专题六浮力.docx
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专题六浮力.docx
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专题六浮力
专题六浮力
一、考纲要求
1.通过实验探究,认识浮力.
2.知道物体浮沉的条件
3.经历探究浮力大小的过程知道阿基米德原理
二、浮力考点分析
一、浮力
1、概念:
浸在液体或气体中的物体都会受到液体或气体竖直向上的托力。
2、产生原因:
液体对物体向上和向下的压力差
二、阿基米德原理
1、内容:
浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力,
2、公式:
F浮=G排=ρ液gV排
三、浮沉条件
现象
上浮
下沉
悬浮
漂浮
G与F浮的关系
G G>F浮 G=F浮 G=F浮 运动状态 加速上升 加速下降 静止 静止 结果 变为漂浮 沉入底部 可停留在液面下任何位置 部分露出液面 说明: (1)判断物体浮沉(状态)有两种方法: 比较F浮 与G物或比较ρ液与ρ物 。 (2)悬浮与漂浮的比较: 相同点: F浮=G物 不同点: 悬浮ρ液 =ρ物 ;V排=V物 漂浮ρ液 <ρ物;V排 四、求浮力大小的方法 1、实验测量法: 用弹簧测力计测得某物体在空气中受到的重力为G,将该物体浸在某种液体中,用弹簧测力计测得其视重为F,则物体在液体中所受浮力F浮=G-F。 2、阿基米德原理法: 浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力,即F浮=G排=ρ液gV排 3、二力平衡法: 当物体悬浮在液体中或漂浮在液面上时,由于物体静止不动,根据二力平衡可知物体所受的浮力与物体的重力相等,即F浮=G。 五、应用 1、轮船: 采用空心的方法来增大排开水的体积从而增大浮力,使其漂浮在水面上。 2、潜水艇: 通过向水仓中充水或排水改变自重实现下沉或上浮。 3、氢气球、热气球、飞艇: 利用密度小于空气的气体,通过气囊里气体的质量来改变自身体积,从而改变所受浮力的大小来实现升降。 规律方法: 当ρ物>ρ液时,物体下沉,ρ物<ρ液时,物体上浮直至漂浮在液面上,当ρ物=ρ液时,物体悬浮在液体中的任何深度。 考点1.浮力的基本知识 【例1】下列关于浮力的说法中正确的是() A.浮力都是由水产生的B.在不同液体中浮力的方向会不同 C.只有固体才会受到浮力作用D.浮力方向与重力方向相反 【例2】关于浮力,下列说法正确的是() A.浸在液体或气体里的物体受到的浮力方向都是竖直向上 B.水中的木块因受到浮力而上浮,水中的铁块因没有受到浮力而下沉 C.在水中上浮的木块受到的浮力一定比在水中下沉的铁块受到的浮力大 D.水中的桥墩会受到水的浮力 【例3】一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示.图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( ) A.F1B.F2C.F3D.F4 【例4】浮力产生的原因是由于( ) A.液体(或气体)对物体有压力B.液体(或气体)对物体有压力差 C.液体(或气体)有质量D.物体对液体(或气体)有压力 【例5】 如图,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮.若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来.此实验说明了( ) A.大气存在压强B.连通器原理 C.浮力产生的原因D.液体的压强与液体的密度和深度有关 【例6】 把一块石蜡的底部磨平后置于烧杯底部,使它们之间密合(如图所示),用手按住石蜡将水缓缓倒入烧杯中,直到水面淹没石蜡块后放手,则( ) A.由于石蜡块的密度比水小,所以石蜡块会上浮 B.由于石蜡块受到水的压力是向下的,所以石蜡块不会上浮 C.由于石蜡块受到的摩擦力大于浮力,所以石蜡块不会上浮 D.由于水对石蜡块没有压力,所以石蜡块不上浮 【例7】一个密度为0.55g/cm3的圆柱体放入盛满水的溢水杯时,排出100克的水.把它竖直漂浮在密度为0.8g/cm3的酒精里,则圆柱体的下底面受到液体的压力为( ) A.80gB.0.98NC.0.78ND.条件不足,无法判断 【例8】一圆柱形桥墩的体积是20立方米,浸入水中的体积是总体积的3/5,则桥墩受到水的浮力为 牛. 【例9】氢气球在空气中脱手后会上升,说明氢气球在空气中也受到 力,方向为 . 【例10】 一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(如图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 .