中考快递届中考物理基础篇 强化训练题第21讲 浮力的应用 含答案.docx
- 文档编号:25046073
- 上传时间:2023-06-04
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:1,017.62KB
中考快递届中考物理基础篇 强化训练题第21讲 浮力的应用 含答案.docx
《中考快递届中考物理基础篇 强化训练题第21讲 浮力的应用 含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中考快递届中考物理基础篇 强化训练题第21讲 浮力的应用 含答案.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
中考快递届中考物理基础篇强化训练题第21讲浮力的应用含答案
第21讲浮力的应用
21.1学习提要
21.1.1计算浮力的推导公式
错误!
未找到引用源.(仅使用于物体漂浮或悬浮状态)
这是一个经常在浮力计算中用到的公式,熟练掌握这个公式,许多问题就可以迎刃而解.公式的推导过程如下
以物体漂浮为例,如图21-1所示.
图21-1
F浮=G物
ρ液gV排=ρ物gV物
故错误!
未找到引用源.
物体如果处于悬浮状态,同理可证.
21.1.2浮沉条件的应用
1.轮船
轮船漂浮在水面,受到两个力的作用,根据漂浮条件,F浮=G总=G船+G货.轮船是用钢板焊成的空心体,比起相同质量的实心钢材,能排开更多的水,从而产生巨大的浮力来平衡船体和所载的货物所受的重力.例如一艘排水量为30万吨的油轮,如果油轮自身质量为6万吨,那么它最多可装载24万吨的原油.
图21-2图21-3图21-4
2.潜水艇
如图21-2所示,当改变自重至F浮
3.气球和飞艇
如图21-3所示,气球和飞艇的升空和下降,主要是靠改变它们所受到的浮力大小和自重大小来实现的.它的主要部分是气囊,其内充的是密度较小的热空气或氦气.
4.密度计
如图21-4所示,密度计可直接测量液体的密度,它根据漂浮条件F浮=G物而工作,所以它在不同的液体中受到的浮力都相等,其排开液体的体积与液体密度之间的关系为错误!
未找到引用源..
密度计的刻度有两个特点:
第一,刻度越髙,密度越小;第二,刻度的间距不均匀,上面疏,下面密.可概括为八个字“上小下大,上疏下密”.
密度计分为两种:
一种叫比轻计,用于测定比水的密度小的液体密度;另一种叫比重计,用于测定比水的密度大的液体密度.
5.其他应用
(1)利用盐水选种
适当调配盐水的密度,这样使密度大于盐水的种子下沉,使密度小于盐水的种子漂浮,达到选种的目的.
(2)测定血液密度
取一滴血液滴入硫酸铜溶液里,若悬浮,则血液的密度等于该溶液的密度.
(3)打捞沉船
如图21-5所示,打捞沉船时利用体积巨大的密封钢筒(浮筒)来打捞,往浮筒里注水使它下沉,若把浮筒与沉船拴牢后,将浮筒中的水排出,使所受浮力大于船重,沉船就可上浮了.
图21-5
21.2难点释疑
21.2.1利用浮力測定物质的密度
在实验中,由于器材的缺少,不能用常规的方法测密度,如缺少天平或缺少量筒等.而前面所学的浮力知识中,可以找到V排与V物(或F浮与G物)的关系.
方法一:
用弹簧测力计测得物体重力为G,物体全部浸没在液体后弹簧测力计的示纹变为F.则
G=ρ物gV
F浮=G-F=ρ液gV
/
得到错误!
未找到引用源.
若ρ液已知,则错误!
未找到引用源.
若ρ物已知,则错误!
未找到引用源.
方法二:
用量筒测得物体漂浮在液面上所排开的液体体积Vi,以及物体的总体积V2.由漂浮条件,
F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物
有ρ液gV1=ρ物gV2
若ρ物已知,则错误!
未找到引用源.=v^
若ρ液已知,则错误!
未找到引用源.
