初中物理复习 浮力单元复习知识梳理.docx
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初中物理复习浮力单元复习知识梳理
浮力单元复习—知识梳理
模块一浮力的产生
一、知识点
1.浮力的定义
浸在液体中的物体受到液体向上的力,这个力叫做浮力.
2.浮力的特点
⑴浮力的方向:
竖直向上.
⑵浮力的施力物体:
液体.
3.浮力产生的原因
⑴浸在液体中的物体上下表面有压力差.
⑵公式:
F浮=F向上-F向下
注意:
浮力的产生一定有液体对它产生向上的压力,而液体对它产生向下的压力可能没有,例如漂浮的物体只受到液体对它向上的压力,这个压力大小就等于浮力.若物体的下表面与容器底面密切接触,这时物体的下表面不可能再受到液体向上的压力,因而所受浮力为零,例如桥墩就不受浮力.
4.决定浮力大小的因素
⑴利用控制变量法探究浮力的大小跟哪些因素有关.
⑵物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关,跟物体浸没在液体中深度无关.
⑶物体浸没在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大.
二、例题精讲
【例1】★
(多选)如图,将两个同样形状的长方体分别放入水平与竖直放置在盛水的容器中,则两个长方体所受到的( )
A.上下压强差相等,浮力不等B.上下压强不等,浮力相等
C.上下压强差不等,浮力不等D.上下压力差相等,浮力相等
考点:
浮力产生的原因.
解析:
长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差不变;
而长方体物块上下表面受到水的压强差:
△P=
,竖直放置比水平放置上下表面积小,所以长方体物块上下表面受到水的压强差不相等.
综合上述分析可知,选项BD正确.
答案:
BD
【测试题】
一正方体浸没在水中,上表面与水面相平,关于它下列说法中正确的是( )
A.它的上、下表面都受到水的压强,其中上表面受的压强较大
B.它的上、下表面都受到水的压力,两表面受的压力相等
C.它的上表面受的压力向上,下表面受的压力向下
D.它的下表面受的压强较大,下表面受的压力向上
考点:
浮力产生的原因;液体的压强的特点.
解析:
A、由于上表面处于水面上,故上表面不受水的压强,而下表面所受压强为大气压强与液体压强的和,故下表面所受压强要大,故A错误;
B、因上表面与水与相平,故上表面不受水的压力,故B错误;
C、由于液体压强是能朝向各个方向的,故物体下表面受到液体向上的压力,故C错误;
D、由于下表面受大气压强及液体压强,故下表面所受压强要大于上表面,且因下表面受压力向上,故使物体受到向上的浮力,故D正确.
答案:
D
【例2】★
如图所示,圆锥体重为G,悬浮在水中时受到水对它向上的压力为F1,向下的压力为F2,这两个力之间的关系是( )
A.F1>F2B.F1=F2C.F1<F2D.无法判断
考点:
浮力产生的原因.
解析:
因为物体悬浮即静止状态,所以物体受力平衡;
又因为物体竖直向上受到水对物体向上的压力、竖直向下受到水对物体向下的压力和重力作用,并且竖直向上的力等于竖直向下的力,所以上下表面受到的压力差等于物体的重力.所以F1>F2.
答案:
A
【测试题】
潜水艇从潜行变为上浮,在浮出水面之前,所受海水的压强和浮力变化情况正确的是( )
A.压强减小,浮力不变B.压强增大,浮力不变
C.压强不变,浮力变大D.压强不变,浮力变小
考点:
液体的压强的计算;浮力大小的计算.
专题:
应用题.
解析:
潜水艇从潜行变为上浮,在浮出水面之前,V排不变,深度变小,所以所受的浮力不变,压强减小.
答案:
A
模块二阿基米德原理
一、知识点
阿基米德原理
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力.
注:
阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体.
二、例题精讲
【例3】★★
有一物体受到的重力为0.5N,把它浸没在盛有水的烧杯中,溢出的水所受到的重力为0.3N,则物体受到的浮力( )
A.一定为0.5NB.可能为0.4NC.一定为0.3ND.可能为0.2N
考点:
浮力大小的计算.
解析:
将一个重为0.5N的物体浸没在盛有水的烧杯中,溢出烧杯的水重为0.3N,有以下两种可能:
①若烧杯中水是满的,溢出烧杯的水重为0.3N,根据阿基米德定律,浮力等于0.3N.
②若烧杯中水是不满的,溢出烧杯的水重为0.3N,说明物体排开的水的重力大于0.3N,根据阿基米德定律,浮力大于0.3N.
综上分析,选项B符合题意.
