课时训练08浮力

课时训练(八)　浮力

(限时:40分钟)

对点训练

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=ρ液gV排进行计算。(B)

1.[·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K8-1

A.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ρ和g为已知量)

图K8-2

3.[·自贡]如图K8-3所示,一个棱长为10cm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5N,下表面受到液体的压力F2为13N。下列说法错误的是(g取10N/kg)( 　　)

图K8-3

A.正方体受到的浮力为8NB.液体的密度为0.8×kg/m3

C.正方体上表面到液面的距离h=5cmD.液体对正方体下表面的压强为1.3×Pa

4.[·天津]小明在学习“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K8-4

5.[·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4N、体积为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。(ρ水=1.0×kg/m3,g取10N/kg)

图K8-5

6.[·达州]将密度为0.9×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“升高”“降低”或“不变”)。

7.[·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 　　 　　。(ρ水=1.0×kg/m3,g取10N/kg)

图K8-6

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.[·宜昌]有一木块的体积为cm3,密度为0.8×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10N/kg)

2.[·绵阳]我国自行设计和自主研制的“蛟龙号”载人潜水器,曾创造了下潜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50m3。“蛟龙号”某次在太平洋某海域下潜到上表面距海面0m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10N/kg,

ρ海水=1.03×kg/m3)

3.[·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AG”,某次执行任务时它的质量为38t,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10N/kg,ρ水=1.0×kg/m3)

图K8-7

4.[·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.[·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K8-8

6.[·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K8-9

A.h甲hspan=""乙B.h甲h乙C.h甲=h乙D.无法判断/h

7.[·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K8-10

A.木块的质量为ρ水V2

B.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ρ水gV2

D.木块的密度为ρ水

综合训练

一、填空题

1.[·怀化]在平静的池水中漂浮着一个木球,木球的体积为4dm3,露出水面的体积为总体积的,那么木球受到的浮力为 　　 　　N,木球的密度为 　　 　　kg/m3。(g取10N/kg)

2.[·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10N/kg)

图K8-11

3.[·十堰]将一底面积为0.01m2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力为 　　　N。(g取10N/kg)

图K8-12

二、选择题

4.[·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K8-13

A.物体受到的浮力大小关系为FAFBFC

B.三个正方体的密度大小关系为ρAρBρC

C.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.[·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,且有体积露出水面。下列叙述中,错误的是( 　　)

图K8-14

A.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0.6g/cm3

6.[·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10N/kg)( 　　)

图K8-15

A.物体重力为40N

B.物体浸没时受到的浮力为15N

C.物体的密度为2.5×kg/m3

D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为Pa

三、计算题

7.[·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2×10-2m2,其内部盛有0.2m深的水,g取10N/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0Pa,容器B对水平地面压强的增加量为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K8-16

8.[·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0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为30cm时,物块A体积的露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态。(ρ水=1.0×kg/m3,g取10N/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

对点训练

考点1

1.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.ρg(h+a)·a2　ρga3

3.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=13N-5N=8N,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体积相等,V排=V=L3=(10cm)3=0cm3=1×10-3m3,由F浮=ρgV排可得,液体的密度ρ===0.8×kg/m3,故B正确,不符合题意;正方体下表面的面积S=L2=(10cm)2=cm2=

1×10-2m2,液体对物体下表面的压强p===1.3×Pa,故D正确,不符合题意;由p=ρgh可得,正方体下表面到液面的距离h下===0.m=16.25cm,则正方体上表面到液面的距离h=h下-L=

16.25cm-10cm=6.25cm,故C错误,符合题意。

4.1　1.5

5.1　3

[解析]石块缓慢浸没在水中,V排=V=cm3=1×10-4m3,石块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×kg/m3×10N/kg×

1×10-4m3=1N,根据阿基米德原理知,桶中水重(排开水的重)G排=F浮=1N。石块静止时,弹簧测力计示数F=G-

F浮=4N-1N=3N。

6.0.1　不变

7.2.4×10-3m2

考点2

1.2　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=ρ水gV排=1.0×kg/m3×10N/kg××10-6m3

