中考浮力试题解析及答案
“浮力”易错题解析
例1 两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中。同时松手，小木块上浮．大石块下沉，所受浮力较大的物体是（ ）
A．小木块 B．大石块 C．一样大 D．无法确定
错解：A
分析：本题易错选A原因是不理解物体浮沉条件。浮力的大小跟液体的密度以及物体排开液体的体积有关，而与物体在液体中的运动状态无关。石块下沉是因为F浮石＜G石，木块上浮是因为F浮木＞G木，从以上两式并不能判断出F浮石和F浮木的大小关系。由于小木块和一个大石块浸没在水中即：V石排=V石，V木排=V木又因为V石＞V木因而V石排＞V木排根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知F浮石＞F浮木所以本题应选B。
正解：B
点评：不明确物体的浮沉条件和影响浮力大小的因素的关系。浸没在液体中的物体，只受重力和浮力作用时，当浮力等于重力，物体悬浮；当浮力大于重力，物体上浮；当浮力小于重力，物体下沉。由此可知，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小，物体所受浮力的大小和物体的浮沉（运动状态）无关。
例2 一艘轮船从长江驶入东海，比较轮船在长江与东海里所受的浮力，下列说法中正确的是（ ）
A．由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变
B．由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大
C．由于轮船排开海水的体积小，所以它在海洋里受到的浮力小
D．由于轮船排开海水的体积大，所以它在海洋里受到的浮力大
错解：A或C
分析：本题易错选B或C原因是不能全面考虑影响浮力大小的因素，考虑到海水的密度大，而忽略船排开水的体积也发生了变化，误认为轮船从江面驶入海面，受到的浮力变大；考虑到轮船排开海水的体积小，而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上，即F浮=G船，它从长江驶入东海时，船的自身重力没有变化，所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。所以本题应选A。
正解：A
点评：不能全面考虑影响浮力大小的因素。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。
例题：沉船打捞人员在水面下作业，他在续继下潜的过程中（ ）
A．所受浮力变大，压强变大 B．所受浮力变大，压强变小
C．所受浮力不变，压强变大 D．所受浮力不变，压强不变
错解：A
分析：本题易错选A原因是不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变即浸没在液体中的物体受到的浮力和深度无关，沉船打捞人员在水面下作业在续继下潜的过程中，排开液体的体积和水的密度都保持不变，根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知沉船打捞人员所受浮力变大又因为下潜的过程中水的深度增加根据液体压强公式P=ρgh可知沉船打捞人员所受压强变大，所以本题应选C。
正解：C
点评：不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。物体刚开始浸入液体中时，物体排开液体的体积随深度的增加而增大，物体所受的浮力也增大，但是当物体全部浸没时V排等于V物时，物体所受的浮力大小不变。
例谈对浮力的错误认识
错误一：只要物体浸在液体中，一定会受浮力
例1．有一根木桩，下端钉入水底的泥土中，已知木桩浸没在水中的体积为0.1m3，则木桩所受的浮力为多大?
错因：不明确浮力产生的原因。浮力产生的原因是：浸在液体中的物体受到液体上下表面不同的压力差，即F浮=F上-F下。由此可知只有F上＞F下时，物体才受浮力即浸入液体中的物体，物体不一定受浮力的作用。本题易误用阿基米德原理求解。
即： F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N
解析：液体或气体对浸入其中的物体产生的向上的压力与向下的压力差是浮力产生的原因，木桩钉入泥土中，底部没有受到水对它向上的压力，却受到水对它向下的压力，故木桩没有受到浮力的作用。因此浮力为0 N。虽然木桩也排开了水，但不能用阿基米德原理来计算浮力。
错误二：浮力的大小与物体浸没在液体中的深度有关，物体浸入越深，受到的浮力越大
例2．潜水艇从水面下5m深处下沉到10m深处，它受到的压强与浮力应是（ ）
A．压强不变，浮力变小 B．压强变大，浮力变大
C．压强变大，浮力不变 D．压强变大，浮力变小
错因：不明确物体浸没在液体中时所受到的浮力大小不变。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。物体刚开始浸入液体中时，物体排开液体的体积随深度的增加而增大，物体所受的浮力也增大，但是当物体全部浸没时V排等于V物时，物体所受的浮力大小不变。
解析：由公式F浮=ρ液gV排可知，当物体浸没在液体中时，排开液体的体积和液体的密度不变，故浮力不变；而物体在液体中所受的压强随深度的增加而增加，因此压强增大。正确答案应选C。
