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“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<V铁排。根据公式 F浮=ρ液g V排。所以铁块受到的浮力大。故应选B。
“浮力”典例赏析
1．浸没在盐水中的鸡蛋（不沉底），所排开盐水的重力大约为（ ）
A．0．5N B．5N C．50N D．500N
思路解析：浸没在盐水中的鸡蛋将悬浮，因此鸡蛋的重力等于排开水的重力，而一个鸡蛋的重力大约为0．5N。
答案：A
2．把重5 N、体积为0．6cm3的物体投入水中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法正确的是（ ）
A．物体上浮，F浮=6N B．物体悬浮，F浮=5N
C．物体漂浮，F浮=5N D．物体沉在水底，F浮=6N
思路解析：假设体积为0．6cm3的物体能浸没于水中，则F浮=ρ液gV排=1．0g/cm3×10N/kg×0．6cm3=6N，大于物体自身的重力，因此物体最终漂浮于水面上，由漂浮条件可得F浮=G=5N。
答案：C
3．质量相同的木块和铝块都放入水中，木块浮在水面上，铝块沉入水底。它们受的浮力大小是（ ）
A．木块大 B．铝块大 C．一样大 D．无法比较
思路解析：此题无法直接用阿基米德原理比较木块的浮力和铝块的浮力，因为虽然木块体积大于铝块的体积，但由于漂浮在水面上，它在水下部分的体积与铝块的体积无法直接比较。此题可将相同的质量（重力）作为比较的桥梁，利用浮沉条件中浮力与重力的关系得出结论。木块在水中受的浮力等于木块的重力，铝块受到的浮力小于铝块的重力，而木块与铝块的重力相等，所以木块受的浮力大于铝块受的浮力。
答案：A
4．如图1所示，体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉，在甲露出水面之前，关于它们所受浮力的说法正确的是（ ）
图1
A．甲受到的浮力大 B．乙受到的浮力大
C．丙受到的浮力大 D．甲、乙、丙受到的浮力一样大
思路解析：三球体积相同，由图示可以知道，甲乙丙排开的液体体积相同，所受浮力也一定相同。之所以甲上浮，是因为甲的浮力大于重力；乙悬浮说明了它受到的浮力等于它的重力；丙下沉说明它受到的浮力小于它的重力。所以D正确，ABC错。
答案：D
5．若要质量相等的铜块和铁块所受浮力相等，要把它们放在（ ）
A．水中 B．酒精中 C．水银中 D．盐水中
思路解析：质量相等的铜块、铁块体积不等，若放到A、B、D中，都要下沉，排开液体的体积不等，浮力不等，只有放到水银中才能漂浮（水银的密度较铜、铁的大），浮力等于重力，故C是正确的。
答案：C
6．完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静止的过程中，其浮力大小的变化情况是（ ）
A．浮力不断变大，但小于重力
B．浮力不变，但浮力大于重力
C．浮力先大于重力，后小于重力
D．浮力先不变，后变小，且始终大于重力直至静止时，浮力才等于重力
思路解析：浸没后物体排开液体的多少不再改变，浮力大小与物体在液体内深度无关。因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变。当球露出水面的过程中，它排开液体的体积逐渐变小，浮力开始变小。当浮力等于重力时，球静止在水面上，呈漂浮状态。
答案：D
7．由同种物质做成的实心正方体，放在水中后有1/3部分露出水面，现将露出水面的部分切去，则剩余的部分（ ）
A．将有部分露出水面 B．将悬浮在水中
C．将下沉入水底 D．将有1/2部分露出水面
思路解析：假设将露出水面的部分切掉后，正方体仍保持原来的位置不动，那它受到的浮力也将不变，但此时它的重力已减小，小于它的浮力，当它受到的浮力大于重力时，它将上浮。由于切割后它的密度是不变的，因此它排开液体的体积占总体积的比例是不变的。
答案：A
8．在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线”，又称“载重线”，如图2所示。其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系是（ ）
图2
A．浮力增大，ρ1＝ρ2 B．浮力减小，ρ1＝ρ2
C．浮力不变，ρ1>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'<F浮,所以潜艇会上浮。在露出海面前,潜水艇排开液体的体积不变,所受浮力不变。
[第75页 第9题] (2012宁夏,28,5分)跳水运动员入水的过程中,他所受浮力F随深度h变化的关系如图所示,其中正确的是( )
说明理由:_________________________________________________________________ 。
[答案] A 选择理由:跳水员没入水中之前。V排与h成正比,当浸没后,因V排不变,所以F不变。
[解析] 本题无解析
[第75页 第10题] (2013广东茂名,24,2分)如图所示,重为G的物体漂浮在水面上,作出物体受到的重力和浮力的示意图。
