备战2021年中考科学精讲精练专题18:浮力(含答案解析)
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1、专题专题 1818 浮力浮力 【知识点回顾】【知识点回顾】 考点考点1 知道浮力的概念知道浮力的概念 1浮力 浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)_称作浮力。 2方向:_。 3 产生原因: 物体上下表面受到的液体(或气体)的_, 浮力是液体(或气体)给物体的压力的合力。 考点考点2 描述阿基米德原理描述阿基米德原理 1内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它_。 2公式:F浮G排_。 由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。 浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重有什么关系? 考点 3 直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单的计算 有关浮力的分析与计算 1阿基米
2、德原理:F浮G排_。 2称重法:F浮_,其中 F 为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。 注意:称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。 3平衡条件法:_,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。 考点考点4 认识物体浮沉条件认识物体浮沉条件 1物体在液体中的浮沉条件 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F浮G F浮G F浮G F浮G F浮NG 实 心 体 液物 液物 液物 V排V物 液物 V排V物 液物 处于动态(运动状态不断改变), 受力不平衡 是“上浮”过程 的最终状态 可以停留在液 体的任何深度 处 是“下沉”过 程的最终状 态 处于静态,受平衡力作用 2.浮沉条件的应用:
3、潜水艇是通过改变_来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的 _条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是_ 条件。 考点 1 1.向上托起的力 2.竖直向上 3.压力差 考点 2 1.排开的液体所受的重力 2.液V排g 考点 3 1.液V排g 2.G物F 3.F浮G物 考点 4 2.自身的重力 漂浮 悬浮 【例题精析】【例题精析】 例 1 (2020台州)如图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶 段是( ) A B C D 【解答】解: 运动员从入水到露出水面的过程中,水的密度不变; 是入水过程,排开水的体积增大,由 F浮水gV排可
4、知运动员受到水的浮力不断增大; ,运动员浸没在水中,其排开水的体积不变,所受浮力不变; 是露出水面的过程,运动员排开水的体积减小,所受浮力减小,故 A 正确,BCD 错误。 故选:A。 例 2 (2020金华)如图为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。该过程中气泡密度和 受到浮力的变化情况,叙述正确的是( ) A密度和浮力都不变 B密度和浮力都变大 C密度变小,浮力不变 D密度变小,浮力变大 【解答】解:金鱼吐出的气泡在水中上升的过程中,所处深度减小,受到的液体压强变小,故气泡体积 增大,而气泡内空气的质量不变,由 = 可知,密度变小; 气泡上升时,体积变大,则排开水的体积变大
5、, 所以由 F浮gV排可得:气泡受到水的浮力变大。 故 ABC 错误,D 正确。 故选:D。 例 3 (2020舟山)如图是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确 的是( ) A战斗机从甲板上起飞后,航母受到的浮力变小 B航母能浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力 C甲板上的战斗机受到的重力与战斗机对甲板的压力是一对平衡力 D甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力 【解答】解:A战斗机从甲板上起飞后航母的重力减小了,航母漂浮所受的浮力等于自身的重力,所 以航母受到的浮力变小,故 A 正确; B、由物体的浮沉条件知,漂浮的航母所受的