错误三：浮力的大小与物体的体积有关，物体体积越大，受到的浮力越大
例3．关于浮力，下列说法正确的是（ ）
A．体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后木球受到的浮力较大
B．质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水中，静止后铁球受到的浮力较大
C．质量相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等
D．体积相等的实心木球和铁球，投入足够多的水银中，静止后两球受到的浮力相等
错因：不明确V排和V物的关系。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体浸没在液体中时V排等于V物，这时V物越大V排也越大，物体受到的浮力也越大；当物体不是浸没在液体中时，物体所受的浮力与物体的体积无关。
解析：本题易错选B和D原因是不明确V排和V物的关系误认为V木大，F浮也一定大，而没有理解公式F浮=ρ液gV排中V排的含义，混淆了V排和V物。只有浸没在液体中的物体才有V排=V物。实心木球和铁球的密度均小于水银的密度，在水银中静止时，均漂浮，F浮=G物而且V排均小于V物。因为两球质量相等，所受重力相等，所以两球所受浮力相等。虽然V木＞V铁，但浮力一样大，应选C。
错误四：液体的密度越大，对物体的浮力也越大。物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力越大
例4．一艘轮船从长江驶入东海，比较轮船在长江与东海里所受的浮力，下列说法中正确的是( )
A．由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变
B．由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大
C．由于轮船排开海水的体积小，所以它在海洋里受到的浮力小
D．由于轮船排开海水的体积大，所以它在海洋里受到的浮力大
错因：不能全面考虑影响浮力大小的因素。根据阿基米德原理可知，物体所受浮力的大小既和液体的密度有关，又和物体排开液体的体积有关。当物体排开液体的体积一定时，物体所受的浮力的大小与液体的密度成正比，即物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体所受的浮力也越大。当液体的密度一定时，物体所受的浮力的大小与物体排开液体的体积正比，即液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体所受的浮力也越大。
解析：本题易错选B和C原因是不能全面考虑影响浮力大小的因素，考虑到海水的密度大，而忽略船排开水的体积也发生了变化，误认为轮船从江面驶入海面，受到的浮力变大；考虑到轮船排开海水的体积小，而忽略液体的密度也发生了变化。轮船是漂浮在水面上，即F浮=G船，它从长江驶入东海时，船的自身重力没有变化，所以轮船在江水里和海洋里受到的浮力一样大。所以本题应选A。
错误五：浮力大小与物体的运动状态有关，上浮的物体所受浮力大，下沉的物体所受浮力小
例5．把体积相同的实心铁块和木块，同时放入水中，当它们静止时（ ）
A．铁块下沉至水底，木块漂浮在水面，木块受到的浮力大
B．铁块下沉至水底，木块漂浮在水面，铁块受到的浮力大
C．铁块和木块体积相同，所受浮力一样大
D．上述情况都有可能
错因：不明确物体的浮沉条件和影响浮力大小的因素的关系。浸没在液体中的物体，只受重力和浮力作用时，当浮力等于重力，物体悬浮；当浮力大于重力，物体上浮；当浮力小于重力，物体下沉。由此可知，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小，物体所受浮力的大小和物体的浮沉（运动状态）。
解析：物体的浮沉取决于自身重力和所受浮力的大小，仅依浮力的大小是不能决定物体在液体中的状态。当两物体静止后，铁块下沉至水底，而体积相同的木块漂浮在水面（因为ρ铁>ρ水>ρ木），那么它们排开水的体积V木排
ρ2 D．浮力不变，ρ1<ρ2
思路解析：轮船行驶在北大西洋和印度洋上都是漂浮的，它受到的浮力都等于船的重力，由于船的重力是不变的，所以船受到的浮力也不变。由图可知轮船在北大西洋中排开液体的体积较小，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，当F浮不变，V排较小时，对应的液体密度ρ液较大，因此北大西洋的海水密度较大。
答案：C
9．将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端（能使铅笔竖直浮在液体中），这就制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中，静止时的情景如图3所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途，下列说法中不正确的是（ ）
图3
A．运用了二力平衡的知识 B．运用了物体的漂浮条件
C．用它可以比较不同液体密度的大小 D．用它可以测出液体密度的大小
