C.物體排開液體的體積D.物體浸入液體的深度
解:他先后將該鋁塊平放、側放和豎放,使其部分浸入同一杯水中,液體的密度相同,每次水面到達同一標記處,說明物體排開水的體積相同,物體浸入水的深度不同,比較彈簧測力計示數(shù)大小,可以探究浮力與物體浸入液體的深度的關系,故D正確。
答案:D。
6.利用如圖所示的裝置來探究浮力的方向是怎樣的,隨著α角的改變,懸線與水平面的夾角將 保持不變 (選填“改變”或“保持不變”),剪斷懸線,小氣球將沿 豎直向上 方向運動。
解:浮力的方向總是豎直向上的,隨著α角的改變,懸線與水平面的夾角不會改變(始終為90°);
剪斷懸線,由于豎直向上的浮力大于豎直向下的重力,所以小氣球將沿豎直方向向上運動。
答案:保持不變;豎直向上。
7.如圖所示,將兩端蒙上繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中,當玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向左和F向右的大小關系是F向左 等于 F向右(填“大于”“等于”或“小于”);當玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向上和F向下的大小關系是F向上 大于 F向下(填“大于”、“等于”或“小于”);通過以上探究,你認為浮力產(chǎn)生的原因是 液體對物體上下表面的壓力差 。
解:
(1)當玻璃圓筒沿水平方向放置時,由于在同一深度,由p=ρgh可知,液體壓強相等,又因為受力面積相等,由p=FS可知,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向左和F向右的大小相等,水平方向的合力為0;
(2)當玻璃圓筒沿豎直方向放置時,h下大于h上,由p=ρgh可知,p向上大于p向下,又因為受力面積相等,由p=FS可知,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向上大于F向下,此時豎直方向的合力不為0,方向豎直向上;
因此液體會對玻璃圓筒產(chǎn)生向上的和向下的壓力不相等,壓力差F差=F向上﹣F向下=F浮,即浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體上下表面的壓力差。
答案:等于;大于;液體對物體上下表面的壓力差。
8.如圖所示,一個半球形物體浸沒在水中,受到水向下的壓力40N,半球受到水施加的浮力為80N,則半球受到水向上的壓力為 120 N。
解:由F浮=F上﹣F下得,半球受到的水向上的壓力:
F上=F浮+F下=80N+40N=120N。
答案:120。
9.某同學使用同一物體A通過實驗來研究影響浮力大小的因素,做了如圖所示的一系列實驗。
(1)圖③時物體A受到的浮力為 1 N,圖⑤時物體A受到的浮力為 1.2 N。
(2)對比分析②③兩次實驗,得出的結論是 當液體密度一定時,物體排開液體體積越大,浮力越大 。
(3)對比分析③⑤兩次實驗,得出的結論是 當物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,浮力越大 。
解:(1)由圖①所示可知,物體A的重力為4N;由圖③所示可知,物體浸沒在水中受到的浮力為4N?3N=1N,由⑤可知,物體浸沒在鹽水中受到的浮力為4N?2.8N=1.2N。
(2)由圖②③兩所示實驗可知,物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同,物體受到的浮力不同,且圖②中浮力為4N﹣3.6N=0.4N<1N,由此可知:浸在同種液體中的物體所受到的浮力的大小與物體排開液體的體積有關,且物體排開液體的體積越大,浮力越大,所以實驗結論為:當液體密度一定時,物體排開液體體積越大,浮力越大。
(3)由圖③⑤所示實驗可知,物體排開液體的體積相同而液體密度不同,物體受到的浮力不同,且圖③中物體受到的浮力1N小于圖⑤中物體受到的浮力1.2N,由此可得:當物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,浮力越大。
答案:(1)1;1.2;(2)當液體密度一定時,物體排開液體體積越大,浮力越大;(3)當物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,浮力越大。
考點02 阿基米德原理
【高頻考點精講】
一、探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系
1、阿基米德原理內(nèi)容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。
2、公式:。
3、阿基米德原理同樣適用于氣體,此時。
4、“浸在液體中”的含義
(1)如圖甲、乙所示,物體浸沒在液體中,此時。
如圖丙所示,物體只有部分進入液體中,此時。
5、浮力大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關,與物體的質量、體積、重力、形狀 、浸沒深度等無關。
二、浮力的計算
1、稱重法:(彈簧測力計兩次的示數(shù)差)

2、壓力差法:
3、阿基米德原理:(1);(2)。
【熱點題型精練】
10.體積相同的鉛球、銅塊和木塊浸在液體中的情況如圖所示,比較它們受到的浮力大小,正確的是( )
A.鉛球受到的浮力最大B.木塊受到的浮力最大
C.銅塊受到的浮力最大D.它們受到的浮力一樣大
解:由圖可知,鉛球、銅塊和木塊均浸沒在同種液體中,
因物體浸沒時排開液體的體積相等,
所以,體積相同的鉛球、銅塊和木塊排開液體的體積相等,
由F浮=G排=ρ液gV排可知,它們受到的浮力一樣大。
答案:D。
11.某同學利用稱重法探究浮力大小與哪些因素有關,選用一柱狀銅塊和多種密度小于銅的液體,實驗裝置如圖。記錄實驗過程中彈簧測力計示數(shù)F、浮力大小F浮、排開液體的體積V排、液體的密度ρ液四個物理量,根據(jù)銅塊浸在同種液體中的相關數(shù)據(jù)作出A、B兩圖像,根據(jù)銅塊浸沒在不同液體中的相關數(shù)據(jù)作出C、D兩圖像,其中正確的是( )