21.2.2密度计的刻度“上小下大、上疏下密”的原因
设想密度计OC是一根规则的柱形物体,如图21-6(a)所示.A、B是密度计的三等分点,有VOA=VAB=VBC.
图21-6
在图21-6(b)中,密度计A点和密度为ρ1的液体液面相平齐,则
F浮1=G物,ρ1gVOA=ρ物gV物
ρ1g错误!
未找到引用源.V物=ρ物gV物,ρ1=3ρ物
所以A点应标上ρA=3ρ物.
在图21–6(c)中,密度计B点和密度为ρ2的液体液面相平齐,则
F浮2=G物,ρ2gVOB=ρ物gV物
ρ2g错误!
未找到引用源.V物=ρ物gV物,ρ2=错误!
未找到引用源.ρ物
所以B点应标上ρB=错误!
未找到引用源.ρ物.
在图21-6(d)中,密度计C点和密度为ρ3的液体液面相平齐,则
F浮3=G物,ρ3gVOC=ρ物gV物
ρ3gV物=ρ物gV物,ρ3=ρ物
所以C点应标上ρC=ρ物.
由上述可见,密度计刻度是不均匀的,所以ρx=2ρ物以应标在A、B之间,所以密度计的刻度是“上小下大、上疏下密”.
22.3例题解析
21.3.1利用浮力知识测物体的密度
例1通过实验测量小木块的密度ρ.除待测小木块外,可以提供的器材有:
一个盛有水的大容器,一个测量精度可以达到要求的弹簧测力计,一个小铁块和细线.要求:
说明实验原理和实验方法,并给出小木块密度的最终表达式.已知小木块密度ρ小于水的密度ρ’.
【点拨】因为有弹簧测力计,可以直接测得小木块的重力G,由G=mg可得小木块的质量为m=错误!
未找到引用源..本题的关键是要说明解决:
如何获得小木块的体积V.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,若能测得小木块浸没在水中时所受的浮力,由于这时V排=V木,那么可得V木=F浮/(ρ水g).
由于小木块密度ρ小于水的密度ρ’,所以要将小木块与铁块拴在一起,两者在水中下沉(可以用沉锤法测量小木块的密度ρ).
【解答】先仅将铁块浸没在水中,如图21-7(a)所示,这时测力计的示数为F1,铁块受到的浮力为F铁.
根据图21-7(b)所示的受力分析及平衡条件,可得:
F1=G+G铁-F铁①
再将木块和铁块一起浸没在水中,如图21-7(c)所示,这时测力计的示数为F2,木块受到的浮力为F木.
根据图21–7(d)所示的受力分析及平衡条件,可得:
(a)(b)
(c)(d)
图21-7
F2=G+G铁—F木—F铁
①一②可得F1—F2=F木,即F1—F2=ρ’gV木,则V木=错误!
未找到引用源.,ρ=错误!
未找到引用源..
【答案】
(1)实验原理:
;
(2)实验步骤:
①先在空气中用弹簧测力计测出小木块的重力G,则小木块的质量为
;
②用细线将小木块与铁块系在一起,然后挂在弹簧测力计下,小木块在上,铁块在下;
③将铁块完全浸没在水中,此时小木块全部处于水面之上,记录弹簧测力计示数F1,根据力的平衡知识,此时弹簧测力计的示数F1等于小木块和铁块总重力与铁块所受浮力之差;
④将铁块和小木块完全浸没在水中,记录弹簧测力计的示数F2,此时弹簧测力计的示数F2等于小木块和铁块总重力与小木块、铁块所受浮力之差;
⑤以上两次测量数据F1和F2之差就等于小木块浸没在水中受到的浮力.由此可推算小木块的体积为
;
⑥小木块的密度为
;
(3)小木块的密度表达式为
.
【反思】利用物体在液体中的浮沉条件,借助液体密度,可以方便地求出物本的密度.