思路解析：此土仪器是根据物体的漂浮条件制成的，物体受到的浮力和重力是一对平衡力，A、B选项正确。它漂在不同密度的液体里，所受浮力大小是不变的，都等于土仪器自身的重力。根据阿基米德原理，浮力不变时，V排越大ρ液越小，因此根据它浸入液体里的体积多少来比较液体的密度。此土仪器不能具体测出液体密度的大小，因为还没有将它准确地标上刻度。
答案：D
10．通常在煮饺子时，先将包好的饺子放入沸水中，饺子将沉在锅底，这是为什么？待水沸腾后，饺子逐一浮出水面，这是为什么？煮一会儿后，往往需要向锅中加入少许凉水，这又是为什么？
思路解析：
煮饺子是日常生活中常见的现象，开始时，由于饺子所受的浮力小于重力，所以下沉；水沸腾时，由于饺子内部的空气受热膨胀，体积增大，排开水的体积也增大，所以饺子受到的浮力大于重力，上浮；而加入凉水的目的是降低水的温度，达到止沸的目的。
答案：饺子所受的浮力小于重力，所以下沉；水沸腾后，饺子体积增大，排开水的体积也增大，饺子受到的浮力大于重力，上浮；加入少许凉水目的是使沸水放热，温度降低，达到止沸的目的。
从三个方面认识浮力
一、什么是浮力？
平时我们将一个木块放入水中，松开手后，木块会上浮，说明木块受到水对它向上的浮力；可将一石块放入水中，松开手后，它会下沉，石块受不受浮力的作用呢？
为了验证石块也受到浮力的作用，我们只要将石块挂在弹簧秤下，测出石块在空气中时弹簧秤的示数和石块在水中时弹簧秤的示数进行比较就行了，如图1所示。会发现，石块在空气时对弹簧秤的拉力F1大于石块在水中时对弹簧秤的拉力F2，这说明，石块在水中时，水对它施加了一个向上托的力，这就是浮力。
可见计算浮力大小的公式可表示为：F浮=F1－F2。
例1 一个重为43．61N的铜球，全部浸没水中时，弹簧秤读数为33．81N。问此铜球受到的浮力是多大？
分析：该球受到的浮力是F浮=43．61N－33．81N=9．8N。
二、浮力是怎样产生的？
因为液体内部有压强，所以浸入液体内部物体的上下两表面受到的压强是不相等的，以边长为a的正方体为例，如图2所示。底面B浸入液体更深的位置，液体对它的压强要大于对上表面A的压强，因为它们的面积相等，所以液体对物体下表面的向上的压力要大于液体对上表面向下的压力，这两个压力的差就是浮力的大小，其方向竖直向上。
由此可知，计算浮力大小的公式为：F浮=F向上－F向下。
如果物体只受液体对它向下的压力，向上的压力为零，则物体不受浮力的作用。如用塞子塞住水槽下面出水口，水槽中注满水时，如图3所示，虽然塞子的上表面受到水向下的压力，但下表面由于没有浸在水中，故没有水对它产生向上的压力，所以塞子不受浮力的作用。
例2 如图4所示，一个三角形的物体浸没在水中，则它_______（填“会”、“不会”）受到水对它的浮力。
分析：虽然物体下表面不是一个平面，好像下表面的面积为零，其实我们可以把这个三角形的物体看成由许多竖直放置的长方体组成，如图5所示。则每个小长方体的上表面都对应一个小的下表面（该表面由于小，可以看成是平的），故液体对这个小的长方体也会产生向上的浮力，那么对整个物体而言，它也会受到液体对它向上的浮力的作用，所以应填“会”。
三、实验研究物体的浮沉条件
物体在液体中到底是下沉还是上浮，要看它所受力的大小。如果物体受到向上的浮力大于向下的重力，则它会下沉；如果浮力小于重力，它会下沉；如果浮力等于重力，它就会停留在液体的任何深度。
例3 如图6所示是三个体积相同而材料不同的物体甲、乙、丙，浸没在同一液体中，它们的受力情况如图所示，那么，上浮的物体是_____________，下沉的物体是__________，悬浮的物体是_____________。
分析：由图中力对应的长度可知，甲的浮力等于重力，故会悬浮；乙的浮力小于重力，故会下沉；丙的浮力大于重力，故会是浮。
[第74页 第1题] (2014福建福州,12,2分)将重6 N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4 N的水,物体受到的浮力是( )
A.10 N B.6 N C.4 N D.2 N
[答案] C
[解析] 根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力大小等于排开的液体受到的重力,所以应选C。
[第74页 第2题] (2013广西南宁,14,2分)2013年5月31日,我区首艘千吨级维权执法专用海监船“中国海监1118”号在梧州顺利下水,这将增强海监队伍在北部湾海域的执法能力。当海监船从河里驶入海里时,下列说法正确的是( )
A.船所受的浮力大于重力 B.船体下沉些 C.船所受的浮力小于重力 D.船体上浮些
[答案] D
[解析] 船无论在河水还是海水中航行时都处于漂浮状态,根据浮沉状态判断:船受的浮力始终等于自身重力,所以A、C两项错;因为浮力不变,海水比河水的密度大,所以根据V排=F浮/(ρ液g),船在海水中排开的体积较小,所以船会上浮一些,C项错,应选D项。
[第74页 第3题] (2013湖北宜昌,17,2分)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大 C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
[答案] B
[解析] 浮力的大小和ρ液、V排有关。浸没于水中时“小”木块的V排小于“大”石块的V排,因此石块受到的浮力大。
