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第十章《浮力》
(知识点:要求理解并会背)
一、浮力
1、定义:浸在液体(或气体)中的物体会受到竖直向上的力,叫浮力。
2、产生原因:由液体(或气体)对物体向上和向下的压力差。
3、物体的浮沉条件:
物体的浮沉条件:(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
G悬浮
F浮
G
F浮
F 浮
(2)请根据示意图完成下空。
G
F浮
下沉 悬浮 上浮 漂浮
F浮 < G F浮 = G F浮 > G F浮=G
ρ液<ρ物 ρ液 =ρ物 ρ液 >ρ物 ρ液 >ρ物
F浮
G
(3)、说明:G
① 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,
则物体密度为(2/3)ρ
分析:F浮 = G 则:ρ液V排g =ρ物Vg
ρ物=( V排/V)·ρ液= 2 / 3ρ液
③ 悬浮与漂浮的比较 相同: F浮 = G 不同: 悬浮 ρ液 =ρ物 ;V排=V物;
漂浮ρ液 <ρ物;V排<V物。
④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮 与G或比较ρ液与ρ物 。
⑤冰或冰中含木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
4、浮力的计算:
①压力差法:F浮=F向上 - F向下
②称量法:F浮=G物 - F拉
③漂浮悬浮法:F浮=G物
④阿基米德法:F浮=G排=ρ液gV排
从阿基米德原理可知:浮力的只决定于液体的密度、排液的体积,与物体的形状、密度、质量、体积、及在液体的深度无关。
5、阿基米德原理:
(1)、内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)、公式:F浮 = G排 =ρ液V排g 从公式中看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(3)、适用条件:液体(或气体)
6:漂浮问题“五规律”:(历年中考频率较高,)
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里,所受浮力相同;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
7、浮力的应用:
1)轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量。2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。3)气球和飞艇里充入的气体的密度比空气要小。4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。
8、浮力计算题方法总结:(1)、确定研究对象,认准要研究的物体。(2)、分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。(3)、选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。
浮力汇编
一、选择题
1、(2013龙岩)11.重5N的石块浸没在水中称时为3N,则石块受到的浮力为
A.2N B.3N C.5N D.8N
2、(2013云南 ) “辽宁舰,,航母已正式列入中国人民解放军海军系列,其满载时排水量(满载时排开水的质量)为6.75万吨。则满载时其受到的浮力为
A。6.75×IO8N B.6.75x107N
C.6.75×104N D.6.75x103N
3、(2013内江)4.下列有关浮力的说法正确的是
A.物体的密度越大,受到的浮力越大 B. 物体的体积越大,受到的浮力越大
C.物体没入水中越深,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体,可能不受浮力
4、(2013四川自贡)17.小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,他沿杯璧缓慢加入清水使鸡蛋下沉。在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的( )
5、(2013重庆)8.如图5所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列四种说法正确的是( )
A.三个容器对水平桌面的压力相等
B.三个容器中,丙容器对水平桌面的压力最大
C.如果向乙容器中加人盐水,木块受到的浮力变大
D如果向丙容器中加人酒精,小球受到的浮力不变
6、(2013 新疆维吾尔)8.如右图所示,向盛水的烧杯中陆续加盐,并轻轻搅拌,鸡蛋将
A.下沉,浮力不变 B.上浮,浮力不变
C.下沉,浮力变小 D.上浮,浮力变大
7、(2013年浙江省舟山)12.端午节那天,小明发现煮熟的咸鸭蛋有的沉在水底,有的浮在水面(如图所示)。若甲的体积比乙小,则下列分析合理的是答案:
A.甲的质量比乙大 B.甲受到的浮力等于重力