21.3.2在不同状态下,如何正确地对物体进行受力分析
例2如图21-8(a)所示,一木块A放在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面.现一体积为5cm3的金属块B故在木块的上表面,木块刚好全部浸没在水中,如图21-8(b)所示,求金属块B的密度.
图21-8(a)
【点拨】物块漂浮时,根据平衡条件有F浮=G,加放另一物块后,对于整体由于重力的增加,达到新的平衡状态时有F'=G+G'.考虑物块在液体中的浸入情况并结合浮力公式,就可以求解了.
【解答】对于第一状态,木块漂浮在水面上,以木块为研究对象,有F浮木=G木对于第二状态,金属块和木块作为整体漂浮在水面上,以木块和金属块的整体为研究对象,有F'浮木=G木+G金,其中表示木块浸没在水中时所受到的浮力.
将上面两式想减得:
F'浮木-F浮木=G金
ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)=ρ金gV金
整理代入得:
ρ金=ρ水V露/V金=[13.5×10-6/(5×10-6)]×1.0×103(kg/m3)=2.7×103(kg/m3)
【答案】金属块B的密度为2.7×103kg/m3.
【反思】要时刻牢记,对于浮体来说,浮力与重力是一对平衡力,而F浮=ρ液gV排.
21.3.2浮力中的动态问题
例3如图21-9(a)所示,一根长16cm的蜡烛,底部镶嵌一块铁块,将它竖直放在水中,露出水面的长度为1cm,求蜡烛媳灭时所剩的长度.(ρ蜡=0.9×103kg/m3)
(a)(b)
图21-9
【点拨】当然不会认为露出1cm烧完,剩下15cm;也不会认为蜡烛会全部烧完而仅剩铁块.这是一道动态浮力题,随着蜡烛的燃烧,重力减小,蜡烛上浮,直至错烛上表面和水面平齐,水把烛烟熄灭,如图21-9(b)所示.抓住始末两种状态,F浮=G,问题可以得到解决.
【解答】刚开始点燃时,把蜡烛和铁块看成一个整体,处于漂浮,则
F浮=G铁+G蜡①
当蜡烛熄灭时,蜡烛和铁块看成另一个整体,处于悬浮,则
F浮’’=G铁+G蜡’②
①-②可得F浮-F浮’’=G蜡-G蜡’③
设蜡烛底面积为S,原长为h,始末两种情况下,蜡烛浸入部分长度为h1和h2,由③式可得
ρ水gh1S-ρ水gh2S=ρ蜡ghS-ρ蜡gh2S
所以ρ水h1-ρ水h2=ρ蜡h-ρ蜡h2
h2=(ρ水h1-ρ蜡h)/(ρ水-ρ蜡)
=(1×15-0.9×16)/(1-0.9)(cm)=6(cm)
【答案】蜡烛所剩的长度为6cm
【反思】
(1)理解好题意,用整体法列式;
(2)根据力的平衡,进一步分析推导,可消除一些未知量,最后可获得结果.
21.3.4列式求解浮力问题
例4将一圆柱体用弹簧测力计吊起来,置于空气中,弹簧伸长10cm;如果把圆柱体的—半浸没在水中,弹簧伸长4cm,那么圆柱体的密度是___________.
【点拨】设圆柱体的体积为V,密度为ρ弹簧劲度系数为k在空气中测量时弹簧伸长x1,在水中测量时弹簧伸长x2.据胡克定律F=kx和受力平衡的关系,可列式求解.
【解答】由题意可列方程组
ρgv=kx1①
ρgv-(1/2)ρ水gV=kx2②
两式相除,得(ρ-(1/2)ρ水)/ρ=x1/x2=4/10
所以ρ=5ρ水/6=0.8333×103(kg/m3)
【答案】0.8333×103kg/m3.
【反思】本题巧妙运用了方程中的两个联立方程两边相除的方法,化繁为简,立即可求出结果.