6、浮力等于自身的重力,故 B 错误; C、甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力是一对平衡力,故 C 错误; D、战斗机对甲板的压力与甲板对战斗机的支持力是一对相互作用力,故 D 错误。 故选:A。 例 4 (2019广州)两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球分别轻轻放入两杯液体,最 后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,甲、乙所受浮力相比( ) A甲所受浮力更大 B乙所受浮力更大 C甲、乙所受浮力一样大 D不知道液体密度无法比较浮力大小 【解答】解:根据阿基米德原理可知:F浮甲G甲排,F浮乙G乙排, 已知甲、乙排开液体的重力相等,所以 F浮甲F浮乙。 故选:C。
7、 例 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,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积露出水面。下列叙述中,错误的是( ) 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 0.6 克/厘米 3 【解答】解: A、木块上浮过程中,露出水面前,水的密度一定,排开水的体积不变,根据公式 F浮水gV排可知, 木块所受浮力不变;故 A 正确; B、在露出水面之前,木块处于上浮过程中,根据浮沉条件可知:木块所受浮力大于木块的重力;故 B 正确;
8、 C、因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积,所以,木块浸没时水的深度大于木块漂 浮时水的深度,则根据 p水gh 可知,木块浸没时水对烧杯底的压强较大;故 C 错误; D、木块最后漂浮,且有五分之二体积露出水面, 则根据漂浮条件可得:F浮G木; 结合阿基米德原理和重力公式可得:水gV排木gV木, 所以,木= 排 木 水= (12 5)木 木 1.0g/cm30.6g/cm3;故 D 正确。 故选:C。 例 6 (2019庆阳)一长方体铁块按图所示,从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置,能大致反映 铁块下降过程中所受浮力的大小 F浮与铁块下表面浸入液体深度 h深关系的图象是(
9、) A B C D 【解答】 解: 当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中, 物体排开液体的体积在逐渐变大, 液体密度不变,因为 F浮液V排g,所以物体受到的浮力变大;而当物体浸没以后,再向水中下沉的时 候,物体排开液体的体积不再发生变化,所以物体受到的浮力不变。由此可知物体受到的浮力先变大后 不变。 故选:C。 例 7 (2020绍兴)小敏将质量为 20 克,体积为 25 厘米 3 的塑料块放入水平平衡的容器内(图甲) ,放手 后容器右端下降。撤去塑料块,往容器内缓慢倒入一定量的水,使容器再次水平平衡(图乙) ,将该塑料 块轻轻放入图丙所示位置, 放手后容器最终将 水平平衡 (选填
10、“左低右高”, “左高右低”或“水平平衡”) 。 此时,塑料块所受浮力为 0.2 牛。 【解答】解:塑料块的密度 = = 20 253 =0.8g/cm3, 由 水可知,放手后塑料块会漂浮在水中, 因液体内部朝各个方向都有压强,且在同一深度液体向各个方向的压强相等, 所以,由 p= 的变形式 FpS 可知,容器底部受到的压力相等,则放手后容器最终将水平平衡; 此时,塑料块所受浮力 F浮Gmg20 10 3kg 10N/kg0.2N。 故答案为:水平平衡;0.2。 例 8 (2019绍兴)小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。 (1)将一长方体金属块横放,部分体积浸入
11、水中时,在液面所对的烧杯壁作一标记线,读出弹簧测力计 的示数 F甲(如图甲)为 1.6 牛;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当 水面与标记线相平 时,读 出弹簧测力计示数 F乙(如图乙) 。比较发现 F乙F甲,小敏得出:浸没前物体受到的浮力与浸入深度无 关。 (2)图中两种状态时,金属块底部受到水的压强 p甲 小于 p乙(选填“大于”、“等于”或“小于”) 。 【解答】解: (1)弹簧测力计的分度值为 0.2N,示数 F甲为 1.6N; 在液体密度一定时,物体受到的浮力与排开液体的体积成正比,故当水面与标记线相平时,即控制排开 液体体积不变,读出弹簧测力计示数 F乙,比较发现 F乙F甲,得出:浸