[第74页 第4题] (2013广东,14,3分)如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图,AOB为一杠杆(质量忽略不计),OA∶OB=1∶2。A端用细线挂一空心铝球,质量为2.7 kg。当铝球一半体积浸在水中,在B端施加3.5 N的竖直向下的拉力F时,杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球实心部分的体积为________m3,铝球受到的浮力为________N,铝球空心部分体积为________m3。(ρ铝=2.7×103 kg/m3,g=10 N/kg)
[答案] 1×10-3 20 3×10-3
[解析] 设在A端竖直向下的拉力为FA,则
FA·OA=F·OB
FA===7 N。
铝球受力分析如图所示,F拉+F浮=G球,F拉=FA,
则F浮=G球-F拉=mg-FA=2.7 kg×10 N/kg-7 N=20 N。
根据F浮=ρ液V排g得
F浮=ρ水×V球g
V球===4×10-3 m3
铝球实心部分的体积V实===1×10-3 m3
则铝球空心部分的体积V空=V球-V实=4×10-3 m3-1×=3×10-3 m3
[第74页 第5题] (2012广东茂名,17,3分)一个重30 N、体积为0.002 m3的物体用绳子悬挂着,如图所示。现将物体浸没在烧杯的水中,物体受到的浮力是________N(g取10 N/kg)。物体浸入水后,水对杯底的压强________(填“增大”“不变”或“减小”)。释放绳子后,物体将________。
[答案] 20 增大 下沉
[解析] F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002 m3=20 N;物体浸入水中后,水的深度增加,水对杯底的压强增大;物体重力G=30 N,G>F浮,释放绳子后,物体将下沉。
[第74页 第6题] (2014甘肃兰州,20,2分)如图所示,将一重为18 N,体积为2×10-3 m3的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在酒精中,则蜡块受到的浮力是________N,此时测力计的示数是________N(g=10 N/kg,ρ酒精=0.8×103 kg/m3)。
[答案] 16 2
[解析] 蜡块浸没在酒精中所受浮力F浮=ρ酒精gV排=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=16 N,测力计示数F示=G-F浮=18 N-16 N=2 N。
[第74页 第7题] (2014安徽,10,4分)一均匀的长方体浸没在液体中,如图所示。已知它的底面积为S,上表面所处深度为h1,下表面所处深度为h2,则长方体下表面受到液体的压力表达式为______、浮力表达式为____________。(液体密度ρ液和g为已知量)
[答案] ρ液gh2S ρ液g(h2-h1)S
[解析] 长方体下表面受到液体的压力:F=pS=ρ液gh2S;浮力的本质是液体对物体上、下表面的压力差,所以F浮=ρ液gh2S-ρ液gh1S =ρ液g(h2-h1)S。
[第75页
第8题] (2013辽宁沈阳,13,3分)普通潜水艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中,它所受的浮力逐渐______(选填“变大”、“不变”或“变小”);若潜水艇悬浮在海水中,当用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时,潜水艇将______(选填“上浮”或“下沉”);在露出海面之前,潜水艇所受的浮力将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
[答案] 变大 上浮 不变
[解析] 根据F浮=ρ液·V排·g判断:潜艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中排开海水的体积在增大,所以受到的浮力变大;潜艇悬浮时受到的浮力与重力大小相等,排出一部分海水后,自身重力减小,浸没在海面下时受到的浮力不变,因此G'F2
B.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1ρ酒精,则F1>F2,若ρ木<ρ酒精,则F1m丙
C.鸡蛋受到的浮力F甲p丙
[答案] C
[解析] 逐渐向水中加盐,液体的密度逐渐变大,即ρ甲<ρ乙<ρ丙,故选项A错误;根据题意分析:甲杯中鸡蛋沉底,则所受浮力F甲G球,故球会上浮。
[第76页 第9题] (2011广东,12,3分)如图所示,密度为ρ0的液体中有体积均为V的A、B、C三个实心物体,A正在向上运动,B静止,C正在向下运动,此刻它们受到的浮力分别为FA、FB、FC,三者的大小关系是________,请写出B物体所受的浮力表达式FB=______,B物体的密度为______。
[答案] FA=FB=FC ρ0gV ρ0
[解析] 依据阿基米德原理,三个物体浸在同种液体中,且排开液体的体积相同,所以受到的浮力相等且均为F浮=ρ0gV;B物体在液体中处于悬浮状态,所以ρB=ρ0。