例5如图21-10(a)所示,将一木块放人水中,它露出水面部分的V1是24cm3.将露出水面部分完全截去后再放入水中,它露出水面部分的体积V2是16cm3,如图21-10(b)所示求木块的密度和原来的体积.
(a)(b)
图21-10
【点拨】设木块原来的体积为V,第一次露出水面的体积为V1,第二次露出水面的体积为V2.当木块漂浮时,浮力等于重力,可两次列式求解.
【解答】原来木块漂浮时,有
ρ水g(V-V1)=ρ木gV①
截去体积V1后,剩下的部分漂浮有
ρ水g(V-V1-V2)=ρ木g(V-V1)②
两式相减得ρ水gV2=ρ木gV1
则ρ木=V2ρ水/V1=0.67×103(kg/m3),木块原来的体积V=(ρ水V1)/(ρ水-ρ木)=72cm3
【答案】木块的密度为0.67×103kg/m3,体积为72cm3.
【反思】对于物体漂浮问题,应充分利用浮力等于重力列方程式.根据多次平衡状态,列出方程组,再通过加减乘除等方法化简农得结果.
21.4强化训练
A卷
1、氢气球总重力为20N,在空气中受到向上的浮力为100N,人用___________N的拉力作用在氢气球上,可使氢气球匀速下降.如果放开手,氢气球最多可携带_________N的重物匀速上升.
2、潜水艇要从水中浮上来,要使潜水艇_______减小.髙空悬浮的气艇要下落,必须使气艇的______减小,从而使__________减小,才有可能.
3、轮船由东海驶人黄浦江,所受的浮力是的,轮船排开液体的体积将_____(选填“增大”、“减少”或“不变”).
4、把两个体积相同的实心铁球和空心決球,全部浸入水中,则实心铁球受到的浮力__________空心铁球受到的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”).
5、阿基米德原理有着广泛的应用,请举出两个典型的应用实例:
(1)________________________;
(2)_____________________________.
6、关于物体的浮与沉,下列说法中正确的是()
A、浮在液面上的物体所受的浮力大于重力
B、浮体材料的密度一定小于液体的密度
C、密度等于液体密度的实心球能浮出液面
D、材料密度大于液体密度的物体能浮在液面上时,一定是空心的
7、体积为100cm3、密度为0.6×103kg/m3的木块浮在水面上,它受到的浮力是()
A、等于0.98NB、等于0.588NC、大于0.98ND、小于0.588N
8、潜水艇从水面下10m深处潜到水面下15m深处,潜水艇受到的()
A、浮力增大,压强增大B、浮力不变,压强不变
C、浮力不变,压强增大D、浮力增大,压强不变
9、一只软木塞体积为5cm3、密度为0.25×103kg/m3,将它浸没在酒精里和让它自由浮在酒精表面时,受到的浮力是()
A、浸没时受到的浮力小B、浮在表面时受到的浮力大
C、浸没时受到的浮力大D、两种状态下受到的浮力一样大
10、三只相同的玻璃杯,分别盛有甲、乙、丙三种液体,现把一木块先后放人这三只杯中,如果ρ甲>ρ乙>ρ丙>ρ木,则木块()
A、在甲液体里露出液面最高B、在乙液体里露出液面最高
C、在丙液体里露出液面最高D、在三种液体里露出的液面一样高
11、如图21-11所示,把一个小球分别放人盛满不同液体的A、B两个溢杯中,A杯中溢出的液体是40g,B杯中溢出的液体是50g,则A、B两杯中液体的密度之比是()
A、等于4:
5B、小于4:
5C、大于4:
5D、无法确定
图21-11图21-12
12、如图21-12所示,已知甲、乙、丙三种物质的质量与体积的关系m-v图像,则甲、乙、丙的密度关系是()
A、ρ甲<ρ乙<ρ丙,且ρ甲<ρ水B、ρ甲>ρ乙>ρ丙,且ρ甲>ρ水
C、ρ甲<ρ乙>ρ丙,且ρ丙>ρ水D、ρ甲>ρ乙<ρ丙,且ρ丙<ρ水
13、如图21-13所示,木块A、铁块B在水中处于静止状态.此时若往水中加些盐,A、B两物体所受到的浮力FA、FB的变化情况为()
A、FA变大,FB变大B、FA变小,FB变小
C、FA不变,FB变大D、FA不变,FB变小
图21-13
14、用手把一个铝球和一个铁球同时浸没在水中,放手后一球上浮,另一球下沉.下列说法中正确的是()
A、铝球一定上浮,铁球一定下沉B、上浮的球一定是空心的
C、下沉的球一定是实心的D、受到浮力大的球一定上浮
15、—座冰山漂浮在水面上,露出水面的体积为V1,冰的密度为ρ1,水的密度为ρ2,则这块冰'受到的重力为()
A、
B、
C、
D、
16、体积为50cm3的木块,浸人水中的部分占全部体积的3/5,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量.