C.甲的密度比乙大 D.乙受到的浮力大于重力
8、(2013山西中考物理)9、在水平桌面上,有两个相同圆柱形容器,内盛相等质量的盐水。将同一鸡蛋分别放人其中,鸡蛋静止时如图7所示。鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2,盐水对容器底部压强分别为p1和p2,则( )
A.F1> F2 p1>p2 B.F1= F2 p1>p2
C.F1< F2 p1=p2 D.F1= F2 p1=p2
9、(2013年中考呼和浩特)8.体积为60L的救生圈,所受重力为50N,体重为450N的林林同学在水中使用这个救生圈,当他处于静止状态时,下列判断正确的是答案:
A.人和救生圈没入水中,处于悬浮状态 B.人和救生圈漂浮,部分露出水面
C.人和救生圈沉入水底 D.以上情况都有可能
10、(鄂州市2013年)24.一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。已知酒精的密度是0.8×10³kg/m³,则物块在水中的状态及物块的密度是答案:
A.悬浮,1.0×10³kg/m³ B.漂浮,0.95×10³kg/m³
C.下沉,1.2×10³kg/m³ D.漂浮,0.90×10³kg/m³学科王
11、(2013年广州市)6.一下说法正确的是答案:
A.轮船的排水量是指满载货物时排开的水的体积
B.在水面以下的潜水艇是靠改变它所受的浮力大小来实现上浮和下沉的
C.飞机机翼上下表面产生的压强差就是它前进的动力
D.三峡船闸是世界上最大的人造连通器
12、(2013年福建省泉州市)19.把密度为0.6×103kg/m3、重为12N的木块放入水中,当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别是
A. 漂浮,F浮 >12N B. 漂浮,F浮 =12N
C. 沉底,F浮 <12N D. 沉底,F浮 =12N
13、现有量杯、小酒杯(能浮在量杯中的水面上)、水和形状不规则的小石块,通过实验测石块:①体积,②在水中受到的浮力,③质量,④在水中受到的压强。能完成的是
A.① B.①② C.①②③ D.①②③④
甲
乙
14、 (二0一三年东营市)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中处于漂浮状态,在乙杯中处于悬浮状态。下列判断正确的是
A.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度
C.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.鸡蛋在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力
15、(2013年丽水卷)如图所示“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为7000米级,是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器。“蛟龙号”载人深潜器在海水中匀速竖直下潜过程中,下列说法正确的是
第20题图
A.所受海水的压强增大 B.重力小于浮力
C.动能增大 D.重力是维持匀速下潜的原因
16、(2013连云港)图示为我国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器。2012年6月30日,“蛟龙号”成功 挑战7000m深度。不考虑海水密度的变化及水的阻力,关于“蛟龙号”的下列说法正确的是
A.下潜过程中所受压强增大 B.下潜过程中所受浮力增大
C.匀速下潜时,其重力大于浮力
D.下潜过程中没有被压扁,是因为舱内气体压强与舱外液休压强相等,
17、(2013年河南省)甲、乙两只完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水,将同一只鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处的位置如图7所示。则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大.
B.鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大
C.乙杯底部所受液体的压强较大
D.甲杯底部所受液体的压力较大
18、 (2013湖北省宜昌市)17.两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
二、填空题
1、(2013•沈阳)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”).
2、(2分)(2013•黑河)一艘排水量为3000吨的轮船在河水中航行,满载时船及所装的货物共重 N;当这艘轮船从河里驶入海里时,它排开水的体积 (选填“变大”、“变小”或“不变”).
3、(2013•岳阳)如图,自制潜艇模型下沉过程中受到水的压强将 (选填“增大”、“不变”或“减小”).当模型排开的水所受到的重力为0.2N时,它受到的浮力浮力为 N.