若用手堵住瓶口(如图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 . 【例11】一名潜水员需到水下打捞体积为5×10﹣3米3的物体,当他潜入水下10米深处时,他所受水的压强为 帕,物体受到水的浮力为 牛,浮力的方向为竖直 . 考点2.阿基米德原理 【例1】关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是( ) A.漂浮的物体比沉底的物体受到的浮力大 B.物体的密度越大,受到的浮力越小 C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大 D.浸没在水中的物体受到的浮力与深度有关 【例2】为在海洋中开采石油而建造钻井平台时,必须向海底打入铁桩.铁桩垂直从水面上逐渐下水直至全部进入水下紧密的泥土中,在整个过程中铁桩所受的浮力() A.逐渐增大 B.先逐渐增大,后保持不变 C.保持不变 D.先逐渐增大,后减小到零 【例3】在下列几种情形中,物体所受浮力增大的是() A.从海水中走向沙滩的游泳者 B.从长江入海口驶向大海的轮船 C.正在码头装载货物的轮船 D.海面下正往深水处下潜的潜艇 【例4】关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是() A漂浮的物体比沉底的物体受到的浮力大B.物体的密度越大受到的浮力越大 C.物体排开液体的体积越大受到的浮力越大D.液体中的物体受到的浮力与深度有关 【例5】 如图所示,在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水,用弹簧测力计钩并将其慢慢浸入水中,直至塑料袋中的水面与容器中的水面相平.此过程中弹簧测力计的示数( ) A.逐渐减小到零 B.先减小后增大 C.始终保持不变 D.逐渐增大 【例6】小芳同学在探究“浮力的大小等于什么(阿基米德原理)”时,做了如图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数F1、F2、F3、F4之间的大小关系是( ) A.F1=F4、F2=F3B.F2﹣F3=F4﹣F1 C.F1=F2=F3=F4D.上述结论都不正确 【例7】老师在课堂上做了下述演示实验: 在天平左盘放上溢水杯,往杯中注水恰至溢水管口处,使天平平衡.然后往杯里放一木块,天平左端下降,同时木块排开的水从管口流入空量筒中.等排开的水流完后,天平又恢复平衡,如图所示.同学们对此发表了以下观点: ①木块在水中受到浮力、重力和水的压力; ②木块的重量等于它排入量筒中水的重量; ③木块受到的浮力等于量筒中水的重量; ④天平重新平衡时,左盘中物体的总质量等于右盘中珐码的总质量. 其中正确的是( ) A.①②③B.②③④C.②③D.③④ 【例8】小明通过以下的实验得出结论: 浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力.在实验过程中,正确的实验步骤是( ) A.①②③④B.④②③①C.④③①②D.④③②① 【例9】 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深关系的图象是( ) A. B. C. D. 【例10】 把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状,轻轻放到水面,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,碗状橡皮泥漂浮在水面,如图所示,则它们所受浮力的大小关系是( ) A.F>F碗B.F球<F碗 C.F球=F碗D.F球≥F碗 【例11】 如图所示,甲、乙两台秤上各有一个容器,一个装满水而另一个未满,现各将一手指浸入水中,手指与容器壁、底均不接触。 则在手指浸入水中之后,两台秤的示数变化情况是() A.甲变小,乙不变B.甲变大,乙不变 C.甲不变,乙变大D.甲变小,乙变大 【例12】 如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入另一种液体中,它却沉入底部.则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较() A.在水中受到的浮力较大B.在液体中受到的浮力较大 C.受到的浮力一样大D.无法比较浮力大小 【例13】 如图所示,甲、乙、丙是体积相同,形状不同的铝块、铁块和铜块,当它们浸没在水中时,它受到的浮力是() A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一样大 【例14】 如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中.甲上浮、乙悬浮、丙下沉,在甲露出水面之前,关于它们所受浮力的说法正确的是() A.甲受到的浮力大B.乙受到的浮力大 C.