1、1课时训练 12 浮力及其应用基础过关一、选择题1.下列关于浮力的说法正确的是 ( )A.轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大B.悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力C.阿基米德原理说明物体所受的浮力大小等于物体的重力D.鸡蛋放入清水中沉在杯子底部,是因为鸡蛋在清水中不受浮力2.2017台州用图 K12-1 中的实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中,下列说法正确的是 ( )图 K12-1A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大C.物块浸入水中越深,图乙中左侧弹簧测力计的示数越大D.通过计算可知实验所用物块的密度为
2、 2103 kg/m33.2017株洲如图 K12-2 所示,将薄壁玻璃杯倒扣在水面上,漂浮时玻璃杯露出水面的高度为 h1,杯子中空气柱的高度为 h2。水的密度为 ,玻璃杯的横截面积为 S,g 为已知常量,则玻璃杯受到的重力为 ( )图 K12-2A.gsh 1B.gSh 2C.gS (h1+h2)D.gS (h2-h1)4.一枚重量为 G 的鸡蛋悬浮在盐水中,如图 K12-3 甲所示。往盐水中持续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力 F 随时间 t 变化2的图像可能是图乙中的( )图 K12-35.如图 K12-4 甲所示,烧杯中装有某种液体, A 为圆柱形木块,用外力 F 缓慢将 A 压入其中, h
3、 表示木块的下表面到液面的距离,图乙中关于木块所受浮力 F 浮 和 h 的关系图像正确的是 ( )图 K12-46.如图 K12-5 所示,把体积为 300 cm3、密度为 0.8103 kg/m3的木块浸没在水中放手,木块先上浮,最终漂浮于水面,则下列说法错误的是( g 取 10 N/kg) ( )图 K12-5A.木块浸没在水中受到的浮力是 3 NB.木块上浮过程中,露出水面前受到的浮力不变C.木块浸没与木块漂浮时,水对容器底部的压强一样大D.如果把漂浮木块露出水面部分切去,余下部分仍将漂浮7.将两个完全相同且质量分布均匀的木块分别按如图 K12-6 所示的方法放入甲、乙两个相同的水槽内,
4、放入前两水槽内水面相平,且水足够深。已知 木 水 ,则放入木块后(水未溢出),下列说法正确的是 ( )3图 K12-6A.甲水槽内的木块受到的浮力大B.乙水槽底部受到水的压强大C.甲水槽内木块排开水的体积大D.两水槽内木块排开水的体积相等8.如图 K1 2-7 所示, a、 b 是两种物质质量与体积的关系图像,分别用 a、 b 两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。松手稳定后 ( )图 K12-7A.乙漂浮,乙受到的浮力小B.甲漂浮,甲受到的浮力大C.乙下沉,甲受到的浮力大D.甲下沉,乙受到的浮力大9.2018淄博如图 K12-8 所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯
5、中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球 A 和 B 分别放入溢水杯中。则下列 说法错误的是 ( )图 K12-8A.小球 A 的质量小于小球 B 的质量B.小球 A 受到的浮力等于小球 B 受到的浮力C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强D.水对甲杯底的压强等 于水对乙杯底的压强10.建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,核潜 艇是海军的战略重器,如图 K12-9 是我国 094 型战略核潜艇,关于它在海中状态的有关分析正确的是 ( )4图 K12-9A.上浮过程中所受浮力逐渐增大B.悬浮时所受浮力等于重力C.悬浮和漂浮时所受的浮 力相等D.漂浮和悬浮时排开海水质量相等二、填空题
6、11.2018广东我国最新研发的 63A 式轻型水陆两栖坦克的质量为 24 t,它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为 8 m2,对地面的压强为 Pa;坦克的前部和后部各装有一个浮控箱,当坦克在水面上浮渡时,它受到的浮力是 N,排开水的体积为 m 3。( 水 =1.0103 kg/m3,g 取 10 N/kg ) 12.20 18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 ,那么木球受到的14浮力为 N,木球的密度为 kg/m 3。(g 取 10 N/kg) 13.2018齐齐哈尔如图 K12-10 甲所示的平底薄壁玻璃杯的底面积为 30 cm2,装
7、满水后水深 0.1 m。如图乙所示,现将一个体积为 50 cm3的木块缓慢放入水中,静止后有 的体积露出水面。则图乙中水对杯子底部的压强是 Pa,木25块的密度是 g/cm 3。( g 取 10 N/kg) 图 K12-10三、实验探究题14.2018衡阳为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图 K12-11 所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。5图 K12-11(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图
