备战中考物理浮力图像问题专项突破训练讲义.docx
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备战中考物理浮力图像问题专项突破训练讲义
备战中考:
物理浮力图像问题专项突破训练讲义
专题:
浮力图像问题
一.选择题
1.图甲中圆柱形容器装有适量的水,当水温从0℃升到15℃时,水的密度ρ和水温t关系如图乙所示,此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩,如图丙,把测力计下悬挂的实心金属块M(体积不变)浸没在水中,M处于静止状态,下列选项中能正确反映测力计示数F和水温t关系的是( )
A.B.C.D.
【解析】由图乙可知,当水温从0℃升到15℃时,水的密度ρ先变大后变小;实心金属块M(体积不变)浸没在水中时,根据F浮=ρ液gV排可知,金属块受到的浮力先变大后变小;金属块M受到本身重力、水对它的浮力、弹簧测力计对它的拉力三个力的作用处于静止状态,弹簧测力计示数F即弹簧测力计对它的拉力,三者之间关系F浮=G﹣F,由于水的密度ρ受水温影响,金属块在水中浸没时受到的浮力先变大后变小,所以测力计示数F先变小后变大,故C正确,ABD错误。
故选:
C。
2.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(不考虑水的阻力),图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象,根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
B.该金属块的密度是3.4×103kg/m3
C.在t1至t2金属块在水中受到的浮力逐渐增大
D.该金属块重力的大小为34N
【解析】
(1)当金属块完全露出液面时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
则由图可知,该金属块重力为:
G=F拉=54N,故D错误;
(2)当金属块未露出水面时,即为图中的AB段,
由图可知,此时绳子的拉力为34N,
则金属块浸没时受到的浮力为:
F浮=G﹣F拉=54N﹣34N=20N,故A正确;
由F浮=ρgV排可得,金属块的体积:
V金=V排===0.002m3,
由G=mg可得,金属块的质量:
m===5.4kg,
金属块的密度:
ρ===2.7×103kg/m3,故B错误;
(3)由图可知,绳子的拉力在t1至t2时间段内逐渐变大,
由F浮=G﹣F拉可知,浮力逐渐变小,故C错误。
故选:
A。
3.2019年4月,中国自主研发的6000m无人遥控潜水器“海龙Ⅲ”成功完成下潜任务。
在某次下潜中,若从“海龙Ⅲ”刚好浸没开始计时,到返回水面结束计时,下潜深度h随时间t的变化关系如图乙所示。
忽略海水密度变化和“海龙Ⅲ”的形变,下列对“海龙Ⅲ”分析正确的是( )
A.从开始到结束计时,共用时10sB.在1~3min,受到海水的浮力逐渐变大
C.在4~6min,处于匀速直线运动状态D.在6~8min,受到海水的压强逐渐减小
【解析】A、由图乙可知,从开始到结束计时,共用时10min,故A错误;
B、由题知,从“海龙Ⅲ”刚好浸没开始计时,则在1~3min内,潜水器浸没水中,排开水的体积不变,由F浮=ρgV排可知,其受到海水的浮力不变,故B错误;
C、由图乙可知,在4~6min内,下潜深度h不变,说明潜水器的速度为0,处于静止状态,故C错误;
D、由图乙可知,在6~8min内潜水器所处的深度逐渐减小,即潜水器在上浮,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强逐渐减小,故D正确。
故选:
D。
4.如图所示,底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量的水,一铁块浸没在水中,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等。
从开始流动到水流完的时间用t来表示,则铁受到的浮力F随时间t变化而变化,其变化曲线合理的是( )
A.B.C.D.
【解析】由题意知,控制阀门,浸没在水中的铁块,V排=V铁,使容器中相同时间内流出的水量相等,所以,相同时间内排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排知,浮力不变,当水位在一定高度时,V排减小,由F浮=ρgV排知,浮力减小,故D正确,ABC错误。
故选:
D。
5.小明看到鸡蛋浮在盐水面上,他沿杯壁缓慢加入清水中使鸡蛋下沉,在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是如图中的( )
A.B.C.D.
【解析】沿杯壁缓缓加入清水,直至鸡蛋下沉,先后经过了:
漂浮、悬浮,最后下沉,
鸡蛋漂浮或悬浮时,所受浮力等于鸡蛋的重力,鸡蛋的重力不变,则浮力不变;
鸡蛋下沉时,排开盐水的体积不变,但盐水的密度减小,由F浮=ρ液gV排可知鸡蛋所受浮力减小,但不能减小为0;
所以,鸡蛋受到的浮力先不变后减小,最后接近于在清水中受到的浮力,不能为0;
由此分析可知:
选项BCD错,A正确;
故选:
A。
6.将一圆柱形木块用细线栓在容器底部,容器中开始没有水,往容器中逐渐加水至如图甲所示位置,在这一过程中,木块受到的浮力随容器中水的深度的变化如图所示,则由图象乙得出的以下信息正确的只有( )
①木块的重力为10N②木块的体积为1×10﹣3m3
③细线对容器底部的最大拉力为6N④木块的密度为0.6×103kg/m3
A.①③B.②④C.①②③D.②③④
【解析】①由图象可知,当容器中水的高度为6cm~12cm时,木块处于漂浮状态,受到的浮力和重力相等,因此木块的重力为6N,故①错误;
②由图象可知,木块全部浸没时,受到的浮力为10N,由F浮=ρ水gV排可知,木块的体积V=V排===1×10﹣3m3,故②正确;
③木块全部浸没时,细线的拉力最大,对容器底部的拉力最大,此时木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和绳子的拉力,
由力的平衡条件可得,F浮=G+F,细线对容器底部的最大拉力F=F浮﹣G=10N﹣6N=4N,故③错误;
④木块的密度:
ρ====0.6×103kg/m3,故④正确。
综上可知,②④正确。
故选:
B。
7.如图所示,玻璃水槽中装有一定深度的水,一正方体木块漂浮在水面上,在水槽口下方设有固定的水平金属网(水能倒入但木块不能穿过)。
现缓慢向水槽中注水,使水槽内水面上升,直到水面与水槽口相平。
则能正确表示在注水过程中木块所受到的浮力与注水时间的关系图象是( )
A.B.C.D.