[第76页 第10题] (2014江苏南京,18,3分)如图所示,乒乓球从水里上浮直至漂浮在水面上。乒乓球在A位置时受到的浮力为FA,水对杯底压强为pA;在B位置时受到的浮力为FB,水对杯底压强为pB。则它们的大小关系是FA________FB,pA________ pB。已知乒乓球的质量为2.7
g,当它漂浮在水面时,排开水的体积为________cm3。
[答案] > > 2.7
[解析] 由图可知:乒乓球在A位置时是浸没, =V球,在B位置时是漂浮, ,由F浮=ρgV排可知:FA>FB。由于乒乓球从水里上浮直至漂浮在水面上,排开水的体积减小,水面下降,则hA>hB,根据p=ρgh可知:pA>pB。因为乒乓球漂浮在水面上,所以F浮=G球=m球g,由F浮=ρgV排知:ρgV排=m球g,故V排===2.7 cm3。
[第76页 第11题] (2014江苏扬州,21,3分)非非和柚柚利用吸管、细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计。非非的密度计的质量为10 g,放入液体中,漂浮在液面上,如图甲,密度计受到的浮力________N,排开的液体重力________N。柚柚的密度计放入液体中,沉到容器底,不好测量液体密度,如图乙,请提出一种改进方法________。(g取10 N/kg)
[答案] 0.1 0.1 少用点细铁丝(或换细且深的容器、增加液体的深度)
[解析] 因为漂浮,所以密度计受到的浮力F浮=G=mg=0.01 kg×10 N/kg=0.1 N;由阿基米德原理可知G排=F浮=0.1 N;为了让吸管能竖直漂浮在液体中且不沉到容器底,应减少吸管下端的一些细铁丝从而减小密度计重力。
[第77页 第12题] (2013广东梅州,18,7分)某实验小组探究物体的浮沉条件时,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材。
(1)探究铜块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力;
方法1:测量过程及示数如图甲所示,可得铜块所受的浮力为________N。
方法2:测量过程及示数如图乙所示,可得铜块排开水的体积为________mL,根据F浮=G排=ρ水gV排(g取10 N/kg)可计算出浮力为________N。
通过以上实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是________。
(2)探究蜡块上浮的条件。要测量蜡块浸没时的浮力,应选用________(填“方法1”或“方法2”)。
[答案] (1)0.2 20 0.2 G物>F浮
(2)方法2
[解析] (1)铜块所受的浮力等于两次弹簧测力计示数之差,F浮=2.2 N-2.0 N=0.2 N;
铜块排开水的体积V排=40 mL-20 mL=20 mL;F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-6 m3=0.2 N;由甲图可知铜块重力G=2.2 N,有G>F浮,所以铜块下沉。
(2)由于蜡块在水中漂浮,应选用方法2测量蜡块浸没时的浮力。操作时需用细铁丝之类的物品将蜡块压入水中。
[第77页 第13题] (2011陕西,33,8分)某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置,它的底部较重,可以竖直漂浮在水面,总质量为0.21 kg,底面积为3×10-3 m2,不放物体时,在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线,如图甲,请解答下列问题:(g取10 N/kg)
甲 乙
(1)不放物体时,该装置所受的浮力是多大?
(2)如图乙所示,在该装置中放入一个体积为1.5×10-5 m3的物块A,它的底部在水面下的深度h=0.11 m。此时,该装置受到的浮力是多大?与水面所对应位置处的刻度线应标为多少克?
(3)物块A的密度是多少?
[答案] (1)2.1 N (2)3.3 N 120 g (3)8×103 kg/m3
[解析] (1)该装置的重力为
G=mg=0.21 kg×10 N/kg=2.1 N(1分)
由二力平衡条件可知F浮1=G=2.1 N(1分)
(2)该装置排开水的体积为
V排=Sh=3×10-3 m2×0.11 m=3.3×10-4 m3
所受的浮力为
F浮2=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3.3×10-4m3=3.3 N(2分)
由二力平衡条件可知G总=F浮2=3.3 N
物块A的重力为GA=G总-G=3.3 N-2.1 N=1.2 N(1分)
物块A的质量为mA===0.12 kg=120 g
与水面所对应位置处的刻度线应标为120 g(1分)
(3)物块A的密度为
ρA===8×103 kg/m3(2分)
[第80页 第1题] (2014广东二模,5)如图所示,一个重50 N的金属球,在盛水的容器中静止,用弹簧测力计去拉它,此时弹簧测力计的示数为30 N。关于金属球的下列说法中。正确的是(g取10 N/kg)( )
A.金属球受到的浮力一定是20 N
B.金属球受到两个力的作用
C.金属球的密度可能是2.5 g/cm3
D.金属球对容器底的压力是20 N
[答案] C
