A.F1 B.F2 C.F3 D.F44. 如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.不受浮力作用
B.木块受到的浮力大于受到的浮力 C.两图中容器对桌面的压强相等 D.两图中水对容器底的压强不相等
参:1.C 2.A 3.C 4.C 二、浮力大小的考察题目:
(一)例题:(2018·德阳)体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大 C.铜块受到的浮力最大 D.他们受到的浮力一样大 解析:计算浮力的大小是每年中考出现频率比较高的一种类型题目,计算浮力的大小有四种方法,分别是①定义法:F浮=F向上—F向下②实验法:F浮=G物-F示③原理法:F浮=ρ液gV排④受力分析法:根据平衡力列等式求F浮。此题中三个物体是浸没在同一种液体中,所以选择原理法,根据F浮=ρ液gV排,三个物体的ρ液 V排都一样所以它们受到的浮力大小相等。 (二)强化练习:
1.(2016·漳州)一物体挂在弹簧测力计下,示数为8N,当它浸入水中时,示数为3N,此时物体所受的浮力为( ) A.3N B.5N C.8N D.11N
2. 23.(2018·宜昌)有一木块的体积为200cm3,密度为0.8×103kg/m3.把它浸没在水中时,它受到的浮力是________N;松手后,木块静止
时排开水的质量是________kg.(g=10N/kg)。
3.(2016·内江)许多轮船都有排水量的标记,“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t,表示它浮在海面上排开的海水质量是4800t,此时舰船所受的浮力是_________N(g=10N/kg)。当舰船从海洋驶入长江时,吃水深度。(选填“变大”“变小”或“不变”)
4.(2018·乐山)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7N.当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是1.7N.现把该零件浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.9N,求: (1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮 (2)该金属零件的密度ρ金; (3)另一种液体的密度ρ液
参:1. B (实验法) 2. 2N 0.16 (原理法) 3. 4.8×107
F浮=G排=m排g;变大(受力分析法,轮船无论在海里还是长江都漂浮,它受到的浮力都等于它自身的重力)4. (1)该零件浸没在水中时受到的浮力为1N;(2)该金属零件的密度为2.7×103kg/m3;(3)另一种液体的密度为0.8×103kg/m3。 三、浮力与图像结合考查题目:
(一)例题1:(2016·泸州)泸州浓江二桥复线桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示,一密度为3×103kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中,在匀速沉入江水的过程中,构件下表面到江面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示,下列判断正确的是(取g=10N/kg,江水的密度ρ水
=1.0×103kg/m3)
A.当h=1m时,构件恰好浸没在江水中
B.当h=2m时,构件所受的浮力大小为2.4×105N
C.当h=3m时,构件底部受到江水的压强大小为2.0×104pa D.当h=4m时,构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105N
解析:这种类型题目大多是浮力大小随着V排变化而变化,具体变化关系提现在图像中,要求学生具备把物理情境与图像有机结合的能力。在正方体构件下表面接触水面之前,它受到的浮力为0,随着构件慢慢的进入液体直到完全浸没,浮力随着V排的增大而增大(V排=S底h
浸
),也就是浮力随着h浸的增大而增大,所以构件慢慢的进入液体直
到完全浸没这一情境对应图像中的斜线。h=2m时构件完全浸没,构件的边长a=2m。图像中的横线代表构件完全浸没后继续下降的过程。完全浸没后V排不再变化,所以浮力大小就不变了,所以构件完全浸没后对应图像中的横线。
A.h=2m时构件恰好完全浸没,故是错的。
B. h=2m时构件恰好完全浸没,F浮=ρ液gV排,V排=8m3,F浮=8×104N,故B是错误的。
C.P=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×3m=3×104 Pa D.通过受力分析,G= F
浮
+F
拉
,F
拉
=G- F
浮
=ρ
物
gV
物
-ρ
液
gV
排
=3×103kg/m3×10 N/kg×8m3-1.0×103kg/m3×10 N/kg×8m3=1.6×105N 例题2:如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,g取10Nkg,下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是6N B.圆柱体受到的最大浮力是3N C.圆柱体的密度是1.5×10kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa 解析:
①由图像可知下降高度h≤4cm时弹簧测力计的示数F=4N不变,说明h=4cm时物体开始进入水中,之前是在空气中,所以G=F=9N,故A是错的;
②4cm≤h≤8cm这一段图像是斜向下的直线,说明弹簧测力计的拉力在逐渐减小,也就是物体受到的浮力越来越大,当h=8cm时,拉力F最小,说明h=8cm时物体刚好完全浸没,圆柱体受到的浮力达到最
大值,F浮=G-F=9-3=6N,故B是错误的; ③根据阿基米德原理F
浮
=ρ
液
gV
排
,V
圆圆
=V
排
=F
圆
浮
/ρ
液
g=6N/1.0×103kg/m3×10 N/kg=6×10-4m3。所以ρN/kg×6×10-4m3=1.5×10kg/m3,故C是正确的;
=G/g V=9N/10
④圆柱体从h=4cm开始浸入水中,到h=8cm完全浸没,说明圆柱体的高H=4cm,所以刚好浸没时下底面受到水的压强为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×0.04m=400Pa (二)强化练习:
1.弹簧测力计下挂一长方物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐进入水中如图(甲),图(乙)是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象,则下列说法中正确的是( )
液
A.物体的体积是500cm3 B.物体受到的最大浮力是5N C.物体的密度是2.25×103kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N 答案:C
2.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F,并画出F浮-h的图象(如图2所示),g取10Nkg。求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数; (3)圆柱体的密度。
答案:(1)0.32Kg (2)F示=2.6N (3)2.67×103kg/m3 3. 【2018·十堰】将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线拴在空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图ZT-7-13甲所示,在整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为____N,木块重力为____N,细线对木块的最大拉力为_____N。(g取10N/kg)
答案:15 9 6