答案:
B
【测试题】
潜水艇从上浮变为潜行,在完全潜入水中之前,所受海水的压强和浮力变化情况正确的是( )
A.压强减小,浮力不变B.压强增大,浮力变大
C.压强不变,浮力变大D.压强不变,浮力变小
考点:
液体的压强的计算;浮力大小的计算.
解析:
潜水艇从上浮变为潜行,在完全潜入水中之前,V排增大,深度变大,所以所受的浮力变大,压强变大.
答案:
B
【例4】★★★
(多选)木块用细绳系于水中保持静止,如图所示.已知木块所受重力为6N,细绳对木块的拉力为2N,则下列判断正确的是( )
A.木块受到的浮力为6N
B.木块受到的浮力为8N
C.当剪断细绳木块再次静止后受到的浮力为6N
D.当剪断细绳木块再次静止后受到的浮力为8N
考点:
浮力大小的计算.
解析:
⑴木块受到的浮力木块所受重力加上细绳对木块的拉力,即F浮=6N+2N=8N.故
A错误、B正确;
⑵由⑴可知,木块所受的浮力大于其重力,所以当剪断细绳后,木块将上浮,漂浮在水面上,此时F浮=G=6N.故C正确、D错误.
答案:
BC
【测试题】
一个重20N的金属块,在盛水的容器中静止,用弹簧测力计去拉金属块,如图所示,此时弹簧测力计的示数为4N,那么此时金属块受到的浮力是( )
A.20NB.16N
C.4ND.条件不足,无法判断
考点:
浮力大小的计算.
解析:
读图可知,金属块受到竖直向下的重力,而此时金属块是否被拉起、运动状态如何都不确定,因此,金属块除受浮力、拉力外,还可能受到底面的支持力的作用,因此,条件不足,无法判断.
答案:
D
【例5】★★★
(多选)一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中.如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像.(g取10N/kg)下列说法正确的是( )
A.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
B.圆柱体受到的重力是12N
C.圆柱体受到的最大浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
考点:
浮力大小的计算;密度的计算;压强的大小及其计算;阿基米德原理.
解析:
A、下降高度3cm时,下表面接触水面,下降7cm时,圆柱体刚好浸没水中,这时水面上升,圆柱体下表面距水面距离不是4cm,而是大于4cm.不知道圆柱体底面积和容器的底面积,不知道圆柱体下表面所处的深度,因此,无法计算出压强的大小,故A选项说法不正确;
B、由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,故B选项说法正确;
C、由图像CD段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=12N-4N=8N.故C选项说法错误;
D、图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=12N-4N=8N.
又∵F浮=ρ水gV排
∴V物=V排=
,
由公式G=mg可求出物体的质量m=
=1.2kg,
则圆柱体密度ρ物=
=1.5×103kg/m3.故D选项说法正确.
答案:
BD
【测试题】
一长方体铁块按如图所示,从下表面与液面刚刚接触处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深关系的图像是( )
A.
B.
C.
D.
考点:
阿基米德原理.
解析:
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=ρ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.
答案:
B
【例6】★★★
(多选)如图所示,物体A由大、小两个圆柱体组成,悬浮于水中,已知VA=1dm3,大圆柱体上表面受水向下压力5N,小圆柱体下表面受到向上压力8N,下列说法正确的是(取g=10N/kg)( )
A.物体A受浮力3NB.物体A受浮力10N
C.大圆柱体下表面受向上压力7ND.大圆柱体下表面受向上压力10N
考点:
浮力大小的计算.
解析:
∵物体A由大、小两个圆柱体组成,浸没于水中,已知VA=1dm3,
∴V排=VA=1dm3=1×10-3m3,
∴物体所受浮力:
F浮=G排=ρ水V排g=1×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=10N.
∵F浮=F向上小+F向上大-F向下,
∴大圆柱体下表面受向上压力:
F向上大=F浮-F向上小+F向下=10N-8N+5N=7N.
答案:
BC
【测试题】
如图所示,将高8cm、横截面积100cm2的柱形物块挂在弹簧测力计下缓慢浸入底面积为500cm2的圆柱形容器内的水中当物块浸入水中深度为2cm,且竖直静止时,弹簧测力计的示数为8N,水对容器底部的压强为1.2×103Pa.(g=10N/kg)( )
A.柱形物块所受重力大小为8N
B.柱形物块受到的浮力大小为3N
C.未放入柱形物块前,水的深度为10cm
D.柱形物块的密度为1.25×103kg/m3
考点:
浮力大小的计算;密度的计算;液体压强计算公式的应用.
