1、课时训练(八)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)1.2019北京如图K8-1所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法中正确的是()图K8-1A.M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力B.M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小C.M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力D.M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力
2、是一对平衡力2.一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)图K8-23.2019自贡如图K8-3所示,一个棱长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5 N,下表面受到液体的压力F2为13 N。下列说法错误的是(g取10 N/kg)()图K8-3A.正方体受到的浮力为8 NB.液体的密度为0.8103 kg/m3C.正方体上表面到液面的距离h=5 cmD.液体对正方体下表面的压强为1.3103 Pa4.2019天津小明在学习“
3、阿基米德原理”时,做了如图K8-4所示的实验。由图可知图乙中物体A所受浮力为N;由阿基米德原理可知,图丙中弹簧测力计的示数应为N。图K8-45.2019哈尔滨如图K8-5所示,先将溢水杯装满水,然后用弹簧测力计拉着重为4 N、体积为100 cm3的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重为N,石块静止时,弹簧测力计示数为N。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)图K8-56.2019达州将密度为0.9103 kg/m3、体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中(无水溢出),冰块静止时露出水面的体积V露= V;当冰块完全熔化后(总质量不变),容器中的水面将(选填
4、“升高”“降低”或“不变”)。7.2019德阳在弹簧测力计下挂一个圆柱体,让圆柱体从盛有水的容器上方逐渐竖直浸入水中,弹簧测力计的示数随圆柱体下表面在水中深度的变化关系如图K8-6所示,则圆柱体的底面积为。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)图K8-6【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)1.2018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)2.2019绵阳我国自行设计和自主研制的“蛟龙号”载人潜水器,曾创
5、造了下潜7062 m的世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,其体积约为50 m3。“蛟龙号”某次在太平洋某海域下潜到上表面距海面2000 m时,进行预定的悬停作业,此时上表面受到的海水压强是Pa,“蛟龙号”受到海水的浮力是N。(g取10 N/kg,海水=1.03103 kg/m3)3.2019宜昌如图K8-7所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 m3,受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3)图K8-74.2019淮安长江上一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船()A.会
6、浮起一些,所受浮力变小B.会浮起一些,所受浮力变大C.会下沉一些,所受浮力变大D.会始终漂浮,所受浮力不变5.2019盐城小明用饮料吸管制作了一只简易密度计,将其放入水中时,密度计不能直立,应(选填“增加”或“减少”)吸管中铁丝质量。改进后,如图K8-8所示,分别用它测量水和盐水的密度时,吸管浸入两液体的深度分别为h1和h2,则h1(选填“大于”“小于”或“等于”)h2,用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,使测得的密度偏。 图K8-86.2019郴州A、B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图K8-9甲、乙所示的静止状态。试判
7、断两种情况下,烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为()图K8-9A.h甲h乙C.h甲=h乙D.无法判断7.2019淄博把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图K8-10甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针体积,则()图K8-10A.木块的质量为水V2B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底受到水的压强变大C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为水gV2D.木块的密度为V1V2水|综合训练|一、填空题1.2018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14,那么木球受到的浮力为N,木球的密度为kg/
8、m3。(g取10 N/kg)2.2019广东如图K8-11甲所示,弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示。则物块受到的重力为N,物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为cm,未知液体的密度为kg/m3。(g取10 N/kg)图K8-113.2018十堰将一底面积为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K8-12甲所示,在这个过程中,木块底部受到水的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