[解析] 金属球与容器底接触,不能确定球与容器底之间是否有弹力存在,若有弹力,则球受到的浮力小于20 N,若无,则浮力等于20 N,A错;金属球受重力、浮力、拉力等,不止两个力,B错;金属球质量m===5 kg,若球受到的浮力等于20 N,则球的体积V=V排===2×10-3 m3,球的密度ρ===2.5×103 kg/m3=2.5 g/cm3,所以C正确;若球对容器底的压力是20 N,则球受到容器底的支持力也是20 N,这时球受浮力F浮=50 N-30 N-20 N=0 N,浮力不可能是0,所以D错。
[第80页 第2题] (2013北京东城一模,10)物理小组制作的潜水艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中抽气或向烧瓶中打气,可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若用打气筒向烧瓶里打气,烧瓶将会( )
A.下沉,受到的浮力减小
B.下沉,受到的浮力不变
C.上浮,在露出水面前受到的浮力增大
D.上浮,在露出水面前受到的浮力不变
[答案] D
[解析] 用打气筒向烧瓶里打气,会把瓶内的水排出一部分,重力减小,浮力大于重力,所以上浮;在露出水面前,排开水的体积不变,所以浮力不变。
[第80页 第3题] (2013江苏苏州一模,7)同一个鸡蛋先后放入水和盐水中静止时,鸡蛋在图甲中漂浮、在图乙中沉底,如图所示。由此可知( )
A.甲图中的鸡蛋受到的浮力大于重力
B.乙图中的鸡蛋受到的浮力小于重力
C.甲、乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等
D.乙图中的液体是盐水
[答案] B
[解析] 鸡蛋在甲中漂浮,浮力F甲等于重力G;在乙中沉底,浮力F乙小于重力G,因此F甲大于F乙;在甲中漂浮,鸡蛋的平均密度小于甲液体的密度,在乙中沉底,鸡蛋的平均密度大于乙液体的密度,则ρ甲>ρ乙,所以甲中是盐水。
[第80页 第4题] (2013河南郑州二模,15)小磊在实验操作训练的时候,突然想到一种能很快测出小石块和盐水密度的方法,如图所示,下面各选项错误的是( )
A.小石块重4 N
B.小石块浸没在水中时所受浮力为1 N
C.小石块的密度为3×103 kg/m3
D.盐水的密度为1.1×103 kg/m3
[答案] C
[解析] 由甲图可知道小石块重G=4 N;石块在水中时,测力计示数为F=3 N,所以浮力F浮=G-F=1 N;石块体积V=V排==1×;根据甲、丙可得在盐水中小石块所受浮力是1.1 N,则ρ盐==1.1×103 kg/m3。
[第81页 第5题] (2012湖北武汉二模,15)小明学习了浮力知识以后,对热气球运动产生了兴趣。以下是他对热气球运动所做的猜想,其中正确的是( )
A.热气球加速上升时,所受浮力大小等于重力大小
B.热气球悬在空中时,所受浮力大小大于重力大小
C.热气球工作原理是通过改变自身重力实现沉浮
D.热气球工作原理是通过改变浮力大小实现沉浮
[答案] C
[解析] 热气球加速上升时,浮力大于重力;悬在空中时,浮力等于重力;热气球是通过加热球内气体,使气体受热膨胀,因气球的体积不变,固气体密度减小,从而减小自身重力的,当浮力大于重力时上升,停止加热球内气体,当浮力小于重力时下降。
[第81页 第6题] (2014广东二模,10)(6分)小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图B、C、D说明浮力大小与________有关。
(2)分析图________,说明浮力大小与液体密度有关。
(3)物体浸没在煤油中所受的浮力是________N。
[答案] (1)物体排开液体的体积
(2)D、E
(3)2.4
[解析] (1)图B、C、D控制液体密度相同,探究物体所受浮力与物体排开液体体积的关系;(2)图D、E控制排开液体体积相同,探究浮力与液体密度的关系;(3)由图A、E中的弹簧测力计示数可知,物体在煤油中所受的浮力大小为10 N-7.6 N=2.4 N。
[第81页 第7题] (2014广东一模,10)(6分)“独竹漂”是指运动员脚踏漂流在水面上的单根楠竹(如图所示),依靠小竹竿划动达到水上漂行的一项民族传统体育项目。选手表演时赤着脚,手持一根细竹竿作为“桨”,表演“乘风破浪”、倒退、转身、绕弯、换竿等绝技,颇有“一苇渡江”之妙。正在激烈比赛中的“独竹漂”,相对于岸上站立的观众是________(选填“运动”或“静止”)的。若脚踏的楠竹的质量为10 kg,运动员和手中细竹竿共重500 N,则此根楠竹所产生的浮力为________N,此时排开水的体积为________m3。(g取10 N/kg)
[答案] 运动 600 6×10-2
[解析] 以观众为参照物,“独竹漂”是运动的;漂浮物体所受浮力与重力相等,楠竹重力G1=m1g=10 kg×10 N/kg=100 N,楠竹所受浮力F浮=G1+G2=100 N+500 N=600 N,排开水的体积V===6×10-2 m2。
[第81页 第8题] (2013江苏扬州宝应一模,15)(6分)如图所示,小华将一支质量为140 g、体积为1.8×10-4 m3的牙膏,用手将其浸没在水中时,牙膏受到的浮力为______N,松手后牙膏将______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),待其静止后,杯底受到水的压强将______。(选填“不变”、“增大”或“减小”)(g取10 N/kg)