A. B. C. D.
解:AB、當銅塊排開液體的體積增大時,由F?。溅岩篻V排可知,銅塊受到的浮力增大,由F?。紾﹣F可知,彈簧測力計的示數(shù)減小,當銅塊全部浸沒時,排開液體的體積等于銅塊的體積,排開液體的體積最大,由F?。溅岩篻V排可知,此時物體受到的浮力最大,因為液體的密度小于銅塊的密度,所以此時銅塊受到的浮力小于銅塊的重力,由F浮=G﹣F可知,此時彈簧測力計的示數(shù)大于0,故A錯誤,B正確;
CD、由題意可知,銅塊浸沒在液體中,因此銅塊排開液體的體積一定,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,V排一定時,F(xiàn)浮與ρ液成正比,由此可知圖像為過原點的一條斜線,故CD錯誤。
答案:B。
12.如圖所示,在容器中放一個上、下底面積均為10cm2、高為5cm,體積為80cm3的均勻對稱石鼓,其下底表面與容器底部完全緊密接觸,石鼓全部浸沒于水中且其上表面與水面齊平,則石鼓受到的浮力是( )(取g=10N/kg)
A.0B.0.3NC.0.5ND.0.8N
解:石鼓排開水的體積:
v排=80cm3﹣10cm2×5cm=30cm3=30×10﹣6m3,
石鼓受到水的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30×10﹣6m3=0.3N。
答案:B。
13.在彈簧測力計下掛一長方體物塊,將物塊從盛有適量水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降,然后將其逐漸浸入水中(如圖甲),圖乙是彈簧測力計示數(shù)F與物體下降高度h變化關系的圖像,水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略液面的變化,則下列說法中正確的是( )
A.物體受到的最大浮力是5N
B.物體剛浸沒時下表面受到水的壓力是9N
C.物體的體積是4.0×10﹣4m3
D.物體剛浸沒時下表面受到水的壓強是8×103Pa
解:A.由圖像可知,當h<4cm時,彈簧測力計示數(shù)為9N不變,此時物體在空氣中,由二力平衡條件可知,物體重力G=F=9N,
當h>8cm時,彈簧測力計示數(shù)為5N不變,此時物體浸沒在水中受到的浮力最大,則物體受到的最大浮力F浮=G﹣F′=9N﹣5N=4N,故A錯誤;
B.物體剛浸沒時上表面受到水的壓力為零,由浮力產(chǎn)生的原因F浮=F向上﹣F向下可得,下表面受到水的壓力F向上=F浮+F向下=F?。?N,故B錯誤;
C.因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以由F浮=ρ液gV排可得,物體的體積V=V排=F浮ρ水g=4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10﹣4m3,故C正確;
D.由圖乙可知,物體從h=4cm時下表面與水面接觸,到h=8cm時剛好浸沒,忽略水面的變化,則物體的高度H=4cm=0.04m,
物體剛浸沒時下表面受到水的壓強p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故D錯誤。
答案:C。
14.如圖所示,當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的13時,彈簧測力計的示數(shù)為5.0N;當物體浸在水中的體積為物體體積的12時,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N.從彈簧測力計上取下物體將其緩慢的放入水中(容器足夠大,水足夠多),則物體靜止時受到的浮力為( )
A.9.0NB.8.5NC.8.0ND.7.5N
解:(1)由“當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的13時,彈簧測力計的示數(shù)為5.0N;”可得:
F浮1=G﹣F拉1,
即ρ水g13V=G﹣5.0N…①;
由“當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的12時,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N;”可得:
ρ水g12V=G﹣3.5N…②
由①﹣②,解得V=9ρ水g。
(2)當從彈簧測力計上取下物體將其緩慢的放入水中,假設其全部浸沒,那么它受到的浮力:
F?。溅裧V排=1.0×103kg/m3×g×V=1.0×103kg/m3×g×9ρ水g=9N,
將V=9ρ水g代入ρ水g13V=G﹣5.0N…①;
解得G=8N,
∵F?。綠,
∴取下物體將其緩慢的放入水中,物體漂浮,
∴物體靜止時受到的浮力為8.0N。
答案:C。
15.2022年6月17日,我國完全自主設計建造的首艘彈射型航空母艦下水,命名為“福建艦”。該艦滿載時排水量為8×104t,其滿載航行時,所受浮力的大小為 8×108 N(g=10N/kg),方向為 豎直向上 。
解:由阿基米德原理可得,“福建艦”滿載航行時,所受浮力的大小為:
F?。紾排=m排g=8×104×103kg×10N/kg=8×108N;
方向為豎直向上。
答案:8×108;豎直向上。
16.小新同學將調好的電子秤放在水平桌面上,然后將溢水杯放到電子秤上,按實驗操作規(guī)范將溢水杯中裝滿水,再用細線系住一個體積為20cm3鋁塊,將其緩慢浸沒在溢水杯中如圖所示的位置并保持靜止,同時用小燒杯將溢出的水收集起來。圖示的情況與鋁塊未浸入水中時相比,溢水杯底受到水的壓強 不變 ,電子秤示數(shù) 不變 (均選填“變大”、“變小”或“不變”)。小燒杯所收集到的水的重力為 0.2 N(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。
解:(1)鋁塊浸沒在水中靜止時與鋁塊未浸入水中時相比,溢水杯中水的深度不變,根據(jù)公式p=ρ水gh可知,水對溢水杯底的壓強不變;
(2)由于溢水杯中裝滿水,鋁塊浸沒在水中靜止時,根據(jù)阿基米德原理可知鋁塊受到的浮力等于排開的水重,鋁塊對水的壓力大小與浮力相等,所以溢水杯對電子秤的壓力不變,即電子秤示數(shù)不變;
(3)將鋁塊浸沒在水中,排開水的體積等于鋁塊的體積,所以將溢出的水倒入量筒中,讀出量筒中水的體積就是鋁塊的體積,為20cm3,小燒杯所收集到的水的重力G排=m排g=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣6m3=0.2N。
答案:不變;不變;0.2。
17.如圖所示,水平地面上有底面積為450cm2、不計質量的薄壁盛水柱形容器,內(nèi)有質量為600g、體積為1.5×10﹣3m3、質量分布均勻且不吸水的物體A,通過一根長18cm的細線與容器底部相連,水面距容器底45cm,則物體A所受的浮力大小為 15 N;若剪斷繩子,待物體A靜止后水對容器底的壓強變化了 200 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
解:(1)由圖示可知,物體A浸沒在水中,排開水的體積:V排=V=1.5×10﹣3m3,
此時物體A所受水的浮力:F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣3m3=15N;
(2)物體A的重力:G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
因為G<F浮,所以剪斷繩子時,物體A將上浮,待其靜止后處于漂浮狀態(tài),
A漂浮時所受浮力:F'浮=G=6N,
漂浮時,物體A排開水的體積:V'排=F′浮ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.6×10﹣3m3,
剪斷繩子后,水面下降的高度:Δh=ΔV排S容=V排?V′排S容=1.5×10?3m3?0.6×10?3m3450×10?4m2=0.02m,
水對容器底的壓強變化:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa。
答案:15;200。
18.某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照圖所示的步驟,探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系。
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力,其中石塊的重力大小為 3.8 N。