解析:
A、B、D、圆柱体浸在水中的深度是2cm,横截面积是100cm2,受到竖直向上的浮力为:
F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×2×100×10-6m3=2N.B选项错误;
已知圆柱体受到竖直向上8N的拉力,圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力和浮力是平衡力,所以重力为G=F浮+F拉=2N+8N=10N.A选项错误;
圆柱体的质量为m=
=1kg
圆柱体的体积为V=Sh=1×10-2m2×0.08m=8×10-4m3
圆柱体的密度为ρ=
=1.25×103kg/m3.D选项正确;
C、圆柱体排开水的体积为V排=Sh排=1×10-2m2×0.02m=2×10-4m3
水面上升的高度为△h=
=0.005m,
放入圆柱体后水的深度为h总=
=0.12m;
原来水的深度为h0=h总-△h=0.12m-0.005m=0.115m.此选项错误.
答案:
D
模块三浮沉条件的判断
一、知识点
1.浮沉条件判断规律
重力和浮力的大小关系
物体与液体密度关系
运动关系
G 上浮 G=F浮 漂浮 G=F浮 悬浮 G>F浮 下沉 由上表可知,物体的浮沉可根据重力 和浮力 大小判断,有时也可以根据 与 的 大小判断. 2.悬浮与漂浮的辨析 状态 相同点 不同点 位置 密度 排开液体体积 漂浮 ①处于平衡状态 液面 悬浮 ②G=F浮 可以静止在液体内部任一地方 二、例题精讲 【例7】★★ (多选)如图所示,同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯不同浓度的盐水中,鸡蛋在甲杯处于悬浮状态,在乙杯处于漂浮状态,可以肯定的是( ) A.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度小 B.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大 C.甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力小 D.甲图鸡蛋受到的浮力等于乙图鸡蛋受到的浮力 考点: 物体的浮沉条件及其应用. 解析: 由图知,鸡蛋在甲中悬浮,所以甲液体的密度等于鸡蛋的密度;鸡蛋在乙液体中漂浮,所以乙液体的密度大于鸡蛋的密度.由此可知乙液体的密度大于甲液体的密度,所以A正确,B错误. 鸡蛋悬浮在甲液体中,所以鸡蛋在甲中所受的浮力等于鸡蛋的重力;鸡蛋漂浮在乙液体中,所以鸡蛋在乙中所受的浮力等于鸡蛋的重力.所以C错误,D正确. 答案: AD 【测试题】 将质量是200g的物体缓缓浸没在原盛满水的杯子中后,溢出160g的水,放手后,则物体最终会( ) A.沉入水底B.漂浮在水面C.悬浮在水中D.无法判断 考点: 物体的浮沉条件及其应用. 解析: 要判断物体的浮沉条件,就要分别求出物体的重力和浮力 G物=m物g=200×10-3kg×9.8N/kg=1.96N, F浮=G排=m排g=160×10-3kg×9.8N/kg=1.568N; ∵G物>F浮, ∴物体将下沉 答案: A 【例8】★★★ 将质量是200g的物体缓缓浸没在原盛满水的杯子中后,溢出260g的水,放手后,则物体最终会( ) A.沉入水底B.漂浮在水面C.悬浮在水中D.无法判断 考点: 物体的浮沉条件及其应用. 解析: 要判断物体的浮沉条件,就要分别求出物体的重力和浮力 G物=m物g=200×10-3kg×9.8N/kg=1.96N, F浮=G排=m排g=260×10-3kg×9.8N/kg=2.548N; ∵G物 ∴物体将漂浮在水面. 答案: B 【测试题】 如图所示,一质地均匀的圆柱形平底玻璃杯,置于水平桌面中央,杯内水中漂浮着一冰块.若冰融化前、后水对杯底的压强分别为P1、P2,杯底对桌面的压强分别为P3、P4,已知ρ水>ρ冰块,则下列关系式中正确的是( ) A.P1<P2<P3<P4B.P1>P2>P3>P4 C.P1=P2、P3=P4,且P1=P3D.P1=P2、P3=P4,且P1<P3 考点: 液体的压强的计算;压强的大小及其计算;阿基米德原理. 解析: ⑴根据阿基米德原理: F浮=G排(即排开水的重力G水即得F浮=G排水);由于冰块漂浮,根据二力平衡知识,有F浮=G冰;故G冰=G排水;故冰块熔化前后,水面高度h不变; 根据液体压强的公式: P=ρgh可得,由于水的高度h不变,故水对杯底的压强不变,即P1=P2; ⑵冰块熔化前后,杯内物质的重力不变,杯子的重力不变;故桌面受到的压力(F= G总)就不变,杯子的底面积不变;根据固体的压强公式: P= 得,桌面受压强不变,即P3=P4; (3)由于玻璃杯是质地均匀的圆柱形,故杯底受到的压力等于杯内物质的重力(G内);杯底受压强P1= ; 桌面受到的压力等于杯子与杯内物质的总重力(G总);桌面受压强P3= ; 由于G总>G内;故P1<P3; 故D正确;ABC错误. 