8、甲乙丙),在此过程中,弹簧测力计示数: F 甲 (选填“大于” “等于”或“小于”) F 丙 。 (2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示)可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为N,此时浮力的测量数值比真实数值将 (选填“偏大”或“偏小”)。 15.2017岳阳图 K12-12 是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。图 K12-12(1)如图甲所示,物体重 N。 (2)如图乙所示,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为 3.2 N,物体受浮力的大小为 N。 (3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体受浮力的大小与 有关。 (4)若要探究物体所受浮力大小与物
9、体的密度是否有关,应选择图 K12-13 中 (选填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出他们所受浮力的大小来进行比较。 图 K12-13四、计算题16.2018邵阳某次物理活动举行了“造船”比赛,他们用的材料是密度为 1.5103 kg/m3的橡皮泥,其中王强同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥,它的底面积为 1.010-3 m2、高为 0.2 m,最后造 出了最大排水体积为6.010-4 m3的小船。求:( g 取 10 N/kg)(1)王强同学所选橡皮泥的质量。6(2)橡皮泥对桌面产生的压强。(3)王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力。17.2018安顺如图 K12-1
10、4 所示,重为 10 N 的长方体木块静止在水面上,浸入水中的体积占木块总体积的 。( g 取4510 N/kg)(1)求木块所受到的浮力大小。(2)若木块下表面所处的深度为 0.2 m,求木块下表面受到水的压强。(3)若要将木块全部浸入水中,求至少需要施加多大的压力。图 K12-147能力培优18.2018十堰将一底面积为 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 K12-15 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
11、N。( g 取 10 N/kg)图 K12-1519.2018攀枝花将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有 72 g 水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有 64 g 酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为 N,合金块的密度为kg/m 3。( 酒精 =0.8103 kg/m3,g 取 10 N/kg) 20.2018广西北部湾如图 K12-16 所示,桌子上有一个底面积为 210-2 m2、内盛有某液体的圆柱形容器,物块 A(不吸液体)漂浮在液面上,则物块 A 的密度 (选填“大于” “小于” “等于”)液体的密度,若物块 A 的密度为0.5103 kg/
12、m3,体积为 410-4 m3则物块 A 的质量为 kg。现用力压物块 A,使其缓慢向下,直到恰好浸没在液体中(液体未溢出),此时液体对容器底部压强增大了 80 Pa,则该液体的密度为 kg/m 3。( g 取 10 N/kg) 图 K12-1621.2018福建 B 卷如图 K12-17 所示,薄壁圆柱形容器 A、 B 放在水平桌面上,分别盛有不同的液体。 A、 B 的底面积之比 SAS B=2 1,液面的高度之比 hAh B=3 2,液体对两个容器底部的压力大小相等。现将完全相同的两小球分别放入两容器中,液体均未溢出。静止时, A 中的小球悬浮, B 中的小球 (选填“漂浮” “悬浮”或“
13、沉底”), A、 B 两容器底部受到液体的压强之比 pAp B= 。 8图 K12-1722.2018安徽重为 200 N 的方形玻璃槽,底面积为 0.4 m2,放在水平台面上,向槽中加水至水深为 0.3 m。( g 取 10 N/kg,玻璃槽的侧壁厚度不计)(1)求水对玻璃槽底部的压强和槽底对水平台面的压强。(2)将边长为 20 cm 的正方体物块轻轻放入水中,如图 K12-18 乙所示,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为 5 cm,求该物块的密度。(3)如图丙所示,用力 F 垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为 2 cm 并保持静止,求此时力 F 的大小。图 K12-18
14、9参考答案1.B 2.D3.D 解析 物体漂浮时,所受浮力等于重力,即 F 浮 =G ;由图可知,玻璃杯排开水的体积为 V 排 =(h2-h1)S,G=F 浮 =G 排=gV 排 =gS (h2-h1),故选 D。4.A 解析 鸡蛋悬浮在盐水中,说明它受到的浮力与重力相等;往盐水中持续均匀缓慢加盐,使盐水密度变大,鸡蛋受到的浮力增大,它将会上浮,直至漂浮在水面上,浮力又等于自身的重力,此后,再加盐 ,只能使鸡蛋露出水面的体积更大一些,但鸡蛋仍是漂在水面上,浮力仍等于重力,综合以上分析,只有 A 正确。5.C 6.C 7.D 8.A 9.B 10.B11.3104 2.4105 2412.30