17、如图21-14所示,某同学用弹簧测力计测得一物体重10N,将该物体分别浸在甲、乙、丙容器中时,受到液体的浮力分别为:
F甲=______N,F乙=______N,F丙=______N.该同学分析甲、乙、丙可初步得出的结论是:
浸在液体中的物体所受的浮力的大小与________、_________有关.
甲乙丙
(a)(b)(c)(d)
图21-14
18、如图21-15所示,木块漂浮在水面上时,量筒内水面对应的刻度是V1;当木块上放一个小金属块时,水面对应的刻度是V2;若将小金属块取下慢慢地沉人筒底时,水面对应的刻度是V3,请用V1、V2、\/3、g为已知量求出下列各物理量的表达式:
图21-15
(1)金属块的体积V=,
(2)金属块受到的重力G=.
B卷
1、如图21-16所示,甲、乙两球用细线相连,放人水杯中,细线受的力为1N,两球正好悬浮在水中.如果细线断后,则甲球将,乙球将.(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)
图21-16
2、体积相同的木块和冰块,它们都漂浮在水面上,则它们浸在水中的体积之比为,它们受到的浮力之比为.(
,
)
3、质量相同的木块和冰块,都漂浮在水面上,则它们排开水的体积之比为,它们受到的浮力之比为.(
,
)
4、甲、乙两实心球,甲的质量是乙的3倍,把它们都浸没在酒精中,甲所受到的浮力是乙的二
分之一,则甲、乙两球的密度之比为.
5、如图21-17所示,质量相等的两个物体放在水中后处于静止状态,它们的密度分别为
、
,受到的浮力分别为
、
,则()
A、
B、
C、
D、
图21-17
6、如图21-18所示,一个重为10N的实心金属块,挂在弹簧测力计下并浸人水中(弹簧测力计未画出),当金属块体积的1/3浸入水中静止时,弹簧测力计的示数为8N.当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时,弹簧测力计的示数将变为()
A、可能是2NB、可能是6NC、可能是8ND、以上答案都不对
图21-18
7、如图21-19所示,把同一金属圆台按A、B两种方式浸没在水中,则两种情况下,圆台受到的水的向上与向下压力差大小是()
A、A方式大B、B方式大C、两种方式一样大D、缺少条件,无法确定
图21-19
8、—容器中盛有重10N的水,将一物体放入容器中,物体受到的浮力的大小()
A、—定等于10NB、—定小于或等于10N
C、一定小于10ND、有可能大于10N
9、一空心金属球的质量是0.5kg,体积是600cm3,把它投入水中,静止后它将()
A、漂浮在液面上B、悬浮在水中
C、沉人水底D、以上三种情况都有可能
10、质量是150g的物体,放进盛满水的容器中时,溢出了140cm3的水,则此物体将()
A、沉到容器的底部B、悬浮在水中
C、浮在水面D、条件不足,无法确定
11、一实心铁球和一实心铜球在空气中称等重,它们在真空中称则()
A、仍相等B、铁球重C、铜球重D、无法判定
12、—质量均匀的物体悬浮于某种液体中,如果将此物体截成大小不等的两半,则()
A、大的下沉,小的上浮B、大、小两半都下沉
C、大、小两半都上浮D、大、小两半都悬浮
13、有一只空杯装满水后重20N,放人一重为5N1的木块后,溢出一些水,木块浮在水面上,这时杯子、水和木块共重()
A、15NB、20NC、25ND、无法确定
14、在图21-20中,P、Q是两个台秤,上面各放一个盛有水的容器,P、Q的示数分别如图(a)所示,将物体浸没在水中,如图(b)所示,则P、Q的示数分别是()
A、2.0N1.0NB.1.9N1.1.NC、2.1N1.1ND、2.0N1.IN
图21-20
15、—物体在空气中用弹簧测力计称得示数为0.8N,若物体全部浸没在水中时,弹簧测力计的示数是0.31N.求:
(1)物体受到的浮力;
(2)物体的体积.