12、没前物体受到的浮力与浸入深 度无关。 (2)图中两种状态时,h乙h甲,根据 pgh 知金属块底部受到水的压强 p甲小于 p乙; 故答案为: (1)1.6;水面与标记线相平; (2)小于。 例 9 (2019台州)如图是探究浮力大小影响因素的实验。 (1)丁图中圆柱体所受浮力为 5 牛。 (2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,可以探究浮力大小跟 液体的密度 的关系。 (3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,还应进行的实验操作是 测出空桶的重力、小桶和溢出 液体的总重力 。 【解答】解: (1)由甲知,圆柱体的重力 G6N;由图甲、丙知,圆柱体浸没在水中后所受浮力 F浮GF6N 1N5N;丁
13、图中圆柱体排开水的体积不变,则所受浮力仍然为 5N; (2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,可以探究浮力 大小跟液体的密度的关系; (3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,需要测量的量有四个:物体重力、物体浸在液体中时弹 簧测力计的示数、 空桶的重力、 小桶和溢出液体的总重力; 所以还应进行的实验操作是测出空桶的重力、 小桶和溢出液体的总重力; 故答案为: (1)5; (2)液体的密度; (3)测出空桶的重力、小桶和溢出液体的总重力。 例 10 (2020湖州)2019 年 12 月 17 日,由我国自主建造的第一艘国产航母山东舰(如图甲) ,正式
14、交 付海军。该舰标准排水量为 5 万吨,可同时停放 36 架歼15 舰载机。若每架舰载机质量为 25 吨。 (海 水的密度取 1.03 103千克/立方米) (1)舰载机起飞时(如图乙) ,以舰载机为参照物,航母是 运动 的。 (选填“运动”或“静止”) (2)在标准排水量时,航母所受的浮力为 5 108N 。 (3)当 36 架舰载机全部飞离航母后、航母排开海水的体积减少了 873.8 立方米。 (结果保留一位小 数) 【解答】解: (1)舰载机起飞时,航母与舰载机的位置不断变化,载机为参照物,航母是运动的; (2)航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力: F浮G总m排g5 107
15、kg 10N/kg5 108N; (3)物体所受重力与质量成正比,36 架舰载机全部飞离航母后,排开海水所受重力减小值:m排m 舰载机36 2.5 104kg9.0 105kg, 由密度公式 = 得, 航母排开海水的体积减少:V= 排 海水 = 9.0105 1.03103/3 873.8m3。 故答案为: (1)运动; (2)5 108N; (3)873.8。 【习题巩固】【习题巩固】 一选择题(共一选择题(共 17 小题)小题) 1将体积不同、材料不同的甲乙两实心小球,分别轻轻放在水中,两球静止时如图所示,甲浮在水面,乙 沉底,已知甲的体积比乙小,则下列说法正确的是( ) A甲的质量比乙大
16、 B甲受到的浮力等于重力 C甲的密度比乙大 D乙受到的浮力等于重力 【解答】解: (1) 甲球漂浮, 则甲受到的浮力等于重力; 乙球沉底, 则乙受到的浮力小于重力, 乙球沉底, 甲球漂浮, 所以乙球的密度大于水的密度,甲球的密度小于水的密度,则可知甲的密度比乙小,即 甲乙,故 B 正确,CD 错误; (2)已知甲的体积比乙小(即 V甲V乙)且 甲乙,由 mV 可知,甲的质量比乙小,故 A 错误; 故选:B。 2小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示;再 将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力 F 随提起高度 h 变化的图象,如图
17、乙所 示。不考虑液面变化。根据该图象可以得出的正确结论是( ) A物体的质量是 25g B物体的密度为 3.5 103kg/m3 C物体浸没在液体中时,受到的浮力大小为 0.1N D浮力的大小总是随着浸入深度的增加而变大 【解答】解:将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中: 在金属块浸没在液体中的过程中,受到的浮力大小不变,测力计示数不变; 在开始离开液面的过程时(h2cm) ,排开液体的体积变小,受到的浮力变小,测力计示数变大; 当物体全部离开液面时(h4cm) ,受到的浮力为 0,测力计示数为金属块的重力, A、由图可知,金属块的重力 0.35N, 金属块的质量: m= = 0.35 10