[答案] 1.8 上浮 减小
[解析] 牙膏浸没在水中时排开水的体积V排=V物=1.8×10-4 m3
其所受浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×1.8×10-4 m3×10 N/kg=1.8 N
又知m=140 g=0.14 kg
则G=mg=0.14 kg×10 N/kg=1.4 N
因F浮>G,则牙膏将上浮,最终漂浮于水面
因V排减小,液面下降
则杯底受到的水的压强将会减小
[第81页 第9题] (2013广东广州番禺一模,10)(6分)图中两个规格相同的量筒,装有同样高度的水。另有玻璃球和钢球各一个,都是实心且体积大小相同,钢球比玻璃球的质量大。玻璃球放入量筒1,球沉入水底,如果将钢球放入量筒2。
(1)比较两量筒水面上升的高度应________,原因是____________________________________。
(2)两球受到的浮力大小比较应________。
(3)两量筒底受到水产生的压强大小比较应________。
[答案] (1)相同 两球体积相同,浸没在水中时排开水的体积相同 (2)相等 (3)相等
[解析] (1)钢球和玻璃球体积相等,所以排开水的体积一样大,最终两筒内液面高度相同;(2)根据阿基米德原理可知,液体密度、排开水的体积相同时,浮力大小相等;(3)液体压强的大小和液体密度、深度有关,由题意可知放入球后增加的深度相等,所以两量筒底受到水产生的压强大小相等。
[第81页 第10题] (2012广东广州二模,17)(5分)一艘油轮满载时排水量为5 800 t,它受到的浮力为______N,在码头卸下8×105 kg的燃料后,油轮排开水的体积是______m3。(g取10 N/kg)
[答案] 5.8×107 5 000
[解析] m排=5 800 t=5.8×106 kg
G排=m排g=5.8×106 kg×10 N/kg=5.8×107 N
则F浮=G排=5.8×107 N
卸下8×105 kg的燃料,m排'=5.8×106 kg-8×105 kg=5×106 kg
则V排===5×103 m3。
[第81页 第11题] (2013广东惠州联考,9)(6分)一个重12 N,体积为800 cm3的小球,用手抓住将它浸没在水中,它受到的浮力是______N;松开手后小球将________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),在此后的过程中小球受到水的压强________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
[答案] 8 下沉 变大
[解析] 小球浸没在水中时,排开水的体积等于球的体积,根据阿基米德原理计算可得浮力F=8 N;浮力小于球的重力,所以,小球下沉,受到的压强随深度增加而变大。
[第81页 第1题] (2014广东珠海文园中学一模,7)将重为4 N,体积为6×的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200 g的水,当物体静止时(g取10 N/kg),下列说法正确的是( )
A.物体漂浮,F浮=2 N B.物体漂浮,F浮=4 N C.物体悬浮,F浮=6 N D.物体沉水底,F浮=2 N
[答案] B
[解析] 若物体浸没水中,所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N,F浮>G,物体上浮,最终漂浮在水面,漂浮时所受浮力等于物体重力,F浮'=G=4 N,所以选B。
[第81页 第2题] (2013山东济南一模,17)生产绿豆芽时,将绿豆倒入盛水的容器中,发现成熟饱满的绿豆沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上,下列几种说法中正确的是( )
A.漂浮在水面的绿豆受到的浮力大于重力
B.沉底的绿豆受到的浮力小于所受的重力
C.沉底的绿豆比漂浮在水面的绿豆排开水的重力大
D.沉底的绿豆比漂浮在水面的绿豆受到的浮力小
[答案] B
[解析] 漂浮在水面的绿豆受到的浮力和重力是一对平衡力,所以二力相等;沉底的绿豆和漂浮在水面的绿豆排开水的体积大小、质量大小都不知道,所以无法比较所受浮力。
[第81页 第3题] (2012湖北天门二模,10)如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,取g=10 N/kg。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34 N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20 N
C.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
D.该金属块的密度是3.4×103 kg/m3
[答案] B
[解析] 分析图乙可知0~t1时间内,金属块在水面下匀速上升,浮力不变,拉力F=34 N且F=G-F浮;t1~t2时间内金属块开始露出水面,V排减小,浮力也减小,F逐渐增大;t2~t3时间内金属块全部露出水面F=G=54 N,因此可知浸没时浮力大小为54 N-34 N=20 N,则可知金属块的体积V=V排== m3=2×10-3 m3。金属块密度ρ金===2.7×103 kg/m3。