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為 1.4 N.石塊排開的水所受的重力可由 AD (填字母代號)兩個步驟測出。
(3)由以上步驟可初步得出結論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于 排開液體的重力 。
(4)為了得到更普遍的結論,下列繼續(xù)進行的操作中不合理的是 A 。
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(5)另一實驗小組在步驟C的操作中,只將石塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,則 能 (選填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結論。
解:(1)由圖B可知,彈簧測力計的示數(shù)為3.8N,即物體對彈簧測力計的拉力為3.8N,
因為物體間力的作用是相互的,彈簧測力計對物體的拉力也為3.8N;
因為物體處于平衡狀態(tài),受拉力和重力是一對平衡力,大小相等,故物體的重力是3.8N;
(2)由稱重法:知:F?。紾﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N;
液體與桶的總重力與桶的重力之差是物體排開液體的重力,由圖中AD兩個步驟測出;
(3)根據(jù)(2)知F?。?.4N;排開液體的重力:G排=F桶和水﹣F桶=2.6N﹣1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力,即F?。紾排;
(4)本實驗是“探究浮力的大小與排開液體所受重力的關系”屬于探究型實驗,多次測量找普遍規(guī)律。
A.測量型實驗多次測量取平均值減小誤差,此實驗為探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原來的方案將水換成酒精進行多次實驗,找出普遍規(guī)律,故B合理;
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗,找出普遍規(guī)律,故C合理;
故選A;
(5)只將石塊的一部分浸入水中,排開水的體積減小,排開水的重力減小,浮力減小,仍能得出;F?。紾排。
答案:
(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)排開液體的重力;(4)A;(5)能。
19.如圖甲所示,是一圓柱形容器,放在水平桌面上,內(nèi)裝有25cm深的液體,該液體對容器底部產(chǎn)生的壓強為2000Pa。求:
(1)液體的密度;
(2)若將邊長為10cm的正方體木塊放入圓柱形容器中,如圖乙所示,木塊靜止時,有一半的體積露出液面,此時木塊受到的浮力大??;
(3)要使木塊浸沒至少需要施加多大向下的壓力。
解:(1)已知液體的深度為:h=25cm=0.25m,
根據(jù)p=ρgh可知,液體的密度為:
ρ液=pg?=2000Pa10N/kg×0.25m=0.8×103kg/m3;
(2)木塊的體積為:V木=(0.1m)3=0.001m3,
木塊浸在液體中排開液體的體積為:
V排=12V木=12×0.001m3=0.5×10﹣3m3,
此時木塊受到的浮力為:
F?。溅岩篻V排=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.5×10﹣3m3=4N;
(3)木塊原來漂浮,所以木塊的重力為:G=F浮=4N;
木塊全部浸沒在液體中,此時排開液體的體積為:V排'=V木=0.001m3,
此時木塊受到的浮力為:
F浮'=ρ液gV排'=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=8N;
木塊受到豎直向上的浮力和豎直向下的壓力、重力的作用,由力的平衡條件可得,
壓力為:F=F浮'﹣F浮=8N﹣4N=4N。
答:(1)液體的密度為0.8×103kg/m3;
(2)木塊受到的浮力大小是4N;
(3)要使木塊浸沒至少需要施加向下的壓力為4N。
考點03 物體的浮沉條件及應用
【高頻考點精講】
一、物體的浮沉條件
1、物體的浮沉取決于所受浮力與重力之間的大小關系