【解析】在注水过程中,经历了三个过程:
(1)在木块没有接触金属网之前,木块处于漂浮状态,受到的浮力等于木块重力,大小不变;
(2)木块接触到金属网后到水面刚到金属网,由于金属网的束缚,使得木块不能继续上升,随着倒水,木块排开水的体积变大,由F浮=ρ水V排g可知,木块受到的浮力变大;
(3)水面从金属网到水槽口,木块浸没水中,排开水的体积不变,由F浮=ρ水V排g可知,木块受到的浮力不变。
可见,在注水过程中木块所受到的浮力先不变、又增大、最后又不变,只有D选项图符合题意。
故选:
D。
8.如图所示,利用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。
在物块从开始上提到离开水面的过程中,如图能正确表示弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系的是( )
A.B.C.D.
【解析】
(1)物块从容器底部到露出水面之前,
F浮=ρ水V排g,物块排开水的体积不变,
物块受到的浮力不变;
又因为F浮=G﹣F,物块重G不变,
所以弹簧测力计测力计示数F不变;
(2)物块从上表面露出水面到下表面离开水面,
由F浮′=ρ水V排′g,物块排开水的体积变小,
物块受到的浮力变小;
又因为F浮′=G﹣F′,物块重G不变,
所以弹簧测力计测力计示数F变大;
所以在物块从容器底提到离开水面的过程中,弹簧测力计的示数先不变、后变大。
故选:
B。
二.填空题
9.如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。
他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,则圆柱体的重力为 N,圆柱体浸没时所受的浮力为 。
【解析】
(1)由图乙可知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.2N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2.2N;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G﹣F示2=2.2N﹣1.6N=0.6N。
故答案为:
2.2;0.6N。
10.2020年7月通车的沪苏通长江大桥在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。
如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示(g取10N/kg)。
(1)构件的边长为 m,密度为 kg/m3,所受的最大浮力为 N;
(2)当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为 Pa。
【解析】
(1)从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m。
由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,则钢丝绳的拉力F2逐渐减小;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,钢丝绳的拉力F2也不变,因此反映钢丝绳拉力F2随h变化的图线是①,构件所受浮力随h变化的图线是②。
由图线知,构件完全淹没时,拉力F2=1.6×105N,
构件体积:
V=L3=(2m)3=8m3,
构件完全淹没时,V排=V=8m3,则有:
F浮=G﹣F2,即:
ρ水gV排=ρgV﹣F2,
代入数值可得:
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3﹣1.6×105N,
解得,构件的密度为:
ρ=3×103kg/m3。
从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,构件体积V=8m3,
由ρ=可得,构件的质量:
m=ρV=3×103kg/m3×8m3=2.4×104kg,
则构件的重力:
G=mg=2.4×104kg×10N/kg=2.4×105N。
当构件完全淹没时受到的浮力最大,从乙图中可以看出,构件所受的最大浮力为:
G﹣F2=2.4×105N﹣1.6×105N=8×104N。
(2)当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面距江面4m﹣2m=2m,
构件上表面受到江水的压强为:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa。
故答案为:
(1)2;3×103;8×104;
(2)2×104。
11.如图甲所示,A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体,浸没在盛有水的薄壁圆柱形容器中,容器底面积是正方体下表面积的4倍。
开始时刻,A的上表面刚好与水面相平,B在容器底部(未与容器底部紧密接触),A、B之间的绳子绷直,现在沿竖直方向缓慢匀速拉动绳子,A上端绳子的拉力是F,F随A上升的距离h变化的图象如图乙所示,除了连接A、B间的绳子承受拉力有一定限度外,其它绳子不会被拉断,绳的质量和体积忽略不计,则正方体A的体积为
cm3;整个过程中水对容器底部压强的最小值是 Pa。
【解析】
(1)由图乙AB段可知,此过程是物体A出水面的过程,BC段中物体B处于浸没状态,CD段此过程是物体B出水面的过程,
根据称重法可知:
在A点时,(GA+GB)﹣(FA浮+FB浮)=FA=25N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在B点时,(GA+GB)﹣FB浮=FB=35N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
根据①②可得:
FA浮=10N,
根据F浮=ρ液gV排可得:
物体A的体积VA=VA排===1×10﹣3m3=1×103cm3;
(2)因为物体上升时在C、D间的距离小于A、B间的距离,说明在D点时物体A、B间的绳子断了。
E点是绳子断了之后,此时绳端的拉力FE=GA,
则:
GA=FE=25N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
因为A、B两物体的体积相同,所以
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