PAGEPAGE1課時訓練(十一)浮力的四種計算方法浮力的相關實驗(限時:40分鐘)|基礎鞏固|一、選擇題1.關于物體所受的浮力,下列說法中正確的是 ()A.空氣中的物體不受浮力作用B.沉在水底的鐵球不受浮力作用C.浮力是物體對液體施加的力D.浮力是液體或氣體對物體壓力的合力2.[2019·廣州]兩個相同的燒杯中分別裝滿了兩種不同的液體,把甲、乙兩球分別輕輕放入兩杯液體中,最后處于如圖K11-1所示狀態。甲、乙排開液體的重力相等,甲、乙所受浮力相比 ()圖K11-1A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大C.甲、乙所受浮力一樣大 D.不知道液體密度無法比較浮力大小3.[2019·自貢]如圖K11-2所示,一個棱長為10cm的正方體豎直懸浮在某液體中,上表面受到液體的壓力F1為5N,下表面受到液體的壓力F2為13N。下列說法錯誤的是(g取10N/kg)()圖K11-2A.正方體受到的浮力為8NB.液體的密度為0.8×103kg/m3C.正方體上表面到液面的距離h=5cmD.液體對正方體下表面的壓強為1.3×103Pa4.[2018·荊門]水上救援往往需要打撈沉沒的貨物,我們將該情景簡化為如圖K11-3所示的物理過程,假設物體浸沒在水深h=0.5m的容器底部(非密合),現利用彈簧測力計將物體從水中勻速提出,當物體有一半體積露出水面時,彈簧測力計示數為3N,當物體全部離開水面后,彈簧測力計示數為5N,g取10N/kg。則 ()圖K11-3A.物體在水面下上升的過程中所受浮力逐漸減小B.物體在容器底部時,受到的浮力為2NC.物體在容器底部時,水對其底部的壓強為5×104PaD.物體的密度為1.25×103kg/m35.[2019·蘭州]如圖K11-4甲所示,某科技小組的同學用彈簧測力計懸掛一實心圓柱形金屬塊,使其緩慢勻速下降,并將其浸入平靜的游泳池水中,彈簧測力計的示數F與金屬塊下底面下降高度h的變化關系如圖乙所示,忽略金屬塊浸入水中時池水液面高度的變化,g取10N/kg,則下列說法中正確的是 ()圖K11-4A.金屬塊所受重力大小為26NB.金屬塊的密度為2.3×103kg/m3C.金屬塊完全浸沒在水中時所受浮力的大小為26ND.金屬塊恰好完全浸沒時,金屬塊下底面所受水的壓強為5×103Pa二、填空及簡答題6.[2019·宜昌]如圖K11-5所示是我國自主研制的首款大型水陸兩棲飛機“鯤龍AG600”,某次執行任務時它的質量為38t,當它停在水面上時,排開水的體積是m3,受到的浮力為N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)

圖K11-57.[2019·哈爾濱]如圖K11-6所示,先將溢水杯裝滿水,然后用彈簧測力計拉著重為4N、體積為100cm3的石塊,緩慢浸沒在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重為N,石塊靜止時,彈簧測力計示數為N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

圖K11-68.如圖K11-7所示,物體上表面與水面相平,下表面受到水向上的壓力為10N,彈簧測力計拉力15N,則物體所受到的浮力是N。物體的體積是cm3,物體的質量是kg,物體的密度是kg/m3。(g取10N/kg)

圖K11-79.彈簧測力計下掛著一重為2N的物體,物體一半體積浸入水中靜止時,彈簧測力計示數如圖K11-8所示,其示數為N,物體體積為m3,此時物體所受浮力為N,該物體的密度是kg/m3。當物體浸沒在水中時改變物體浸沒在水中的深度,物體所受浮力大小。(已知水的密度為ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)

圖K11-810.[2018·十堰]將一底面積為0.01m2的長方體木塊用細線系在一個空容器的底部,然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平,如圖K11-9甲所示,在這個過程中,木塊底部受到水的壓強隨容器中水的深度的變化圖像如圖乙所示,則木塊所受到的最大浮力為N,木塊重力為N,細線對木塊的最大拉力為N。(g取10N/kg)