答案: D 模块四浮力的应用 一、知识点 1.轮船 ⑴工作原理: 物体漂浮在水面的原理工作的; ⑵利用把密度比水大的钢材制成空心的使它的平均密度减小,同时排开更多的水,增大可利用的浮力; ⑶轮船在河里和海里都是浮体,因而所受浮力相同,都等于轮船自身的重力.根据阿基米德原理,它在海水里比在河水里浸入的体积小. 2.潜水艇 工作原理: 潜水艇的上浮、下潜和悬浮,靠改变自身的重力来实现的. 潜水艇自重的改变取决于水舱内充水或放水的多少. 3.热气球 ⑴上升: 喷嘴点火加热,袋内空气受热膨胀,排开气体的体积增大,浮力增大,浮力大于重力时,气球上升; ⑵下降: 喷嘴火焰熄灭,袋内空气变冷体积减小,排开气体的体积减小,浮力减小,浮力小于重力,气球下降. 4.氢气球 ⑴气球内充有密度小于空气的气体—氢气、氦气等; ⑵原理: 当 时,必有 ,物体在空气中上浮. 5.其他应用 盐水选种子的道理: 饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉. 鱼鳔的功能: ⑴当鱼鳔充气时,鱼体的平均密度小于水的密度,鱼体上浮; ⑵当鱼鳔排气时,鱼体的平均密度大于水的密度,鱼体下沉. 6.知识拓展: 密度计 ⑴用途: 一种可以直接测量液体密度的仪器. ⑵读数方法: 静止时液面所对刻度乘以水的密度. ⑶刻度特点: 上小下大,刻度间隔不均匀. ⑷工作原理: 利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的. 二、例题精讲 【例9】★★ 潜艇的上浮和下沉与鱼在水中的上浮和下沉( ) A.都是靠改变自身重力来实现的 B.都是靠改变自身体积来实现的 C.分别是靠改变自身重力和自身体积来实现的 D.以上说法都不对 考点: 浮力的利用. 解析: ⑴鱼鳔中的气体体积增大时,鱼儿排开水的体积增大,则由可得鱼儿的浮力增大,而鱼儿的重力不变,故浮力大于重力,鱼儿将上浮. ⑵在水中,潜艇受到水的浮力和重力的作用,由可得,水的密度不变,潜艇的体积不变,则排开水的体积不变,当打开压力舱的阀门时,让海水进入压力舱内,使潜艇自重增大,当时,潜艇下沉. 答案: C 【测试题】 以下实例中,不是利用浮力的是( ) A.气球的升空B.轮船浮在水面上C.潜水艇上浮D.大型客机的升空 考点: 浮力的利用;流体压强与流速的关系. 解析: ⑴热气球是利用空气浮力升空的;轮船是应用了水的浮力,受到的浮力等于自身的重力;正在上浮的潜水艇是利用减小自身重力,使重力小于浮力,慢慢上浮; ⑵飞机升空是因为机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而形成压强差,利用压强差升空,利用了流体压强与流速的关系. 答案: D 【例10】★★ 以下是浮力知识的应用,说法正确的是( ) A.同一密度计漂浮在不同液体中,所受浮力不同 B.同一密度计在不同液体中漂浮,浸入液体体积越大,所测得的液体密度越大 C.同一艘轮船在海里和河里航行时,所受浮力一样大 D.同一艘轮船在海里和河里航行时,在海里受的浮力大 考点: 浮力的利用. 解析: A、密度计在液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时F浮=G物,物体的重力不变,浮力就不变;故A错误; B、根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,密度计排开液体的体积就越小,故B错误; C、同一艘轮船在海里和河里航行时,都处于漂浮状态,所以所受浮力一样大,故本选项正确; D、由C选项可知,同一艘轮船在海里和河里航行时,所受浮力一样大,故本选项错误. 答案: C 【测试题】 用同一支密度计测甲、乙、丙三种液体的密度,如图所示,则甲、乙、丙三种液体的密度及密度计在三种液体中所受浮力大小关系( ) A.三种液体的密度一样的 B.密度计在三种液体中受到的浮力相等的 C.密度计在液体甲中受到的浮力最大 D.密度计在液体丙中受到的浮力最大 考点: 浮力的利用. 解析: ⑴因为在甲中排开液体的体积最大,根据F浮=ρ液gV排,所以甲的液体密度最小,同理,在丙液体中排开液体的体积最小,所以丙液体的密度最大.故A错误; ⑵因为是同一支密度计在三种液体中都是处于漂浮状态的,浮力都等于密度计自身的重力, 所以在三种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G.所以选项B正确,CD错误. 答案: B
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