[答案] 如图所示
[解析] 漂浮的物体所受的重力和浮力二力平衡,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,以重心为作用点,竖直方向上画两个大小相等、方向相反的力即可。
[第75页 第11题] (2014广东,23,6分)建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示。建筑隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。
设某一节密封长方体沉管的长、宽、高分别是180 m、35 m、10 m,总质量为6×107 kg。(海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮=______N。
(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将______。当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为______kg,此时其下表面受到海水的压力等于______N。
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请用浮力的知识来解释其原因。答 。
[答案] (1)6×108(2分)
(2)增大 3×106 6.3×108(每空1分,共3分)
(3)此时密封沉管的下表面没有与海水接触,不再受到海水向上的压强,向上压力为零,所以密封沉管不会再上浮(1分)
[解析] (1)密封沉管漂浮在海面上,所受浮力等于其所受重力大小,F浮=G=mg=6×107 kg×10 N/kg=6×108 N。
(2)根据p=ρgh可知密封沉管在下沉过程中下表面受到海水的压强随海水深度的增加而增大。
密封沉管刚好浸没在海水中时,所受浮力F浮=G沉管+G海水即m排=m沉管+m海水,m海水=m排-m沉管=ρ海水V排-m沉管=1.0×103 kg/m3×(180×35×10)m3-6×107 kg=3×106 kg。
沉管下表面受到海水的压力:
F=pS=ρ海水ghS=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 m×(180×35)m2=6.3×108 N。
(3)见答案。
[第75页 第12题] (2014广西南宁,26,7分)某实验小组在“探究浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是否有关”的实验中,记录的实验数据如下表所示。
实验
次数
液体的密度
ρ/(g·cm-3)
排开液体的
体积V/cm3
物体的
重力G/N
弹簧测力计
的示数F/N
浮力
F浮/N
1
0.8
50
0.70
0.30
0.40
2
1.0
50
0.70
0.20
0.50
3
1.2
50
0.70
0.10
0.60
4
1.0
60
0.84
0.24
0.60
5
1.0
70
0.98
①
0.70
(1)在第5次实验中,弹簧测力计的示数如图所示,则表格中①处的数据应为______。
(2)分析对比第1、2和3三次实验数据,得出结论一:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体所受的浮力就越______。
(3)分析对比第______三次的实验数据,得出结论二:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(4)综合结论一和结论二,得出探究结论:__________________________________越大,物体受到的浮力就越大。
(5)小明联想到质量等于密度与体积的乘积,由此推想:物体排开液体的____越大,所受的浮力就越大。
(6)小燕又联想到物体的______与______成正比,深入分析处理数据后,可以得出进一步的结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
[答案] (1)0.28 (2)大 (3)2、4和5 (4)物体排开液体的体积和液体的密度 (5)质量 (6)重力 质量
[解析] (1)由题图可知弹簧测力计示数为0.28 N。则表格①中数据为0.28。(2)分析表格中的数据可以看出排开液体的体积相同时浮力随液体密度变大而变大。(3)实验要控制液体密度相同,所以选择液体密度相同的2、4、5三组实验。(4)归纳(2)(3)的实验结论得出物体排开液体的体积和液体的密度越大,物体受到的浮力就越大。(5)根据m=ρV进行猜想。(6)根据G=mg进行猜想。
[第75页 第13题] (2014广东广州,20)悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为3×106 kg(g取10 N/kg,海水的密度取1×103 kg/m3)。
(1)在图上画出潜艇的受力示意图(以点代替潜艇)。
(2)潜艇排开海水的体积是多少?
(3)潜艇所受浮力多大?
(4)潜艇所受重力多大?