圖K11-9三、實驗探究題11.[2019·張家口橋西區]小明利用如圖K11-10所示的裝置探究“影響浮力大小的因素”,彈簧測力計下所掛圓柱體物塊的底面積為60cm2,實驗過程記錄的數據如下表所示。(g取10N/kg)圖K11-10物塊下表面浸入水中的深度h/cm012344.5彈簧測力計示數F1/N4.84.23.63.02.42.4浮力F2/N00.61.21.82.42.4排開水的體積/cm3060120180240240(1)物塊的重力為N。

(2)物塊浸沒在水中之前,彈簧測力計的示數隨物塊浸入水中深度的增加而(選填“增大”或“減小”),說明浮力與物塊排開水的體積有關。物塊浸沒在水中后,繼續向下移動,物塊所受的浮力保持2.4N不變,說明浸沒在水中的物體所受浮力的大小與它在水中的深度(選填“有關”或“無關”)。

(3)比較圖甲和圖乙發現,物塊浸沒在鹽水中時受到的浮力大于浸沒在水中時受到的浮力,說明在排開液體的體積相同時,液體的密度越大,物塊受到的浮力。

[拓展](4)物塊的密度ρ=kg/m3。

(5)物塊浸沒在某液體中,彈簧測力計示數為3N,則液體的密度ρ液=kg/m3。

12.如圖K11-11所示,圖A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排開液體所受重力的關系”實驗的五個步驟。(1)兩步驟可計算出圓柱體物塊浸沒在水中時受到的浮力F浮=N。兩步驟可得出物塊排開水所受的重力G排。比較F浮與G排,可以得到浮力的大小跟物塊排開水所受重力的關系。

圖K11-11(2)如圖K11-12所示是圓柱體物塊從水面緩慢浸入水中時,根據實驗數據描繪出的彈簧測力計示數F隨物塊浸入深度h變化的關系圖像。分析圖像可得:當物塊沒有浸沒之前,h增大時,彈簧測力計示數(選填“變大”“變小”或“不變”)。當h=4cm時,物塊所受的浮力為N,浸沒后,h繼續增大時,彈簧測力計示數為N,該圓柱體物塊的高度是cm。

圖K11-12[拓展](3)實驗小組想測量小木塊的體積和所受浮力的大小,小組設計了如圖K11-13所示的實驗:現將小木塊掛在彈簧測力計下,彈簧測力計示數為F1,再將定滑輪用吸盤固定在燒杯底(滑輪質量不計),彈簧測力計通過定滑輪拉著木塊浸沒在水中靜止時,彈簧測力計示數為F2,其中定滑輪的作用是,此時木塊所受浮力F浮=,木塊的體積V木=。(后兩空均用字母表示)

圖K11-13四、計算應用題13.[2019·唐山豐潤區一模]如圖K11-14所示,在容器底部(面積為200cm2)固定一輕質彈簧,彈簧上端連有一棱長為10cm的正方體木塊A,當容器中水的深度為20cm時,木塊A有35的體積露出水面,此時彈簧恰好處于自然伸長狀態。(g(1)求木塊A受到的浮力。(2)求木塊A的密度。(3)往容器中緩慢加水,至木塊A剛好(全部)浸沒在水中,然后停止加水,此時彈簧伸長了3cm,求此時彈簧對木塊A的作用力F。(4)從開始加水到停止加水,容器底部受到水的壓力增加了多少?圖K11-14|能力培優|14.(多選)一個底面積為2×10-2m2的薄壁圓柱形容器放在水平桌面中央,容器高為0.12m,內盛有0.08m深的水,如圖K11-15甲所示,另有質量為0.8kg,體積為1×10-3m3的實心正方體A,如圖乙所示。以下說法正確的是(g取10N/kg) ()圖K11-15A.將正方體放入水中靜止后,正方體受到的浮力是8NB.將正方體放入水中靜止后,水對容器底部的壓強增加了400PaC.將正方體放入水中靜止后,正方體下表面受到水的壓強為400PaD.將正方體放入水中后,將有一部分水溢出