丙受到的浮力大D.甲、乙、丙受到的浮力一样大 【例15】将边长是10cm的实心正方体木块轻轻放入盛满水的溢水杯内,待木块静止时,从杯中溢出0.6kg水.(g取10N/kg)求: (1)木块受到的浮力. (2)木块的密度. 考点3.物体的浮沉条件: 【例题1】某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将重为100g的物体放入盛满水的盆中,有90g水溢出,则() A.物块会浮在水面上B.物块会悬浮在水中 C.物块会沉入盆底D.不能据此判断出物块的沉浮 【例题2】把重10N,体积为1.2×103㎝3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力是() A.漂浮,F浮=12NB.悬浮,F浮=10N C.漂浮,F浮=10ND.沉在 水底,F浮=12N 【例题3】某容器装满水,轻轻放入一小球后,溢出50g水,则下列判断正确的是() A.小球的质量肯定不小于50gB.若小球质量大于50g,则小球的体积一定大于50cm3 C.小球的质量肯定等于50gD.若小球质量等于50g,则小球的体积一定大于50cm3 【例题4】将质量为100g的物体投入盛有100mL酒精的量筒中(已知ρ酒精=0.8×103kg/m3),物体静止后,酒精液面上升到200mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是() A.物体沉在量筒底部B.物体漂浮在酒精液面上 C.物体悬浮在酒精中D.条件不足,无法确定 【例题5】“海宝”是2010年世博会的吉祥物,小玲的爸爸从上海给她带回一个“海宝”。 经测量,她发现该“海宝”的质量为200g,体积为300cm3。 已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,则() A.将该“海宝”浸没在水中,它受到的浮力为2N B.将该“海宝”浸没在水中,放手后“海宝”将下沉 C.将该“海宝”浸没在水中,放手后“海宝”将上浮 D.将该“海宝”浸没在水中,放手 后“海宝”将悬浮 【例题6】是a、b两种物质 的质量与体积的关系图像。 分别用a、b两种物质 制成两个规则的实心长方体甲和乙,下列说法中正确的是() A.将物体甲放入水中,一定漂浮在水面 B.将物体乙放入水中,一定沉入水底 C.将体积相等的甲、乙两物体捆在 一起放入水中,一定漂浮在水面 D.将质量相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中,一定漂浮在水面 【例题7】把重8N、体积为1.0×10-3m3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力是() A.漂浮,F浮=10NB.悬浮,F浮=8N C.漂浮,F浮=8ND.沉在水底,F浮=10N 【例题8】某物重为3.5N,把它放在盛水的容器中,溢出的水重为2N,则该物体受到的浮力() A.一定是2NB.一定是3.5N C.可能是1.5ND.可能是2.5N 【例题9】将质量是100g的 物体缓缓浸没在一个盛满水的烧杯中,溢出了80g的水,放手后,此物体最终会() A.沉入杯底B.悬浮在水中 C.漂浮在水面上D.无法判断此物体的浮沉情况 【例题10】一个小球先后放入足够多的水和酒精中,静止后它在水中受到的浮力比在酒精中受到的浮力大,则小球在水中和酒精中所处的状态有可能的是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)() A.都漂浮 B.在水中漂浮,在酒精中悬浮 C.在水中漂浮,在酒精中下沉D.在水中下沉,在酒精中漂浮 【例题11】一物体的体积为100cm3,将它轻轻放人装满A液体的容器中,从容器中溢出了85cm3的液体;将它轻轻放人装满B液体的容器中,从容器中溢出了100cm3的液体,则物体静止时在A在液体中受到的浮力FA、FB的大小关系是: FA_____FB(要求用“>”、“<”或“=”符号连接FA与FB) 【例题12】某水上运动项目使用的长方体水上标志物,经测量其质量为100kg、体积为0.2m3,它的密度为 kg/m3。 它漂浮在平静的水面上受到的浮力为 N。 (g=10N/kg) 【例题13】一个重5N的木块漂浮在水面上,它受到的浮力为___________N,它排开水的体积为___________m3。 【例题14】某同学在实验室里将体积为1.0×10-3m3的实心正方体木块放入水中,如图8所示,静止时,其下表面距水面6cm,请根据此现象和所学力学知识,计算出两个与该木块有关的物理量。 (要求写出计算过程,g取10N/kg) ①____________________________; ② ____________ ________________; 【例题15】有一方木块,把它放入水中时,露出水面的部分是其总体积的2/5,把木块放入另一种液体时,露出液面的部分是它总体积的1/3,求: 木块的密度及液体的密度。 