(1)如圖甲所示,物體浸沒在液體中,如果,物體上浮,最終處于漂浮狀態(tài),此時;
(2)如圖乙所示,物體浸沒在液體中,如果,物體懸浮。
(3)如圖丙所示,物體浸沒在液體中,如果,物體下沉,最終處于沉底狀態(tài),此時。

2、物體的浮沉取決于物體密度與液體密度之間的大小關系
(1)如圖甲所示,物體浸沒在液體中,如果,物體上浮,最終處于漂浮狀態(tài);
(2)如圖乙所示,物體浸沒在液體中,如果,物體懸浮。
(3)如圖丙所示,物體浸沒在液體中,如果,物體下沉,最終處于沉底狀態(tài)。
二、浮力的應用
1、輪船
(1)原理:密度大于水的鋼鐵做成空心,增大排開水的體積,從而增大浮力。
(2)排水量:輪船滿載時排開水的質量。
2、潛水艇:浸沒在水中的潛水艇排開水的體積不變,潛水艇所受浮力不變,通過改變自身重力來實現(xiàn)上浮和下沉。
3、氣球和飛艇:使內(nèi)部氣體的密度小于空氣的密度。
4、密度計
(1)原理:物體漂浮時所受浮力等于自身重力。
(2)特點:測量液體密度時浸入待測液體的體積越大,待測液體密度越小。
【熱點題型精練】
20.“我勞動,我快樂!”曉馬同學養(yǎng)成了良好的勞動習慣,堅持每天在家洗碗,既為父母減輕了家務負擔又鍛煉了自己。在洗碗過程中,他發(fā)現(xiàn)同一只碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如圖所示。結合浮力的有關知識,比較兩種情況下碗受到的浮力,下列說法正確的是( )
A.沉入水底時碗受到的浮力較大
B.漂浮在水面時碗受到的浮力較大
C.兩種情況碗受到的浮力大小相等
D.條件不足,無法比較浮力的大小
解:根據(jù)浮沉條件可知,碗沉入水底時,受到的浮力小于它的重力,碗漂浮時,浮力等于自身的重力,由于重力相同,所以碗沉入水底時比漂浮在水面上時的浮力小,故B正確。
答案:B。
21.兩個相同的實心小球,分別放入水平桌面上甲、乙兩個裝有不同液體的相同容器中,小球靜止后兩容器中液面相平,如圖所示。下列說法正確的是( )
A.容器甲中小球受到的浮力小于容器乙中小球受到的浮力
B.容器甲底部受到液體的壓強大于容器乙底部受到液體的壓強
C.將容器乙中的液體及小球倒入容器甲中,充分混合后兩小球懸浮
D.容器甲中液體的密度小于容器乙中液體的密度,且容器甲對桌面的壓力等于容器乙對桌面的壓力
解:
A、由圖可知,小球在甲、乙兩液體中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài),故兩球受到的浮力都等于小球的重力大小,相同的小球,重力相等,所以容器甲中小球受到的浮力等于容器乙中小球受到的浮力,故A錯誤;
B、根據(jù)物體的浮沉條件可知,甲容器中液體的密度大于球的密度,乙容器中液體的密度等于球的密度,即ρ甲>ρ球,ρ乙=ρ球,所以ρ甲>ρ乙,
小球靜止后兩容器的液面相平,即兩液體的深度相同,根據(jù)p=ρgh可知,甲容器中液體對容器底的壓強大于乙容器中液體對容器底的壓強,故B正確;
C、由于ρ甲>ρ乙,當將容器乙中的液體及小球倒入容器甲中,充分混合后,混合液體的密度一定大于乙容器中液體的密度,即混合后的液體密度大于球的密度,由物體的浮沉條件可知,兩球均漂浮,故C錯誤;
D、容器甲中液體的密度大于容器乙中液體的密度;兩個容器完全相同,小球靜止后兩容器的液面相平,說明液體體積與小球排開液體體積之和相等;由圖知,小球在甲液體中排開液體的體積較小,則可知甲液體的體積較大;因甲液體的密度較大,根據(jù)G=mg=ρVg可知,甲液體的重力大,即G甲液>G乙液,由于容器對桌面的壓力等于容器的重力、液體的重力及小球的重力之和,故容器甲對桌面的壓力大于容器乙對桌面的壓力,故D錯誤。
答案:B。
22.小明參觀了中國科技館“探索與發(fā)現(xiàn)”展廳A區(qū)后,用礦泉水瓶和小玻璃瓶制作了“浮沉子”如圖所示。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在瓶內(nèi)的水面上,礦泉水瓶內(nèi)留有少量空氣,擰緊瓶蓋使其密封。當用力擠壓礦泉水瓶側面,“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列說法錯誤的是( )
A.“浮沉子”漂浮時,所受重力等于它受到的浮力