【參考答案】1.D2.C[解析]根據阿基米德原理F浮=G排,由于甲、乙兩球排開液體的重力相等,所以甲、乙所受浮力相等,故A、B、D錯誤,C正確。3.C[解析]由浮力產生的原因可得,正方體受到的浮力F浮=F2-F1=13N-5N=8N,故A正確,不符合題意;物體懸浮時排開液體的體積和自身的體積相等,則V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,由F浮=ρgV排可得,液體的密度ρ=F浮gV排=8N10N/kg×1×10-3m3=0.8×103kg/m3,故B正確,不符合題意;正方體下表面的面積S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2,液體對物體下表面的壓強p=F2S=4.D[解析]浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關,物體在水面下上升的過程中,水的密度不變,排開水的體積不變,所以所受浮力大小不變,故A錯誤。由題可知,物體的重力G=5N,當物體有一半體積露出水面時,彈簧測力計示數F示=3N,則此時物體受到的浮力F浮=ρ水g12V物=G-F示=5N-3N=2N,故物體在容器底部時,受到的浮力為F'浮=ρ水gV物=2F浮=2×2N=4N,故B錯誤。物體在容器底部時,水對其底部的壓強為p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,故C錯誤。根據F浮=ρ液gV排可得,物體的體積V物=V排=F'浮ρ水g=4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10-4m35.B6.383.8×105[解析]當該飛機停在水面上時,它受到的浮力和重力是一對平衡力,即F浮=G=mg=38×103kg×10N/kg=3.8×105N;根據阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得,排開水的體積V排=F浮ρ水g=7.138.101032.52.5×103[解析]浮力等于上、下表面的壓力差,所以浮力為10N,V物=V排=Fρ水g=10N1×103kg/m3×10N/kg=10-3m3=103cm3,根據稱重法測浮力F浮=G-F示可知,G=F浮+F示=25N,m=Gg=25N10N/kg9.1.21.6×10-40.81.25×103不變[解析]由圖可知,此時彈簧測力計的示數為1.2N;由阿基米德原理和稱重法測浮力可得,V=2V排=2×F浮ρ水g=2×2N-1.2N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.6×10-4m3;物體所受浮力F浮=G-F=2N-10.1596[解析]根據圖乙可知,木塊剛漂浮時,木塊浸入水中的深度為L1=9cm;水的深度為9cm到16cm時,木塊一直處于漂浮,浸入水中的深度不變;當水的深度為16cm時,細線剛好拉緊,細線的拉力為零;當木塊上表面與水面相平時,木塊全部浸沒,此時木塊底部受到的壓強最大,由圖乙可知,此時壓強為1500Pa,則木塊受到的最大浮力F浮大=p大S=1500Pa×0.01m2=15N。由圖乙可知,木塊剛剛漂浮時木塊底部受到水的壓強為900Pa,此時木塊的重力與水向上的壓力(浮力)平衡,所以木塊重力G=F浮=F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N。當木塊上表面與液面相平時,木塊受到的浮力最大,由力的平衡條件可知,此時細線對木塊的拉力最大,F拉大=F浮大-G=15N-9N=6N。11.(1)4.8(2)減小無關(3)越大(4)2×103(5)0.75×10312.(1)B、D1.2A、E(2)變小0.836(3)改變力的方向F1+F2F[解析](3)定滑輪的作用是改變力的方向;木塊靜止于水中受平衡力,受向上的浮力、向下的拉力(大小等于F2)、自身向下的重力(大小等于F1),即F浮=F1+F2;因為木塊浸沒,排開水的體積即等于木塊體積V木=V排=F浮ρ水13.解:(1)木塊的體積V=(0.1m)3=1×10-3m3,木塊排開水的體積V排=V-V露=V-35V=25V=25×1×10-3m3=4×10-4木塊受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N。(2)彈簧恰好處于自然伸長狀態時沒有發生形變,此時F浮=G木,即ρ水gV排=ρ木gV,則木塊的密度ρ木=V排Vρ水=4×10-4m31×10-3m3×1(3)木塊A剛好完全浸沒在水中時,受到的浮力F浮'=ρ水gV排'=ρ水gV