
一、題型梳理
題型1 浮力的產(chǎn)生 稱重法求浮力
題型2 探究影響浮力大小的因素
題型3 探究浮力大小與它排開液體重力的關(guān)系
題型4 阿基米德原理
題型5 物體沉浮條件
題型6 物體沉浮條件的應(yīng)用
二、直擊中考
三、新題速遞
一、題型梳理
題型1 浮力的產(chǎn)生 稱重法求浮力
1. 如圖所示,一個塑料小球堵在一個水池的出水口水無法排出,則該小球( )
A.仍受水的浮力,但不受水對它的壓力 B.不受水的浮力,也不受水對它的壓力
C.不受水的浮力,但受水對它的壓力 D.無法判斷
【答案】C
【詳解】浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體上下表面產(chǎn)生的壓力差;將塑料小球堵在一個水池的出口處,球的上表面受到水向下的壓力,而下表面不受水的壓力,所以該小球不受浮力,故ABD錯誤,C正確。故選C。
2. 如圖,將小石塊掛在彈簧測力計下如圖甲,再浸沒入水中(石塊沒有碰到燒杯底部)如圖乙,靜止時測力計示數(shù)分別是4N和3N,關(guān)于乙圖的說法正確的是( )
A.水對石塊的浮力是3N B.石塊受的力有重力、拉力、浮力和水對它的壓力
C.石塊對水有1N的壓力 D.圖乙中人的手受的拉力是3N
【答案】B
【詳解】在空氣中物體的重力G,浸在水中物體受重力、浮力和拉力,故G=F+F浮,則F浮=G-F。
A.水對石塊的浮力F浮=G-F=4N-3N=1N,故A錯誤;
B.乙圖中石塊受到重力、拉力和浮力作用,故B錯誤;
C.力的作用是相互的,水對石塊的浮力是1N,石塊對水的壓力為1N,故B正確;
D.圖乙中人的手受的拉力是3N加上彈簧測力計的重力,大于3N,故D錯誤。
故選B。
3. 一個正方體鐵塊,在水下某深度時,上表面受到水的壓力15N,下表面受到的壓力20N,則鐵塊受到浮力是 N;浮力方向為 。
【答案】 5 豎直向上
【詳解】根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因,鐵塊受到的浮力為
F浮=F下表面-F上表面=20N-15N=5N,浮力的方向豎直向上。
4. 如圖所示,將兩端扎有繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中,當(dāng)玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向左 F向右;當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力F向上 F向下(前兩空選填“大于”“等于”或“小于”),通過以上實驗可知,浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體的上下兩個表面有 ,若玻璃圓筒沿豎直方向放置時,上端的橡皮膜受到的壓力為6N,下端的橡皮膜受到的壓力為18N,則玻璃圓筒受到的浮力為 N。
【答案】 等于 大于 壓力差 12
【詳解】[1]玻璃圓筒沿水平方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的深度相同,液體壓強(qiáng)相同,受力面積相同,故水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的壓力相同。
[2]當(dāng)玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端橡皮膜的向上的壓力大于向下的壓力,因為橡皮膜下表面的深度比較深,受到的液體壓強(qiáng)比較大,受到的向上的力比較大。
[3]通過以上實驗可知,浮力產(chǎn)生的原因是液體對物體的上下兩個表面有壓力差,且向上的壓力大于向下的壓力,故產(chǎn)生向上的浮力。
[4]玻璃圓筒受到的浮力為
5. 如圖,一個用細(xì)線拴住的乒乓球在水中保持靜止,畫出乒乓球所受重力和浮力的示意圖。
【答案】見右圖。
【詳解】乒乓球在水中受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力,豎直向下的拉力,在三個力的作用下處于平衡狀態(tài),有F浮=G+F拉
所以乒乓球受到的浮力大于重力,方向豎直向上,且浮力與重力的作用點都在乒乓球的重心,由此作出重力與浮力的示意圖如圖所示:
題型2 探究影響浮力大小的因素
1. 如圖所示,甲、乙、丙、丁是用同一金屬塊探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)的實驗。下列分析
不正確的是( )
A.圖乙中金屬塊受到的浮力大小為0.6N
B.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系
C.利用甲、乙、丙,可以探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關(guān)系
D.利用甲、丙、丁,可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系