9、力为N。(g取10 N/kg)图K8-12二、选择题4.2019鄂州如图K8-13所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将 A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是()图K8-13A.物体受到的浮力大小关系为FAFBFCB.三个正方体的密度大小关系为ABCC.容器底部受到水的压力大小关系为F甲F乙F丙D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙5.2019湖州放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图K8-14所示,最后漂浮,且有25体积露出水面。下列叙述中,错误的
10、是()图K8-14A.在露出水面之前,木块所受浮力不变B.在露出水面之前,木块所受浮力大于木块的重力C.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强相等D.木块的密度为0.6 g/cm36.2019巴中将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,如图K8-15甲所示,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系如图乙所示,则下列说法正确的是(g取10 N/kg)()图K8-15A.物体重力为40 NB.物体浸没时受到的浮力为15 NC.物体的密度为2.5103 kg/m3D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为80
11、0 Pa三、计算题7.2019滨州如图K8-16甲所示,均匀圆柱体A和薄壁圆柱形容器B置于水平地面上。已知容器B的底面积为210-2 m2,其内部盛有0.2 m深的水,g取10 N/kg。(1)求容器中水的重力。(2)求水对容器底部的压强。(3)现将A浸没在容器B的水中(水未溢出),如图乙所示,水对容器底部压强的增加量为1000 Pa,容器B对水平地面压强的增加量为1500 Pa。求A静止后在水中受到的浮力和容器底部对它的支持力。图K8-168.2019自贡如图K8-17所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一棱长为0.1 m的正方体物块A,当容器中水的深度为30 cm时,物块A体积的3
12、5露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态。(水=1.0103 kg/m3, g取10 N/kg)(1)求物块A受到的浮力。(2)求物块A的密度。(3)往容器内缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,求此时弹簧对物块A的作用力F。图K8-17【参考答案】对点训练考点11.B解析由题意可知,M浸没在水中,受到的浮力等于上、下表面受到的压力差,即两压力的合力,又由于M悬浮在水中,所以受到的浮力大小与M重力的大小相等。故选B。2.g(h+a)a2ga33.C解析由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F2-F1=13 N-5 N=8 N,故A正确,不符合题意;物体悬浮时排开液体的体积和自身的
13、体积相等,V排=V=L3=(10 cm)3=1000 cm3=110-3 m3,由F浮=gV排可得,液体的密度=F浮gV排=8 N10 N/kg110-3 m3=0.8103 kg/m3,故B正确,不符合题意;正方体下表面的面积S=L2=(10 cm)2=100 cm2=110-2 m2,液体对物体下表面的压强p=F2S=13 N110-2 m2=1.3103 Pa,故D正确,不符合题意;由p=gh可得,正方体下表面到液面的距离h下=pg=1.3103Pa0.8103kg/m310 N/kg=0.1625 m=16.25 cm,则正方体上表面到液面的距离h=h下-L=16.25 cm-10 c
14、m=6.25 cm,故C错误,符合题意。4.11.55.13解析石块缓慢浸没在水中,V排=V=100 cm3=110-4 m3,石块受到的浮力F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg110-4 m3=1 N,根据阿基米德原理知,桶中水重(排开水的重)G排=F浮=1 N。石块静止时,弹簧测力计示数F=G-F浮=4 N-1 N=3 N。6.0.1不变7.2.410-3 m2考点21.20.16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/m3
15、20010-6 m310 N/kg=1.6 NG,则放手后木块将上浮;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=G排g=1.6N10N/kg=0.16 kg。2.2.061075.15105解析当“蛟龙号”下潜到上表面距海面2000 m时,其上表面受到海水的压强p=海水gh=1.03103 kg/m310 N/kg2000 m=2.06107 Pa。此时“蛟龙号”完全浸入海水中,其排开海水的体积等于自身的体积,“蛟龙号”受到海水的浮力F浮=海水gV排=海水gV潜水器=1.03103
16、kg/m310 N/kg50 m3=5.15105 N。3.38 3.8105解析当该飞机停在水面上时,它受到的浮力和重力是一对平衡力,即F浮=G=mg=38103 kg10 N/kg=3.8105 N;根据阿基米德原理F浮=水gV排可得,排开水的体积V排=F浮水g=3.8105N1.0103kg/m310 N/kg=38 m3。4.A解析轮船是漂浮的,浮力等于重力,满载货物的轮船在卸完一半货物后,轮船仍然漂浮,由于重力减小了,则浮力也变小了,根据F浮=水gV排可知,水的密度不变,浮力变小时,排开水的体积变小,则轮船会上浮一些。5.增加大于大解析密度计放入水中不能直立,说明铁丝的质量偏轻了,要