水
酒精
4、(2013乐山)如图所示,把一木块放入水中,静止时木块有的体积浸入水中,木块的密度为 kg/m3;如果把该木块放入密度为0.8×103 kg/m3的酒精中,静止时,如图所示。那么该木块下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒 的关系为p水 p酒 (填“大于”、“等于”、“小于”)。
5、用手把体积为5×10-4m3的球浸没在水中,球受到的浮力是
N,若该球重为8N,放手后这个球将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”).( g=10N/kg, ρ水=1.0×103kg/m3)
6、(2013年烟台)14.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投人水中可以漂浮,李子投入水中会下沉.漂浮的西瓜受一的浮力 李子受到的浮力,西瓜的密度 李子的密度.(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
7、(2013年陕西省)12、(4分)小华测的一个熟鸡蛋的质量是57.5,体积为55,起密度为 (计算结果保留两位小数).她将熟鸡蛋浸没在水中后,熟鸡蛋下沉,下沉过程受到的浮力 (选填“变大”、“变下”或“不变”).欲使熟鸡蛋悬浮,可向水中加 (选填“水”、“酒精”或“浓盐水”).当熟鸡蛋悬浮时,液体密度 熟鸡蛋的密度.
8、(南充市二0一三年)质量相等的两个均匀实心球甲和乙,它们的密度之比P甲:P乙=1:2,则它们的体积之比V甲:V乙= ;现将甲、乙两球放入盛有足够多的水的容器中,当它们静止时水对两球的浮力之比为F甲:F乙=6:5,则甲球的密度ρ甲= kg/m3(已知ρ水=1.0×103kg/m3。
9、(2013湖北省宜昌市)24.人的密度跟水差不多,约为1×103kg/m3。已知一成年男子的质是为70kg,该男子的体积约为______m3,当该男子漂浮在海面时,受到海水的浮力为_________N。(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
10、(2013•黑龙江)在物理课“造船比赛”中,把橡皮泥捏成碗形,可以漂浮在水面上,这是采用 的方法增大了排开水的体积,从而增大可利用的浮力.某同学用质量为20g的橡皮泥做成的船能漂浮在液面上,此时橡皮泥排开水的质量是 g.
三、作图、实验探究题
(2013年丽水卷)32.在“浮力的研究”实验中。
(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图甲所示。当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到浮力大小的变化是 。
第32题图
(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;③如图丁,把石块浸入盛满水的溢杯中,用该空烧杯承接从溢杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;④如图戊,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。
用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为 ,排出水的重力为 。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是 。
N
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
图13
(2013年河北省)33.由某种合金制成的两个大小不同的工艺品,其中一个实心,一个空心。小明为判定哪个是空心的,进行了如下实验。(已知ρ水 = 1.0 g/cm3,取g = 10 N/kg)
【实验过程】将下列实验步骤中空白处补充完整。
①用弹簧测力计测出小工艺品的重力G1 = 2 N。
②将挂在测力计下方的小工艺品浸没水中,小工艺品受到 个力
的作用,此时测力计的示数F1 = 1.6 N,则浮力F浮 = N。
③用测力计测出大工艺品的重力G2 = 3 N。
④如图13所示,将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中,测力计的示数
F2 = N。
(2013威海)23.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图19所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题.
A B C D E
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N.
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度 .
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为 kg/m3.