4. 如图ZT-7-18甲所示,圆柱形容器中盛有适量的水,其内底面积为100cm2。弹簧测力计的下端挂着一块正方体花岗岩,将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与花岗岩底面距容器底部的距离h的关系如图乙所示。求:(g取10N/kg)
(1)花岗岩在露出水面前所受水的浮力大小。 (2)花岗岩的密度。
(3)从开始提起到花岗岩完全离开水面,水对容器底部减小的压强。 答案:
(1)由图乙可知,花岗岩的重力G=5.6N,花岗岩在露出水面前弹费测力计的示数F=3.6N,所以花岗岩所受水的浮力大小: F浮=G-F=5.6N-3.6N=2N。
(2)由F浮=ρ液gV排,可得花岗岩的体积:
5. 如图甲所示,用弹簧测力计吊一金属块使其逐渐浸入水中,图乙是这个过程弹簧测力计的示数F随金属块下表面在水中的深度h变化的情况。由图可知,金属块的质量是______kg,金属块所受最大浮力是_____N,金属块下表面所受水的最大压强 是_____Pa。(g取10N/kg)
答案:0.6 2 800 四、实验考查题目:
(一)例题:(2016·遵义)如图所示,用改进后的实验装置探究“浮力大小与哪些因素有关”,将盛有适量水的烧杯放置在升降台上,使
升降台逐渐上升。
(1)物体完全浸没在水中时,所受的浮力大小为
__________N。
(2)下列图丙中能正确反映水面刚好接触物体下表面开始到图乙所示位置时,弹簧测力计示数F与升降台高度h关系的图象是______
答案:F浮=G-F示=2.2N-1.8N=0.4N B
(二)强化练习:
1. 1.小明为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,做了如图所示的实验
(1)你认为更为合理的实验顺序是_____________。
(2)根据小明在实验中获得的数据,物体所受的浮力是________N,物体排开液体的重力是 ______N。
(3)通过实验你得到的结论是:浸在液体中的物体,所受浮力的大小等于_____________________。
答案:D、A、B、C 1 1 物体排开的液体所受的重力 2. 某教师在“阿基米德原理”教学过程中,做了如下演示实验。
(1)在弹簧下端挂上小桶和金属块,记下弹簧伸长后指针位置O,如图甲所示。
(2)溢水杯中装满水,把金属块全部浸入溢水杯的水中,用烧杯收集排开的水,弹簧缩短,如图乙。
(3)把烧杯中的水全部倒入小桶中,弹簧指针又恢复到原来位置O,如图丙所示。
图乙中的弹簧比图甲中的弹簧缩短了,说明金属块受到了______的作用;图丙中弹簧指针又恢复到位置0,说明___________________。 答案:浮力 金属块受到的浮力等于它排开的水所受的重力 题后反思规律总结:探究物体所受浮力的大小跟它排开的液体受到的重力之间的关系时,为减小误差且不重复操作,测量顺序应是:测空桶受到的重力→测物体受到的重力→测物体浸没在水中弹簧测力计的拉力→测桶和物体排开的水受到的总重力。
3.(2018·武汉)如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103 kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N 答案:D
4.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度有关”的操作是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 答案:D
5.在探究“浮力的大小等于什么”的实验中,有如图所示的四个步骤,正确的操作顺序应是( )
A.①②③④ B.①④③② C.④③②① D.②①④③ 答案:D
6.某同学在实验室里探究“影响浮力大小的因素”的实验,如图是其中的一次实验情景。根据图示可以知道,该同学这次操作的目的是( )
A.探究物体所受浮力大小与其浸入深度的关系 B.说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积大小有关 C.探究物体所受浮力大小与液体密度的关系 D.验证阿基米德原理F浮=G排 答案:C
7. (2018·长春)如图所示是小明自制的用来探究影响浮力大小因素
的装置:将弹簧和标尺固定在支架上,用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端,弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时,弹簧未超过弹性限度)。
(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置,说明物体所受浮力的大小跟_________有关,此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1;继续向杯中注水,指针_______(选填“上移”、“不动”或“下移”):当注满水时,金属块底部受到的压强为Pl。(2)将水倒尽,向杯中缓慢注入某种液体(ρ液≠ρ水),当指针指在C位置时,金属块底部受到的压强为P2,则P1_____P(选填“>”、“=”或“<”),2分析推理可知:金属块所受浮力的大小还与______有关。
(3)将液体倒尽,用等体积塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水,从塑料块底部接触水面,到塑料块浸没水中的过程中,支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2,则△F1____△F2(选填“>”、“=”或“<”)。 答案:(1)排开液体体积 不动
(2)> 排开液体的密度 (3)=
8. (2018·广西)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关 猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关 猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关 猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想_______(选填序号)
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图2所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为_________N。
②比较序号_____,______,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越________; ④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力_______关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是______。
答案:(1)4 (2)①1 ②a ③大 ④无 (3)没有控制排开液体体积相同
9. (2018·河南)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为________N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为_____N.石块排开的水所受的重力可由________(填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于__________。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是_____。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值 B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验 (5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则_______(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
答案:(1)3.8 (2)1.4 AD (3)排开液体的重力 (4)A (5)能