【答案】C
【詳解】A.乙圖金屬塊浸在水中時,根據(jù)稱重法測浮力可知,受到浮力的大小為
F浮=G-F乙=2.2N-1.6N=0.6N,故A正確,不符合題意;
BC.根據(jù)甲、乙、丙可知,物體浸在液體的體積不同,彈簧測力計的示數(shù)不同,故所受浮力不同,所以可以探究浮力的大小與物體浸在液體中的體積的關(guān)系;若要探究浮力的大小與物體浸沒在液體中深度的關(guān)系,應(yīng)再設(shè)置一組實驗,讓物體浸沒但處在不同深度,觀察彈簧測力計示數(shù),比較浮力大小,故B正確,不符合題意,C錯誤,符合題意;
D.根據(jù)甲、丙、丁可知,同一個物體浸沒在不同液體中,排開的液體的體積相同,液體的密度不同,彈簧測力計示數(shù)不同,故浮力不同,所以可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系,故D正確,不符合題意。故選C。
2. 小軍同學(xué)在做“探究影響浮力大小因素”的實驗時,他用彈簧測力計懸掛一個實心金屬塊,分別在下列四種情況下保持靜止(如圖所示)。請你幫助小軍同學(xué)完成以下問題:
(1)乙圖中金屬塊所受浮力為 N;
(2)比較甲、丙、丁三幅圖可得出結(jié)論:浮力的大小與 有關(guān);
(3)比較 三幅圖可得出結(jié)論:浮力的大小與物體沒在液體中的體積有關(guān)。
【答案】 0.4 液體的密度 甲乙丙
【詳解】(1)由圖甲所示,物體重力為2.7N,如圖乙所示,彈簧測力計示數(shù)為2.3N,物體所受浮力為
(2)比較甲、丙、丁三幅圖可得,物體排開液體中體積相同,液體密度不同,彈簧測力計示數(shù)不同,可得圖丙中浮力為
圖丁中浮力為
根據(jù)控制變量法可得結(jié)論:浮力大小與液體密度有關(guān)。
(3)要得結(jié)論:浮力的大小與物體沒在液體中的體積有關(guān),根據(jù)控制變量法,需控制液體密度相同,使物體沒在液體中體積改變,故應(yīng)比較圖甲乙丙。
3. 如圖所示是小石在“探究影響浮力大小的因素”的步驟。
(1)物塊的重力G= N,它浸沒在鹽水中所受的浮力是 N;
(2)圖甲、乙、丙實驗,可探究的問題是:浮力的大小與 的關(guān)系;
(3)分析圖甲、丁、戊的實驗數(shù)據(jù),可得實驗結(jié)論是: ;
(4)若在戊圖的燒杯中加一些水,彈簧測力計的示數(shù)將 (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】 3.2 2.6 排開液體的體積 排開液體的體積一定時,物體受到的浮力大小與液體的密度有關(guān) 增大
【詳解】(1)由圖甲可知,物塊的重力G=3.2N
由圖甲、戊兩圖可知,物塊在鹽水中受到的浮力為
F浮=G﹣F示=3.2N﹣0.6N=2.6N
(2)由圖甲、乙實驗可以測量圖乙中物塊受到的浮力,由圖甲、丙實驗可以測量圖丙中物塊受到的浮力,圖乙、丙中液體的密度相同,物塊排開水的體積不同,所以圖甲、乙、丙實驗可以探究浮力大小與物塊排開液體的體積的關(guān)系。
(3)由圖甲、丁實驗可以測量圖丁中物塊受到的浮力,由圖甲、戊實驗可以測量圖戊中物塊受到的浮力,圖丁、戊中液體的密度不同,物塊排開液體的體積相同,所以圖甲、丁、戊實驗可以探究浮力大小與液體密度的關(guān)系,結(jié)論:排開液體的體積一定時,物體受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)。
(4)若在戊圖的燒杯中加一些水,鹽水的密度減小,排開鹽水的體積不變,由F浮=ρ鹽水V排g可知,物塊受到的浮力減小,彈簧測力計的示數(shù)將增大。
題型3 探究浮力大小與它排開液體重力的關(guān)系
1. 如圖所示,放在水平桌面上的溢水杯盛滿水,用彈簧測力計掛一個實心鐵塊,示數(shù)為F1;將鐵塊緩慢浸沒水中(未接觸溢水杯),溢出的水流入小燒杯,彈簧測力計的示數(shù)為F2,下列判斷正確的是( )
A.水對溢水杯底部的壓強(qiáng)p甲<p乙B.溢水杯對桌面的壓力F甲<F乙
C.鐵塊受到的浮力F浮=F2﹣F1D.小燒杯中水的重力G=F1﹣F2
【答案】D
【詳解】A.甲乙液面相平,且液體均為水,根據(jù)p=ρgh可知,水對溢水杯底部的壓強(qiáng)相等,故A錯誤;
B.鐵塊浸沒在水中后,水面高度不變,水對杯底的壓強(qiáng)不變,根據(jù)F=pS可知,水對杯底的壓力不變,溢水杯的重力不變;因溢水杯對桌面的壓力等于水對溢水杯底的壓力與溢水杯的重力之和,所以溢水杯對桌面的壓力不變,即F甲=F乙,故B錯誤;
C.F1為鐵塊浸沒水中前的拉力(等于鐵塊的重力),F(xiàn)2為鐵塊浸沒水中后的拉力,根據(jù)稱重法測浮力可知,鐵塊受到的浮力F?。紽1﹣F2,故C錯誤;
D.根據(jù)阿基米德原理可知,鐵塊所受浮力等于排開水的重力,所以小燒杯中水的重力(排開水的重力)G=F?。紽1﹣F2
故D正確。故選D。
2. 如圖為探究“阿基米德原理”的實驗,由圖可知物體所受浮力為 N;丙圖中彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為 N。