[答案] (1)如图所示
(2)3×103 m3
(3)3×107 N
(4)3×107 N
[解析] (1)根据悬浮条件,潜艇所受的重力和浮力相等。
(2)因为悬浮时,潜水艇排开海水的质量m=3×106 kg
由密度公式ρ=得
V===3×103 m3。
(3)由阿基米德原理得
F浮=G排=mg=3×106 kg×10 N/kg=3×107 N。
(4)因为潜艇现在处于悬浮状态
所以G艇=F浮=3×107 N。
[第76页 第1题] (2014四川成都A,14,2分)关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.浸在水中的物体,体积越大,受到的浮力越大
B.静止在水中的物体,受到的浮力等于自身重力
C.漂浮在水面上的物体,受到的浮力可能大于自身重力
D.在水中向下运动的物体,受到的浮力可能大于自身重力
[答案] D
[解析] 浸在水中的物体受到的浮力与物体排开水的体积有关,排开水的体积不等同于物体的体积,A项错误;自由静止在水中的物体,受到的浮力等于自身重力,如果受到外力约束而静止,则浮力不等于重力,B项错误;根据漂浮条件,漂浮在水面上的物体,受到的浮力等于自身重力,C项错误;浮力大于自身重力的物体,也可能由于其他外力的作用或惯性而在水中向下运动,D项正确。所以选D。
[第76页 第2题] (2014北京,14,2分)桌面上甲、乙两个圆柱形容器中分别装有水和酒精,实心木球和实心铁球的体积相等,如图所示。水、酒精、木球和铁球的密度分别为ρ水、ρ酒精、ρ木和ρ铁。将木球放入水中、铁球放入酒精中,静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2。下列判断中正确的是( )
A.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1>F2
B.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1<F2
C.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F1=F2
D.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F1<F2
[答案] B
[解析] 分析选项可知,ρ木<ρ水,ρ酒精<ρ铁,因此可判断:木球放在水中处于漂浮状态,依据受力分析有:F1=G木=。铁球放在酒精中处于沉底状态,依据阿基米德原理有:F2=ρ酒精gV铁 。因为V木=V铁,所以若ρ木>ρ酒精,则F1>F2,若ρ木<ρ酒精,则F1<F2,故B正确。
[第76页 第3题] (2014黑龙江哈尔滨,26,2分)在家庭实验室中,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲;向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙;再加盐鸡蛋漂浮如图丙。三种情况下,各物理量间的关系正确的是(鸡蛋质量不变)( )
A.液体的密度ρ甲=ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
C.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙
D.液体对容器底的压强p甲=p乙>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,乙杯中鸡蛋悬浮,则所受浮力F乙=G,丙杯中鸡蛋漂浮,则所受浮力F丙=G,故三种情况下,鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙,又根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可得,三种情况下鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙,故选项B错误,选项C正确;根据液体压强公式p=ρgh可知,当液体深度不变时,液体压强随液体密度的增大而增大,即p甲<p乙,故选项D错误。
[第76页 第4题] (2013河南,14,2分)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
[答案] C
[解析] 从图中可以看出:同一个鸡蛋在甲液体中处于悬浮状态,在乙液体中处于漂浮状态。根据浮沉条件可以判断出:悬浮和漂浮时鸡蛋自身重力与受的浮力大小相等,因为同一个鸡蛋的重力相同,所以在甲、乙中受到的浮力也相同,所以A项错误;根据阿基米德原理F浮=G排,两次F浮相同,所以G排相同,则可以判定m排相同,所以B项错;根据密度与浮沉的关系特点可以判断鸡蛋的密度与甲液体的密度相同,而小于乙液体的密度,所以ρ甲<ρ乙;两杯液面相平则h甲=h乙;根据p=ρgh判断杯底受到液体的压强大小,p甲<p乙,所以C项正确;两杯底面积相同,受的压力大小根据F=pS可知:F甲<F乙,所以D项错。
[第76页 第5题] (2013重庆B,8,3分)如图所示,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.如果向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力变大
D.如果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变
[答案] A
[解析] 根据浮沉条件知,乙容器中的木块漂浮,木块受到的浮力等于重力,丙容器中的小球悬浮,受到的浮力等于重力,根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于其排开水的重力,所以在乙容器和丙容器中木块和小球的重力和它们排开水的重力相等,所以甲、乙、丙三个容器总重相同,对桌面压力相等,A项正确,B项错误;向乙容器中加入盐水,木块仍漂浮,所受浮力不变,C项错误;向丙容器中加入酒精,混合液体的密度变小,小球将下沉,根据F浮=ρ液V排g,知小球所受浮力变小,D项错误,所以选A。
[第76页 第6题] (2013内蒙古呼和浩特,8,3分)体积为60 L的救生圈,所受重力为50 N,体重为450 N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( )
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
[答案] B
[解析] 假设救生圈浸没在水中,则救生圈所受到的浮力为:F浮力=ρgV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m3=600 N;G=G人+G圈=450 N+50 N=500 N<F浮力;并且人在水里也受到水的浮力,也排开一部分水,所以,人和救
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