【例题16】如图所示,一体积为1. 25×10-4m3、质量为0.075kg的木块,漂浮在底面积为5.0×10-3m2的柱形容器内的液面上,此时液体的深度为0.20m,木块的2/5体积露出液面。 (1)求液体对容器底的压强p1 (2)若对木块施一竖直向下的压力F,使木块恰好浸没,求压力F和此时液体对容器底的压强p2 (3)若撤去压力F,在木块的下方用绳悬吊一密度p=6×103kg/m3的合金块,并恰好使木块浸没,求合金块的质量m和此时容器底部所受液体的压强p3 【例题17】如图4所示,将一个体积为1.0×10-3m3重6N的木球用细线系在底面积为500cm2的圆柱形容器的底部,当容器中倒入足够的水使木球被浸没时,(g=10N/kg)求: (1)木球浸没在水中受到的浮力; (2)细线对木球的拉力; (3)剪断细线 ,木球处于静止时,本球露出水面的体积多大? (2013·连云港)1、2012年6月30日,“蛟龙号”成功挑战7000m深度。 不考虑海水密度的变化及水的阻力,关于“蛟龙号”的下列说法正确的是() A.下潜过程中所受压强增大 B.下潜过程中所受浮力增大 C.匀速下潜时,其重力大于浮力 D.下潜过程中没有被压扁,是因为舱内气体压强与舱外液休压强相等 (2013·黄冈)2、李华同学利用如图装置提起水中的物块,下列判断正确的是( ) A.装置的机械效率可以达到100% B.装置中的AOB是省力杠杆 C.装置中的滑轮是定滑 轮 D.物块上表面露出水面前,所受浮力不断减小 (2013·泉州)3、把密度为0.6×103kg/m3、重为12N的木块放入水中,当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别是 A.漂浮,F浮>12NB.漂浮,F浮=12N C.沉底,F浮<12ND.沉底,F浮=12N (2013·舟山)4、端午节那天,小明发现煮熟的咸鸭蛋有的沉在水底,有的浮在水面(如图所示)。 若甲的体积比乙小,则下列分析合理的是 A.甲的质量比乙大B.甲受到的浮力等于重力 C.甲的密度比乙大D.乙受到的浮力大于重力 (2013·荆门)5、如图所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分 A.还会重新露出水面B.不会重新露出水面 C.以上两种可能都有D.无法判断是否会重新露出水面 (2013·山西)6、在水平桌面上,有两个相同圆柱形容器,内盛相等质量的盐水。 将同一鸡蛋分别放人其中,鸡蛋静止时如图7所示。 鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力分别为F1和F2,盐水对容器底部压强分别为p1和p2,则( ) A.F1>F2 p1>p2 B.F1=F2 p1>p2 C.F1 (2013·自贡)7、小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,他沿杯璧缓慢加入清水使鸡蛋下沉。 在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是下图中的() (2013·广东)8、如题16(3)图为探究“浮力的大小等于什么”的实验。 以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。 若图中F1 、F2、F3 、F4 四个力之间的关系式成立,则可得出结论F 浮=G排。 (2013·盐城)9、小华在探究影响浮力大小因素的实验中,先在空气中测出圆柱体的重力大小是1.0N,然后将圆柱体逐渐浸入水中,如图甲所示,她测得圆柱体受到的浮力F和其底面进入水中的深度h的对应数据如下表: 次数 1 2 3 4 5 6 h/cm 2 4 6 8 10 12 F/N 0.2 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 (1)第1次实验时弹簧测力计的示数为N (2)利用表中数据,在图乙中画出F-h图线 (3)当h=cm时,圆柱体刚好全部浸没水中 (4)如改用浓盐水做实验,在图乙中再画出F-h图线。 图线上h=6cm点的位置变(高/低),这样的比较是为了探究对浮力大小的影响。 (2013·广东)10、 如题14 图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图AOB 为一杠杆(质量忽略不计),OA: OB=1: 2。 A 端用细线挂一空心铝球,质量为2.7kg。 当铝球一半体积浸在水中,在B 端施加3.5N 的竖直向下的拉力F 时,杠杆恰好在水平位置平衡。 则铝球实心部分的体积为m3 ,铝球受到的浮力为N ,铝球空心部分体积为m3。 (ρ铝=2.7×103kg/m3,g=10N /kg) (2013·安阳)11、在一次物理兴趣小组的活动中,某小组同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块(不吸水)的密度。 (1)在一定的范围内拉伸到弹簧时,弹簧的拉力越大,弹簧的伸长量就越。 使用弹簧测前,应先检查指针是否在的位置,若不在此位置,应进行调整后再之使用。 (2)如图12(甲)所示,用弹簧测力计测出木块在空气中的重力为N。 (3)将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上,挤出吸盘内部的空气,吸盘在的作用下被紧紧压在烧杯底部,如图12(乙)所示。 在烧杯中倒人适量的水,将木块放入水中后,用弹簧测力计将木块全部拉人水中,如图12(丙)所示,此时弹簧测力计示数为0.4N。 (4)如果不计摩擦和绳重,图12(丙)所示的水块受到的浮力,为N,木块的密度为kg/m3。 (5)如果将烧杯中的水换成另一种液体,用弹簧测力计将该木块全部拉入该液体中时,弹簧测力计示数为0.2N,该液体的密度为kg/m3。 (6)如果实验中先用弹簧测力计将木块全部拉人水中,然后取出木块直接测量木块的重力,从理论上分析,按这样的实验顺序测得的木块密度值(选填“偏大”、“偏小”或“不变”) (2013·河北)12、由某种合金制成的两个大小不同的工艺品,其中一个实心,一个空心。 小明为判定哪个是空心的,进行了如下实验。 (已知ρ水 = 1.0 g/cm3,取g = 10 N/kg) 【实验过程】将下列实验步骤中空白处补充完整。 ①用弹簧测力计测出小工艺品的重力G1 = 2 N。 ②将挂在测力计下方的小工艺品浸没水中,小工艺品受到个力 的作用,此时测力计的示数F1 = 1.6 N,则浮力F浮 = N。 ③用测力计测出大工艺品的重力G2 = 3 N。 ④如图13所示,将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中,测力计的示数 F2 = N。 ⑤合金的密度ρ = g/cm3,则(选填“大”或“小”)工艺品是空心的。 【拓展应用】空心工艺品空心部分的体积是 cm3。 (2013·福州)13、2012年11月,我国自行研制的舰载多用途歼一15战斗机,首次成功起降在中国第一艘航空母舰“辽宁舰”上,如图13所示。 (1)“辽宁舰”的排水量为6.7×104t,其满载并静止在海面上时,受到的浮力是_______N,排开海水的体积为_______m3。 (ρ海水=1.03×103kg/m3) (2)歼一15在航母上起飞时相对于_____,它是运动的,当它飞离舰时,航母受到的浮力将_____,在起飞上升过程中,歼一15的重力势能将_____。 (后两空均选填“变大”、“不变”或“变小”) (3)歼一15降落着舰后,虽受阻拦索作用并关闭发动机,但飞机仍会向前滑行一段距离,这是因为歼一15具有_____。 (2013。 广州)14、图15是薄纸制成的下端开口,容器的容积为1m3,所用薄纸重量为0.5N,容器内空气重量为____N,容器(含其内空气)的总重量为______N(空气质量为1.29kg/m3,g=10N/kg), 为了使容器悬浮在空中,你要用________方法使容器内空气减少,容器内空气的重量 减少______N,容器才能悬浮在空中,此时容器内空气密度________容器外空气密度 (选填“大于”,“等于”,“小于”)。 (2013湛江)15、仁爱礁是我国的固有领土,隶属我国海南省三沙市,中国公务船只定期在那里巡视,如图14所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船. (1)该船以20km/h的速度匀速航行了5h,则航行的距离是多少? (2)若该船的声呐探头距海面深度为10m,则该声呐探头受到海水的压强是多少? (3)该船满载时排水量为5x106kg,则船受到的重力和浮力各为多少? (海水密度为1.03x103kg/m3,g取10N/kg) (2013•枣庄)16、我国首台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人深潜器于2012年6月顺利完成工作设计深度7000m的海试任务.(海水密度取ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg): (1)当“蛟龙号”下潜到达7000m深度时,受到海水的压强是多少? (2)“蛟龙号”完成海试任务后,上浮最终漂浮在海面上,现在由起重装置将其匀速竖直调离水面,起重机起吊拉力的功率随时间的变化图象如图所示,图中P2=2P1.已知“蛟龙号”的总质量为2.2×104kg,求t1时刻“蛟龙号”排开水的体积(不考虑水的阻力). (2013•沈阳)17、为安全起见,初学游泳者常使用一块泡沫浮板,用双臂把浮板压入水中,借助浮板所受的浮力来
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