[第82页 第4题] (2012安徽合肥二模,30)(6分)把一小球放入盛满酒精(密度为0.8×103 kg/m3)深度为20 cm的溢水杯中,它沉入溢水杯底部,从杯中溢出8 g酒精,杯底受到酒精的压强为______Pa;若将该小球放入盛满水的溢水杯中,它漂浮在水面上,从杯中溢出水的质量________8 g(选填“大于”、“小于”或“等于”)。取g=10 N/kg。
[答案] 1.6×103 大于
[解析] p=ρ酒精gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=1.6×103 Pa
放入酒精中溢出8 g酒精
m排酒精=8 g,F浮酒精F浮酒精。所以m排水大于8 g。
[第82页 第5题] (2012福建福州,11)(10分)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底面接触为止,如图乙是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。求:
甲
乙
(1)分析图像可知,圆柱体重力是________N。
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是________N。
(3)圆柱体的密度是________kg/m3。
(4)分析图像BC段可得结论:物体在液体中浸没之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越________(选填“大”或“小”)。
(5)分析图像CD段可得结论________。
[答案] (1)12 (2)8 (3)1.5×103
(4)大 (5)圆柱体浸没之后,浮力的大小与深度无关
[解析] (1)圆柱体没有进入水中时,拉力等于物体的重力,即F=G=12 N
(2)圆柱体浸没在水中后,拉力F=G-F浮=4 N
则F浮=G-F=12 N-4 N=8 N
(3)浸没后,V=V排=
ρ===·ρ水=×1×103 kg/m3=1.5×103 kg/m3。
(4)由图乙可知,在BC段弹簧测力计拉力逐渐减小,又知圆柱体重力不变,则可推知圆柱体所受浮力在变大。
(5)由图乙分析可知,CD段圆柱体已浸没在水中,随深度增加,测力计示数不变,则可知此过程中浮力大小与其深度无关。
[第82页 第6题] (2012山东青岛,20)(7分)在物理实验操作考查中,小雨抽测的实验题目是“探究浮力的大小”。他的实验操作步骤如图所示,实验过程如下。
A.用细线将橡皮挂在弹簧测力计下,测出橡皮的_____________ ;
B.将水倒入溢水杯中;
C.将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没在水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时读出此时弹簧测力计的示数;
D.将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,读出此时弹簧测力计的示数;
E.记录、分析实验数据,得出实验结论;
F.整理实验器材。
请根据小雨的实验过程回答下面问题:
(1)指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤:_____________ 。
(2)指出上面实验操作中的一处错误: _____________。
[答案] 重力 (1)测出小桶的重力
(2)水倒入溢水杯中,没有使杯中的水刚要溢出
[解析] 探究浮力的大小时要根据F浮=G-F求浮力,用溢水法测出G排,比较F浮和G排的大小关系。
[第82页 第7题] (2014广东广州天河一模,20)(10分)如图所示的黑匣子底面积为S=1×10-2 m2、质量为m=20 kg。黑匣子在海水中,可以发送人耳听不到的超声波脉冲,黑匣子发出的脉冲从深为h=3 850 m的海底垂直传播到海面可以被搜救船接收。(g=10 N/kg,海水的密度ρ海水=1.0×103 kg/m3)问
(1)黑匣子的重力?
(2)平放在水平地面时,地面受到的压强是多大?
(3)黑匣子发射的超声波到达搜救船要多少时间?(超声波在海水中的速度是1 540 m/s)。
(4)在海水中受到的浮力为80 N,此黑匣子的体积多大?
(5)打捞过程中,黑匣子逐渐上升(未露出水面),它受到的重力及浮力大小如何变化?
[答案] (1)200 N (2)2×104 Pa
(3)2.5 s (4)8×10-3 m3
(5)见解析
[解析] (1)黑匣子的重力:G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N
(2)黑匣子对地面的压力等于黑匣子的重力,即F=G
黑匣子对地面的压强是;p===2×104 Pa
(3)黑匣子发出的超声波到达搜救船所用时间:t===2.5 s
(4)因为浸没在海水中,所以黑匣子的体积:V===8×10-3 m3
(5)上浮过程中,黑匣子露出水面之前,液体密度和排开液体的体积都不变,所以黑匣子所受浮力不变;当然其重力也不变,所以说黑匣子受到的重力及浮力大小都不变。