=2N;木块的重力G=mg=ρV物g=0.8×kg/m3××10-6m3×10N/kg=1.6Nspan=""2N,由于F浮G,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=1.6N,G排=F浮=1.6N所以木块静止时排开水的质量m排===0.16kg。

2.2.06×　5.15×

[解析]当“蛟龙号”下潜到上表面距海面0m时,其上表面受到海水的压强p=ρ海水gh=1.03×kg/m3×10N/kg

×0m=2.06×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=ρ海水gV排=

ρ海水gV潜水器=1.03×kg/m3×10N/kg×50m3=5.15×N。

3.38　3.8×

[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=38×kg×10N/kg=3.8×N;根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得,排开水的体积V排===38m3。

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=ρ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=ρ盐水gV排盐水=ρ水gV排水,因为ρ盐水大于ρ水,则V排盐水vspan=""排水,Sh盐水shspan=""水,h盐水hspan=""水,即h2hspan=""1;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。/h/h/sh/v

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=,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,受到的重力和浮力是一对平衡力,所以有F浮=G,即ρ水gV1=mg,木块的质量为m=ρ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=ρ水gV2-ρ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ρ==ρ水,故D正确。

综合训练

1.30　0.75×

2.15　10　0.9×

[解析]由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为15N,即物块受到的重力为15N;物块刚好浸没在液体中时,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10cm;物块浸没在液体中时,受到的浮力为F浮=15N-6N=9N,排开液体的体积等于物块的体积,即V排=V=(0.1m)3=0.m3;液体的密度ρ液===0.9×kg/m3。

3.15　9　6

[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=9cm;水的深度为9cm到16cm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16cm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22cm;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Pa,则木块受到的最大浮力F浮大=p大S=Pa×0.01m2=15N。由图乙可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为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=Pa×0.01m2=9N。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=15N-9N=6N。

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span=""span="",根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为FAfspan=""Bfspan=""C,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FAfspan=""Bfspan=""C,所以GAgspan=""Bgspan=""C;由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ==可知,三个正方体的密度大小关系为ρAρspan=""Bρspan=""C,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=ρgh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=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。/g/g/f/f/f/f

5.C

6.C　[解析]结合图像可知,物体下表面刚好与水面接触时,G=F=25N,所以A错误。物体浸没时受到的浮力F浮=G-F1=25N-15N=10N,所以B错误。物体体积V物=V排=,物体质量m=;物体的密度ρ物===ρ水=×1×kg/m3=2.5×kg/m3,所以C正确。物体刚好浸没时下表面受到的液体压强p=ρ水gh=1×kg/m3

×10N/kg×0.04m=Pa,所以D错误。

7.解:(1)容器B内水的体积为

V水=Sh=2×10-2m2×0.2m=4×10-3m3,

水的质量为m水=ρ水V水=1.0×kg/m3×4×10-3m3=4kg,

水的重力为G=m水g=4kg×10N/kg=40N。

(2)水对容器底部的压强为

p=ρ水gh=1.0×kg/m3×10N/kg×0.2m=0Pa。

(3)A浸没到水中后水面上升的高度为

Δh===0.1m,

A排开水的体积为V排=SΔh=2×10-2m2×0.1m=2×10-3m3;

根据阿基米德原理,A受到的浮力为

F浮=ρ水gV排=1.0×kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N。

因A浸没在水中,且水未溢出,容器B对地面压强的增加量

Δp=,则A的重力GA=ΔpS=Pa×2×10-2m2=30N。

A受到容器底部对它的支持力为F=GA-F浮=30N-20N=10N。

8.解:(1)物块A体积为V=L3=(0.1m)3=10-3m3,

排开水的体积V排=V-V露=V-V=V=×10-3m3=4×10-4m3,

受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N。

(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ρ水gV排=ρgV,

则物块A的密度ρ==ρ水=×1.0×kg/m3=0.4×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=ρ水gV-ρgV=1.0×kg/m3×10N/kg×10-3m3-0.4×kg/m3×10N/kg×10-3m3=6N。

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