【答案】 1 1.5
【詳解】根據(jù)稱重法,由甲圖和乙圖知道,物體完全浸沒在水中時,所受的浮力為
根據(jù)阿基米德原理知道,物體受到的浮力等于排開的液體的重力,小桶的重力為0.5N,則丙圖中小桶和排開的水的總重力為0.5N+1N=1.5N
3. 在學(xué)習(xí)“阿基米德原理”時,可用“實驗探究”與“理論探究”兩種方式進(jìn)行研究;請你完成下列任務(wù):
【實驗探究】通過下圖所示的實驗,探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系,由實驗可得結(jié)論 ,這就是阿基米德原理;
【理論探究】
第一步:建立模型——選取浸沒在液體中的長方體進(jìn)行研究,如下圖所示;
第二步:理論推導(dǎo)——利用浮力產(chǎn)生的原因推導(dǎo)阿基米德原理;
請你寫出推導(dǎo)過程,提示:推導(dǎo)過程中所用物理量需要設(shè)定(可在下圖中標(biāo)出);
【原理應(yīng)用】
水平桌面上有一底面積為的柱形平底薄壁容器,內(nèi)裝質(zhì)量為m的液體;現(xiàn)將一個底面積為的金屬圓柱體放入液體中,圓柱體靜止后直立在容器底且未完全浸沒(與容器底接觸但不密合),整個過程液體未溢出;金屬圓柱體靜止時所受浮力 。
【答案】 F浮=G排 見解析
【知識點】浮力大小的計算、根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因計算浮力的大小、阿基米德原理的應(yīng)用、探究阿基米德原理實驗裝置和操作步驟、利用阿基米德原理計算浮力、密度及質(zhì)量
【詳解】[1]由圖中實驗數(shù)據(jù)可得,F(xiàn)甲-F乙=F丙-F丁,即物體受到的浮力等于排開液體的重力,即 F浮=G排 。
[2]設(shè)長方體的底面積為S、高為h,液體密度為ρ液,長方體上、下表面所處的深度及受力情況,如下圖所示:
由于同種液體中,深度越深,液體的壓強(qiáng)越大,長方體的上下面表面積相同,由F=pS可得,液體對長方體向上的壓力大于液體對它向下的壓力,兩者之差即為浮力
[3]由阿基米德原理可得,金屬圓柱體靜止時所受浮力
4. 在探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”實驗中,小明同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的操作。
(1)石塊浸沒在水中時受到的浮力 N;
(2)比較 兩步驟可得出石塊排開水所受的重力,通過實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),浮力大小與物體排開的液體所受的重力是相等的;
(3)另外一個小組進(jìn)行實驗后,發(fā)現(xiàn),在排除誤差因素的情況下,出現(xiàn)這個結(jié)果的原因不可能是 ;
A.整個實驗過程中,彈簧測力計都沒有校零
B.步驟③中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部
C.步驟③中溢水杯剛開始未裝滿水
【答案】 0.4 ②④ A
【詳解】(1)由①和③可知石塊浸沒在水中時受到的浮力F浮=G石-F=3N-2.6N=0.4N
(2)由②和④可知石塊排開水所受的重力
G排=G總-G杯=2.2N-1.8N=0.4N,所以F浮=G排
(3)A.若彈簧測力計都沒有校零,那么四次測量結(jié)果都應(yīng)加上測量前彈簧測力計示數(shù),那么所得浮力與排開水的重力大小應(yīng)不變,故A符合題意;
B.步驟③中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部,則導(dǎo)致F減小,由稱重法可知浮力增大,得出錯誤結(jié)論F浮≠G排,故C不符合題意;
C.步驟③中最初溢水杯中的水未裝至溢水口,則石塊排開水的只有一部分溢出到桶中,排開水的重力G排減小,得出錯誤結(jié)論F浮≠G排,故D不符合題意。
故選A。
題型4 阿基米德原理
1. 一個實心球形物體,用彈簧測力計在空氣中稱重時,測力計的示數(shù)為;當(dāng)把物體的一半體積浸入水中時,測力計的示數(shù)為。把物體從測力計上取下投入水中靜止時,物體受到的浮力是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【詳解】把物體一半體積浸入水中時,測力計的示數(shù)為6N,
浮力F浮=G﹣F示=14N﹣8N=6N;
根據(jù)阿基米德原理F液=ρ水gV排可知,物體全部浸沒水中時浮力 F浮′=2F浮=2×6N=12N;
浮力F浮小于物體的重力G,故物體下沉,物體此時受到的浮力:F浮′=12N。
故選D。
2. 體積為250cm3的物體輕輕地放入盛滿水的杯中,溢出m=100g水,g=10N/kg,則物體受到浮力為( )
A.F=250N B.100N
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