18、/ =0.035kg35g,故 A 错误; B物体的体积为:Va3(2cm)38cm3, 物体的密度为:= = 35 83 =4.375g/cm34.375 103kg/m3,故 B 错误; C根据 B 中分析可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 0.1N,故 C 正确; D浮力的大小与深度的大小无关,故 D 错误。 故选:C。 3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,如图所 示,最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面。下列叙述中,正确的是( ) A在露出水面之前,木块所受浮力不变 B在露出水面之前,木块所受浮力等于木块的重力 C木块在浸没和漂浮两种情况
19、下,水对烧杯底的压强相同 D木块的密度为 0.6 克/厘米 3 【解答】解: A、木块上浮过程中,露出水面前,水的密度一定,排开水的体积不变,根据公式 F浮水gV排可知, 木块所受浮力不变;故 A 正确; B、在露出水面之前,木块处于上浮过程中,根据浮沉条件可知:木块所受浮力大于木块的重力;故 B 错误; C、因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积,所以,木块浸没时水的深度大于木块漂 浮时水的深度,则根据 p水gh 可知,木块浸没时水对烧杯底的压强较大;故 C 错误; D、木块最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面, 则根据漂浮条件可得:F浮G木; 结合阿基米德原理和重力公式可得:水g
20、V排木gV木, 所以,木= 排 木 水= 2 5木 木 1.0g/cm30.4g/cm3;故 D 错误。 故选:A。 4如图所示,底面积不同的两个圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,甲液体液面上漂浮着一个木块,此 时甲、乙两种液体高度相同,且对容器底部压力也相同。下列分析正确的是( ) A甲液体质量小于乙液体质量 B甲液体对容器底部压强等于乙液体对容器底部压强 C甲液体密度等于乙液体密度 D若将木块从甲中取出放入乙中,则木块会露出更多体积 【解答】解:A、甲液体液面上漂浮着一个木块,根据阿基米德原理和浮沉条件知,木块的重力等于排 开液体的重力,所以甲中对容器底部压力等于液体的重力加上木块的重力,
21、乙中对容器底的压力等于乙 液体的重力,又因为甲乙对容器底的压力相同,所以甲液体质量小于乙液体质量,故 A 正确; BC、由题意知,甲乙对容器底的压力相同,由图知 S甲S乙,根据 p= 知,p 甲p乙,故 B 错误; 甲、乙两种液体高度相同,根据 pgh 知,甲乙,故 C 错误; D、若将木块从甲中取出放入乙中,液体的密度变小,根据 F浮液gV排可知,排开液体的体积变大, 则木块会露出更少的体积,故 D 错误。 故选:A。 5潜水艇在海底航行时排水量为 m1千克,在海面上航行时排水量为 m2千克,海水的密度为 千克/米 3, 下列说法正确的是( ) A潜水艇在海底航行时所受浮力为(m1m2 )g
22、 牛 B潜水艇在海面航行时所受浮力为(m1m2 )g 牛 C当潜水艇在海面上航行时,水中部分的体积为12 米 3 D要使潜水艇潜入海水中要充入(m1m2 )千克的海水 【解答】解: (1)潜水艇在海面下航行时受到的浮力: F浮G排m排gm1g;故 A 错误; 它在海底航行时所受的压力差等于浮力,即压力差m1g;故 B 错误; (2)根据 = 可知:当潜艇在海面上航行时,排开水的体积:V 排= 2 , 排开水的体积等于潜艇浸在水中部分的体积;故 C 错误; (3)在海面上航行时受到的浮力:F浮G排m排gm2g, 因为潜水艇漂浮,所以潜艇的重力:GF浮m2g, 要使潜艇潜入海水中,设充入的海水重为
23、 G水,则有 G+G水F浮m1g, 即:m2g+m水gF浮m1g, 所以 m水m1m2,故 D 正确。 故选:D。 6在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长 10cm、横截面积 50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧 秤上,当塑料块底面刚好接触水面时(塑料块没有离开水面) ,弹簧秤示数为 4N,如图甲所示。已知弹 簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到 1N 的拉力时伸长 1cm,g 取 10N/kg。若往容器内缓慢加水, 当弹簧秤的示数为 2N 时,水面升高 6cm。此过程中水面升高的高度H 与所加水的体积 V 的关系如图 乙所示。根据以上信息,能得出的正确结论是( ) A所加水的体积至 1
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