15、0.7510313.1103 0.614.(1)等于 (2)1.2 偏大解析 (1)图甲中, F 甲 =G 物 +G 支架 +G 空杯 ,图丙中, F 丙 =G 物 -F 浮 +G 支架 +G 空杯 +G 排水 ,根据阿基米德原理可知, F 浮 =G 排水 ,所以 F 丙 =G 物 +G 支架 +G 空杯 =F 甲 。(2)F 浮 =F 丁 -F 丙 =4.4 N-3.2 N=1.2 N;在图丁中,金属块离开水面时表面会粘有少量水,使弹簧测力计示数偏大,即使测得的浮力偏大。15.(1)4.2 (2)1 (3)液体的密度 (4)C、D16.解:(1)橡皮泥的质量 m=V=Sh= 1.5103 k
16、g/m31.010-3 m20.2 m=0.3 kg。(2)橡皮泥对桌面产生的压强 p= = = = =3103 Pa。FSGSmgS0.3kg10N/kg1.010-3m2(3)最大排水时受到的浮力为 F 浮 =G 排水 = 水 V 排 g=1.0103 kg/m36.010-4 m310 N/kg=6 N。17.解:(1)由图可知,木块漂浮在水面上,所受浮力等于重力, F 浮 =G=10 N。(2)木块下表面受到水的压强 p= 水 gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2000 Pa。(3)当木块漂浮在水面上时,排开水的体积V 排 1= = =110-3 m3,F浮 1
17、水 g 10N1.0103kg/m310N/kg则木块的体积 V 木 = V 排 1= 110-3 m3=1.2510-3 m3,54 54木块浸没在水中时,排开水的体积 V 排 2=V 木 =1.2510-3 m3,木块浸没在水中时,所受浮力 F 浮 2= 水 V 排 2g=1.0103 kg/m31.2510-3 m310 N/kg=12.5 N,10则要使木块浸没在水中,需要加的压力 F=F 浮 2-G=12.5 N-10 N=2.5 N。18.15 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=9 cm;水的深度为 9 cm 到 16 cm 时,木块一直处于漂浮,
18、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,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 =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=
19、15 N-9 N=6 N。19.0.64 0.9103解析 该合金块放在水中时,受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 水 g=7210-3 kg10 N/kg=0.72 N;该合金块放在酒精中时,受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 酒精 g=6410-3 kg10 N/kg=0.64 N;由以上可知,合金块在酒精中受到的浮力小于在水中所受的浮力,而合金块的重力不变,所以合金块放入酒精中是沉底的,则合金块的体积 V=V 排酒精= = 810-5 m3,排开水的体积 V 排水 = = =7.210-5 m3,因为排开水的体积小F浮 酒精 g 0.64N0.8103kg/m310N/kg F浮 水 g
20、 0.72N1103kg/m310N/kg于排开酒精的体积,所以合金块在水中漂浮,则物体受到的重力等于在水中受到的浮力,即 G=F 浮 =0.72 N,则合金块的密度 = = = =0.9103 kg/m3。mVGgV 0.72N10N/kg810-5m320.小于 0.2 0.910321.漂浮 1 2解析 液体 的体积之比为 = = = ,VAVBSAhASBhB231231由于液体对两个容器底部的压力大小相等,则根据 F=G=mg 可知 mA=mB,所以液体密度之比 = = = 。由于 A 中的小球悬 A BmAVAmBVBVBVA13浮,根据悬浮条件可知 球 = A;所以 球 B,根据
21、物体的浮沉条件可知, B 中的小球漂浮。将完全相同的两小球分别放入两容器中,液体均未溢出,则液体对容器底部的压力等于液体的重力和小球的重力之和,所以液体对容器底部的压力相等,即 FA=FB;根据 p= 可得, pAp B= = = =1 2。FS FASA FBSBFAFB SBSA11 1222.解:(1)水对玻璃槽底部的压强 p 水 = 水 gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.3 m=3103 Pa;槽底对水平台的压强 p 槽 = = = = =3.5103 Pa。F压SG总SG槽 + 水 ShgS 200N+1.0103kg/m30.4m20.3m10N/kg0.4m2(2)
22、因为物块漂浮,所以 F 浮 =G 物 ,即 水 gV 排 = 物 gV 物 ,又因为物体边长为 20 cm,露出水面的高度为 5 cm,所以 =V排V物= = = , 联立解得 物 = 水 = 1103 kg/m3=0.75103 kg/m3。 S物 h浸S物 h物 h浸h物 20cm-5cm20cm34 34 34(3)因为物体边长为 20 cm,此时露出水面的高度为 2 cm,所以 V 排 =S 物 h 浸 =0.2 m0.2 m(0.2 m-0.02 m)=7.210-3 m3,11此时受到水的浮力 F浮 = 水 gV 排 =1.0 103 kg/m310 N/kg7.210-3 m3=72 N,V 物 =(0.2 m)3=810-3 m3,G 物 = 物 gV 物 =0.75103 kg/m310 N/kg810-3 m3=60 N。此时物体受力平衡,所以 F+G 物 =F浮 ,则 F=F浮 -G 物 =72 N-60 N=12 N。
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