(2013龙岩)28.如图18所示,一生一熟两个鸡蛋,一起放入装有水的烧杯中,往水中边加盐边搅拌,观察到原来都沉底的鸡蛋有一个先浮出液面。
加盐后
图18
图19
(1)为了探究先浮出液面的是生鸡蛋还是熟鸡蛋,小东先用电子秤称出一个生鸡蛋的质量为 g(如图19),将这一鸡蛋煮熟冷却后再称出其质量为56.40g。通过测量还发现鸡蛋煮熟后体积几乎不变,说明鸡蛋煮熟后的平均密度 (填“变大”、“变小”或“不变”)。由此可判断:先浮出液面的是 鸡蛋,此鸡蛋未露出液面的上浮过程中,受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)重力。
(2)(2分)图18中,从烧杯侧面观察水中的鸡蛋,所看到的是鸡蛋正立的( )
A.放大的虚像 B.放大的实像
C.等大的虚像 D.等大的实像
(3)(2分)为测出鸡蛋的体积,小东进行如下操作:
①用电子秤称出空烧杯的质量m1;
②将溢水杯装满水,把鸡蛋轻轻放入溢水杯中并用烧杯接住溢出的水;
③用电子秤称出烧杯和溢出的水的总质量m2。
则鸡蛋体积的表达式V= (水的密度用ρ水表示)。
四.计算题
1、(2013年上海市)19.物体排开水的体积为,求它所受的浮力。
2、(2013南充)22.如图11所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中(g=10N/kg,ρ水1.0×103kg/m3,绳子重力不计)。求:
(1)木块此时受到浮力。
(2)木块的重力。
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。
3、(2013重庆)18、一条老年金鱼患上了浮鳔病,这种疾病使它沉到水箱底部浮不起来,它的主人给它穿上用软管制作而成的“救生衣”后,它重获新生,再次正常游泳。如果水箱内水深0. 8 m,金鱼和“救生衣”总质量0.2 kg, 金鱼悬浮在水中,如图14所示。请计算:(1)金鱼和“救生衣”受到的浮力是多少?
(2)水对水箱底部的压强是多少?
4、(2013湛江)20.仁爱礁是我国的固有领土,隶属我国海南省三沙市,中国公务船只定期在那里巡视,如图14所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船.
(1)该船以20km/h的速度匀速航行了5h,则航行的距离是多少?
(2)若该船的声呐探头距海面深度为10m,则该声呐探头受到海水的压强是多少?
(3)该船满载时排水量为5x106kg,则船受到的重力和浮力各为多少?
(海水密度为1.03x103kg/m3,g取10N/kg)
5、(江西省2013年)15用手将一个质量为500g边长为10cm的正方体物块浸没于水中,使物块上表面离水面20cm.
求:(1)正方体物块下表面受到的压强 (2)正方体物块上下表面受到的压力差
(3)放手后,正方体物块最终静止时受到的浮力g取10N/kg)
6、(雅安市二○一三年)如图23 所示, A、B 是两个完全相同的薄壁柱形金属容器, 质量为0. 5kg, 底面积为0. 01m2 , 容器高50cm, 分别装有2. 0 ×10 - 3m3 的水和3. 0 ×10 - 3m3 的酒精, 置于水平桌面上( ρ酒精= 0. 8 ×103 kg/m3 , g =10N/kg) 。求:
( 1) 水的质量;
( 2) A 容器对水平桌面的压强;
(3)A、B两容器底部所受的液体的压强
7、 (湖北省襄阳市2013年)29.一平底薄壁容器内装有3N的水,放在水平桌面上,容器与桌面的接触面积为20cm 2,容器 内水面高度10cm,则水对容器底的压力是_______。一个重为10牛的实心金属块,挂在弹簧秤下并浸入水中,当金属块体积的1/3浸入水中静止时,弹簧秤的示数为8牛,当把金属块全部浸入水中(未碰到杯底)时,弹簧秤的示数是 N。(g取10N/kg)
8、(2013•长沙)中国第一艘航母﹣﹣“辽宁舰”已于2012年10月正式服役,其最大吃水深度为10.5m(指最底部到水面的竖直距离),排水量达6.7×104t,舰载机50余架,它将为保护我国领土领海发挥重要的作用.(取ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)每次战机从甲板起降前,机组成员要对甲板进行地毯式排查.已知飞行甲板长300m,排查时人的行走速度约为1.5m/s,则船员从船头到船尾进行一次排查需要多长时间?
(2)当“辽宁舰”达到最大吃水深度时,其底部受到海水的压强为多大?
(3)当一架质量为20t的舰载机起飞后,航母排开海水的体积减小了多少?
9、(2013郴州)32. 把一块重为G=3.4N的矿石,挂弹簧测力计上,并把他浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,g取10N/kg。求:
⑴矿石浸没在水中时受到的浮力;
⑵矿石的体积;
⑶矿石的密度。
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