17、增加铁丝的质量使密度计直立在水中;由于密度计漂浮在液体中,则G=F浮=盐水gV排盐水=水gV排水,因为盐水大于水,则V排盐水V排水,Sh盐水Sh水,h盐水h水,即h2h1;密度计的刻度值上小下大,用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,由于小气泡受到的浮力大于自身重力,小气泡浸没在可乐中,给密度计向上的作用力,使密度计上浮了一些,则密度计读数变大,使测得的密度偏大。6.C解析AB整体在两种情况下,都处于漂浮状态,所以浮力都等于二者总重力,根据阿基米德原理知V排=F浮水g,则两种情况下,排开水的体积相等,故水面上升的高度相等,则h甲=h乙。故选C。7.D解析木块在溢水杯中漂浮时,受到的重力
18、和浮力是一对平衡力,所以有F浮=G,即水gV1=mg,木块的质量为m=水V1,故A错误;缓慢下压木块的过程中,多余的水从溢水杯口流出来了,溢水杯中水的深度不变,所以杯底受到水的压强不变,故B错误;木块全部压入水中静止时,木块受到三个力的作用:竖直向下的重力、压力和竖直向上的浮力,这三个力的关系为G+F压=F浮,压力为F压=F浮-G=水gV2-水gV1,故C错误;木块的体积为V2,根据密度公式得木块的密度为=mV2=V1V2水,故D正确。综合训练1.300.751032.15100.9103解析由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为15 N,即物块受到的重力为15 N;物块刚好浸没在液体中时
19、,继续向下运动,所受浮力不变,可知物块刚好浸没时,其下表面浸入的深度为10 cm;物块浸没在液体中时,受到的浮力为F浮=15 N-6 N=9 N,排开液体的体积等于物块的体积,即V排=V=(0.1 m)3=0.001 m3;液体的密度液=F浮gV排=9N10N/kg0.001m3=0.9103 kg/m3。3.1596解析根据图乙可知,木块刚漂浮时,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,细线的拉力为零;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
20、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=p大S=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。4.D解析由题知,A、B、C三个正方体的体积相同,由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排VB排VC排,根据F浮=液gV排可知,浮力的大小关系为F
21、AFBFC,故A错误。由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知FA=GA,FB=GB,FC=GC,由于FAFBFC,所以GAGBGC;由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据=mV=GVg可知,三个正方体的密度大小关系为ABC,故B错误。正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=gh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,根据F=pS可知,容器底部受到水的压力大小关系为F甲=F乙=F丙,故C错误。因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重
22、力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,则三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,又因为三个容器的底面积相同,所以根据p=FS可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确。5.C6.C解析结合图像可知,物体下表面刚好与水面接触时,G=F=25 N,所以A错误。物体浸没时受到的浮力F浮=G-F1=25 N-15 N=10 N,所以B错误。物体体积V物=V排=F浮水g,物体质量m=Gg;物体的密度物=mV物=GgF浮水g=GF浮水=25N10N1103 kg/m3=2.5103 kg/m3,所以C正确。物体刚好浸没时下表
23、面受到的液体压强p=水gh=1103 kg/m310 N/kg0.04 m=400 Pa,所以D错误。7.解:(1)容器B内水的体积为V水=Sh=210-2 m20.2 m=410-3 m3,水的质量为m水=水V水=1.0103 kg/m3410-3 m3=4 kg,水的重力为G=m水g=4 kg10 N/kg=40 N。(2)水对容器底部的压强为p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2000 Pa。(3)A浸没到水中后水面上升的高度为h=p水g=1000Pa1.0103 kg/m310N/kg=0.1 m,A排开水的体积为V排=Sh=210-2 m20.1 m=210
24、-3 m3;根据阿基米德原理,A受到的浮力为F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg210-3 m3=20 N。因A浸没在水中,且水未溢出,容器B对地面压强的增加量p=GAS,则A的重力GA=pS=1500 Pa210-2 m2=30 N。A受到容器底部对它的支持力为F=GA-F浮=30 N-20 N=10 N。8.解:(1)物块A体积为V=L3=(0.1 m)3=10-3 m3,排开水的体积V排=V-V露=V-35V=25V=2510-3 m3=410-4 m3,受到的浮力F浮=水 gV排=1.0103 kg/m310 N/kg410-4 m3=4 N。(2)弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变,此时F浮=G,即水gV排=gV,则物块A的密度=水gV排gV=V排V水=251.0103 kg/m3=0.4103 kg/m3。(3)物块A刚好浸没水中,弹簧对物块A的作用力F=F浮-G=水gV-gV=1.0103 kg/m310 N/kg10-3 m3-0.4103 kg/m310 N/kg10-3 m3=6 N。