B.“浮沉子”下沉時,所受重力大于它受到的浮力
C.“浮沉子”上浮時,玻璃瓶內(nèi)的壓縮空氣會將內(nèi)部的水壓出
D.無論怎樣擠壓礦泉水瓶側面,“浮沉子”都不可能懸浮在水中
解:A、“浮沉子”漂浮時,所受重力等于它受到的浮力,故A正確;
BCD、擠壓大塑料瓶,瓶內(nèi)空氣被壓縮,將壓強傳遞給水,水被壓入小瓶中,將瓶體中的空氣壓縮,這時浮沉子里進入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。松開手,小瓶內(nèi)水面上的空氣體積增大,壓強減小,浮沉子里面被壓縮的空氣把水壓出來,此時浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮;當浮力等于重力,就會懸浮在水中;故BC正確,D錯誤。
答案:D。
23.甲、乙兩物體的密度相同,甲的體積是乙的2倍。將它們疊放在水槽里的水中,水面恰好與甲的上表面相平,如圖所示。現(xiàn)將乙物體取下,當甲物體靜止時,甲物體將( )
A.沉在水槽的底部
B.懸浮在原位置
C.漂浮,水下部分高度與甲的高度之比為1:2
D.漂浮,露出水面部分的體積與甲的體積之比為1:3
解:由圖可知:甲、乙處于漂浮,V排=V甲,
則由物體的漂浮條件可知:F浮=G甲+G乙,
即:ρ水gV排=ρ物gV甲+ρ物gV乙,
已知V甲=2V乙,
所以,ρ水gV甲=ρ物gV甲+ρ物g12V甲,
解得:ρ物=23ρ水,
則當乙物體取下,由物體的浮沉條件可知:甲物體會漂浮,故A、B錯誤;
甲漂浮時,由物體的漂浮條件可知:F浮甲=G甲,
即:ρ水gV排1=ρ物gV甲,
所以,V排1V甲=ρ物ρ水=23ρ水ρ水=23;
由V=Sh得:?浸?甲=V排1SV甲S=V排1V甲=23;故C錯誤;
已知V露=V甲﹣V排1,則V露V甲=V甲?V排1V甲=1?V排1V甲=1?23=13;故D正確。
答案:D。
24.有甲、乙兩個溢水杯,甲溢水杯盛滿酒精,乙溢水杯盛滿某種液體。將一不吸水的小球輕輕放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的質量是40g;將小球從甲溢水杯中取出擦干,輕輕放入乙溢水杯中,小球漂浮且有111的體積露出液面,溢出液體的質量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,下列計算正確的是( )
①小球的質量是40g
②小球的體積是50cm3
③液體的密度是1.1×103kg/m3
④小球的密度是0.9×103kg/m3。
A.只有①②正確B.只有②③正確C.只有②④正確D.只有①③正確
解:由題意知小球放入乙液體中處于漂浮狀態(tài),故F浮乙=G=G排,故m=m排=50g;
由題知,在甲中小球下沉,小球的體積就等于排開酒精的體積,所以據(jù)ρ=mv可得:
v=v酒精=mρ=40g0.8g/cm3=50cm3;
所以小球的密度是:
ρ球=m球V球=50g50cm3=1g/cm3=1000kg/m3;
因為小球在乙中漂浮,所以
F?。紾本身
根據(jù)阿基米德原理有,F(xiàn)?。絤排g=ρ乙g1011V ①;
且G本身=ρ球gV ②;
故將①②帶入F?。紾本身可得:
ρ乙g1011V=ρ球gV
所以ρ乙=1110ρ球=1110×1000kg/m3=1.1×103kg/m3
故②③正確;
答案:B。
25.質量相同的兩個實心物體甲和乙,體積之比V甲:V乙=2:3,將它們輕輕放入水中,靜止時所受的浮力之比F甲:F乙=8:9,ρ水=1×103kg/m3,下列說法正確的是( )
A.甲,乙兩物體都漂浮在水面上
B.甲物體漂浮在水面上,乙物體浸沒于水中
C.乙物體的密度ρ乙=0.75×103kg/m3
D.乙物體的密度ρ乙=0.85×103kg/m3
解:設甲、乙兩物體質量都為m,甲、乙兩物體的體積分別為2V、3V。
①若甲、乙均漂浮,
因漂浮時物體受到的浮力和自身的重力相等,且甲、乙兩物體的質量相等,
所以,甲、乙受到的浮力相等,即F甲:F乙=1:1,與題意不符,故該可能被排除,A錯誤;
②若甲、乙均浸沒,
則物體排開液體的體積和自身的體積相等,由F?。溅裧V排可知,它們受到的浮力之比:
F浮甲:F浮乙=ρ水g×2Vρ水g×3V=2:3,與題意不符,故此種情況不可能;
③由①②可知,只能是“甲、乙中一個物體漂浮,另一個物體浸沒在水中”,