16、体积为1m3的物体浮在水面时,有2/5的体积露出水面,求:
(1)物体受到的浮力;
(2)物体的质量;(3)组成物体的物质密度.
17、—圆柱形容器底面积为2dm2,里边装有水,在木块上压一石块,此时木块恰好没人水中,水未溢出,将石块取走,水对容器底部的压强减小了1.96×103Pa.求:
(1)石块取走后,木块露出水面的体积;
(2)石块的质量为多大?
18、把体积为V的实心长方体放入水里,静止时长方体能浮在水面.现将它露出水面的部分切去,再把它剩余部分放人水中.若要求长方体剩余部分静止时,露出水面的体积V’与长方体的体积V的比值最大,,则长方体的密度为多少?
19、两质量相同的实心金属块,其密度之比
使它们完全浸没在密度为
的液体中,然后分别挂在一根悬点O的轻质杠杆两端A、B上,如图21-21所示,则当杠杆平衡时,两悬臂的长度之比L0A:
LOB=.
图21-21
作业参考答案与解析
A卷
1、【答案】80,80
【解析】略
2、【答案】自身重力,体积,浮力
【解析】略
3、【答案】不变;增大
【解析】略
4、【答案】等于
【解析】略
5、【答案】轮船,汽艇
【解析】略
6、【答案】D
【解析】略
7、【答案】B
【解析】略
8、【答案】C
【解析】略
9、【答案】C
【解析】略
10、【答案】A
【解析】略
11、【答案】B
【解析】略
12、【答案】B
【解析】略
13、【答案】C
【解析】略
14、【答案】B
【解析】略
15、【答案】C
【解析】略
16、【答案】
(1)0294N,
(2)0.03kg
【解析】略
17、【答案】2,4,6,物体排开液体的体积V排,液体的密度
【解析】略
18、【答案】
(1)V3-V1,
(2)
【解析】略
B卷
1、【答案】上浮,下沉
【解析】略
2、【答案】2:
3,2:
3
【解析】略
3、【答案】1:
1,1:
1
【解析】略
4、【答案】6:
1
【解析】略
5、【答案】B
【解析】略
6、【答案】A
【解析】略
7、【答案】C
【解析】略
8、【答案】D
【解析】略
9、【答案】A
【解析】略
10、【答案】A
【解析】略
11、【答案】B
【解析】略
12、【答案】D
【解析】略
13、【答案】B
【解析】略
14、【答案】D
【解析】略
15、【答案】
(1)0.49N;
(2)5×10-3m3
【解析】略
16、【答案】
(1)5880N;
(2)600kg;(3)0.6×103kg/m3.
【解析】略
17、【答案】
(1)4×10-3m3
(2)4kg
【解析】略
18、【答案】0.5×103kg/m3
【解析】略
19、【答案】3:
2
【解析】略
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中考快递届中考物理基础篇 强化训练题第21讲 浮力的应用 含答案 中考 快递 物理 基础 强化 训练 21 浮力 应用 答案