因甲乙的質量相等,且甲的體積小于乙的體積,
由ρ=mV可知,甲的密度大于乙的密度,
則甲物體浸沒于水中,乙物體漂浮在水面上,故B錯誤;
此時甲受到的浮力:F甲=ρ水gV甲=ρ水g×2V,乙受到的浮力:F乙=G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙×3Vg;
已知F甲:F乙=8:9,
所以有:F甲F乙=ρ水g×2Vρ乙×3Vg=89,
解得:ρ乙=34ρ水=34×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3,故C正確,D錯誤。
答案:C。
26.餃子是中國的傳統(tǒng)美食之一,在包、煮、吃的過程中包含許多物理知識。生餃子剛放入開水中時沉底,是因為餃子受到的浮力 小于 (選填“大于”“小于”或“等于”)重力;煮熟的餃子會浮起,主要是因為餃子的 體積 (選填“質量”“體積”或“密度”)變大了。
解:煮餃子時,餃子剛放入水中,由于餃子所受的重力大于浮力,所以餃子會沉入鍋底;
餃子煮熟后,餃子內(nèi)的水受熱汽化后形成水蒸氣,使餃子膨脹、體積變大,使餃子所受浮力變大,當浮力大于餃子的重力時,餃子上浮。
答案:小于;體積。
27.某次軍事演習中,執(zhí)行深海作業(yè)的潛水艇懸浮在海水中(如圖所示)要使?jié)撍聺摚瑧獙λ? 注水 (選填“注水”或“排水”),在下潛過程中,潛水艇受到的浮力 不變 ,潛水艇受到的液體壓強 變大 (后兩空選填“變大”“變小”或“不變”)。
解:潛水艇是通過改變自身的重力來達到沉浮目的,潛水艇懸浮時,受到的浮力等于重力,要使?jié)撍鲁帘仨殱M足G>F浮,由此應對水艙注水;
潛水艇下潛過程中,排開水的體積不變,海水的密度不變,根據(jù)F?。溅押K甮V排可知,潛水艇受到的浮力不變;
潛水艇下潛過程中,深度增大,海水的密度不變,根據(jù)p=ρ海水gh可知,潛水艇受到的液體壓強變大。
答案:注水;不變;變大。
28.邊長為10cm的正立方體木塊,漂浮在水面上時,有五分之二的體積露出水面,如圖甲所示。將木塊截去一部分后,再用少許粘合劑(其質量和體積忽略不計)固定上與截去部分體積相同的合金材料后,投入某種液體中仍漂浮,如圖乙所示,此時液體對它豎直向上的壓強為1×103 Pa,ρ合金=2.6×103 kg/m3,則合金材料的質量是 0.52 kg.(g=10N/kg)
解:木塊的體積:
V=0.1m×0.1m×0.1m=0.001m3,
∵木塊漂浮在水面上,有25體積露出水面,
∴F?。紾木,
∵F?。溅阉甐排g=ρ水35Vg,G木=ρ木Vg,
∴ρ水35Vg=ρ木Vg,
∴ρ木=35ρ水=35×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3,
設截去木塊的體積為V′,
∵在某種液體中仍漂浮,
∴剩余木塊的重加上合金重等于受到液體的浮力,
即G木+G金=ρ木(V﹣V′)g+ρ金V′g=F浮′,﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
∵木塊受到液體的浮力:F浮′=F下表面﹣F上表面=F下表面=ps=1×103Pa×0.01m2=10N,﹣﹣﹣﹣②
∴由①②可得:
ρ木(V﹣V′)g+ρ金V′g=10N,
即:0.6×103kg/m3×(0.001m3﹣V′)×10N/kg+2.6×103 kg/m3×V′×10N/kg=10N,
解得:
V′=2×10﹣4m3,
m金=ρ金V′=2.6×103 kg/m3×2×10﹣4m3=0.52kg。
答案:0.52。
29.小明按照教材中“綜合實踐活動”的要求制作了簡易密度計。取一根粗細均勻的飲料吸管,在其下端塞入適量金屬絲并用石蠟封口。(如圖所示)
(1)為了給密度計標上刻度,他進行了如下操作:
a.將其放入水中,豎立靜止后,在密度計上與水面相平處標上1.0g/cm3;
b.將其放入密度0.9g/cm3植物油中,用同樣的方法在密度計上標上0.9g/cm3;
c.接著他以兩刻度線間的長度表示0.1g/cm3,將整個飲料吸管均勻標上刻度;
d.將做好的密度計放入酒精中進行檢驗,發(fā)現(xiàn)液面明顯不在0.8g/cm3刻度處。
①如圖甲所示,小明制作的密度計,你認為刻度0.9應該在 p 點(選填“p”或“q”)。
②在實驗步驟c中,小明這樣均勻標示刻度是 錯誤 (選填“正確”、“錯誤”)。
③若被測液體的密度為ρ液密度計浸入被測液體的深度為h(如圖乙)、自制密度計的質量為m,橫截面積為S,用給定的字母推導出ρ液與h的關系式為 ρ液=mS? 。
④若所測的酒精的實際密度為0.8g/cm3,將此密度計放在該酒精中,則實際酒精液面處在此密度計0.8g/cm3刻度線的 上 (選填“上”、“下”)方。
(2)小紅為了讓測量結果更準確,想使簡易密度計上兩條刻度線之間的距離大一些,請為小紅設計一種改進方法: 用更細的吸管做密度計 。
(3)小虎在吸管中的放入金屬絲并封口后,將其放入液體中,出現(xiàn)如圖丙所示的現(xiàn)象,為順利完成實驗任務,你的解決辦法是 減少吸管下端的一些金屬絲 。
解:(1)①因為酒精的密度小于水的密度,浸在水中的酒精中時,V排水<V排酒,
所以密度計放在酒精中,液面的位置在水密度值刻度線的上方,
即刻度0.9應該在p點。
②因為V=Sh,
F?。紾物,即:ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物=mg
所以h浸=mρ液S,
則密度計處于漂浮狀態(tài)時浸沒的深度與液體密度成反比,
所以密度計刻度不均勻,即小明這樣均勻標示刻度不對;
③自制密度計的質量為m,則G=mg,
若被測液體的密度為ρ液,密度計處于漂浮狀態(tài)時,
F?。紾,
即:ρ液gV排=mg,
因為V排=sh,
所以ρ液gsh=mg,
所以ρ液=mS?。
④密度計的刻度由上至下的特點是上疏下密,所以實際酒精液面處在此密度計0.8g/cm3刻度線的上方。
(2)因為ΔV=sh,所以使h變大,應減小S即可,具體做法是:用更細的吸管。
(3)圖中密度計沉底,浮力小于重力,要使密度計漂浮,應該減小密度計重力,故減少吸管下端的一些金屬絲。
答案:(1)①p; ②錯誤; ③ρ液=mS?; ④上;(2)用更細的吸管做密度計;
(3)減少吸管下端的一些金屬絲。
30.如圖甲所示,足夠高的圓柱形薄壁容器,底面積為300cm2?,裝有8cm深的水放在水平面上,現(xiàn)將一質量為1.6kg,高為20cm,底面積為100cm2?的均勻長方體物塊豎直放入容器中(如圖乙所示),物塊靜止時受到容器的支持力為4N,求:
(1)此時長方體物塊受到的浮力。
(2)水對容器底部壓強的變化量。
(3)至少還應向容器內(nèi)加入多少kg的水能使物體漂浮。
解:(1)長方體的重力:G=mg=1.6kg×10N/kg=16N?,
分析長方體的受力可知長方體受到重力、浮力和支持力,則此時長方體受到的浮力:F浮=G?F支=16N?4N=12?N;
(2)長方體浸入水中的體積:V排=F浮ρ水g=12N103kg/m3×10N/kg=1.2×10?3m3?
此時容器底部對長方體有支持力,所以長方體是沉底的,
100cm2=1×10﹣2m2,
則此時長方體浸入的深度為:?1′=V排S物=1.2×10?3m31×10?2m2=0.12m?,
水面上升的高度:Δ?=?1'﹣?1=0.12m﹣8×10﹣2m=0.04m?,
水對容器底部壓強的變化量:Δp=ρ水gΔ?=103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa?。
(3)長方體的密度:ρ物=mV=1.6kg1×10?2m2×0.2m=0.8×103kg/m3?,
ρ物<ρ水?,根據(jù)物體的浮沉條件可知長方體可以在水中漂浮,當物體漂浮時,F(xiàn)浮'=G=16N?
此時長方體浸入水中的體積:V排′=F浮′ρ水g=16N103kg/m3×10N/kg=1.6×10?3m3?,
當長方體剛好漂浮時,則此時水的深度?2′=V排′s物=1.6×10?3m31×10?2m2=0.16m?,
需增加的水的深度:Δ?''=h2′﹣h1′=0.16m﹣0.12m=0.04m?,
300cm2=3×10﹣2m2,
需增加的水的質量:Δm=ρ水(S容?﹣S物?)Δ?''?=1.0×103kg/m3×(3×10﹣2m2﹣1×10﹣2m2)×0.04m?=0.8kg?。
答:(1)此時長方體物塊受到的浮力為12N;
(2)水對容器底部壓強的變化量為400Pa;
(3)至少還應向容器內(nèi)加入0.8kg的水能使物體漂浮。

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