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第12讲浮力 考点一浮力1 一切浸入液体中的物体都受到液体对它们 的力 物理学中把这种力叫做浮力 浮力的方向 同样 在气体中的物体 也受到 对它的浮力 温馨提示 1 当物体浸入液体中时 浮力的施力物体是液体 当物体浸入气体中时 浮力的施力物体是气体 而受力物体则是浸入液体或气体中的物体 2 将物体浸入液体中后 物体由于受到重力 会对阻碍它下沉的液体施加向下的压力 因为物体之间力的作用是相互的 所以液体也会对物体施加反作用力 2 浸入液体 或气体 中的物体所受到的浮力是由于周围液体 或气体 对物体上下表面存在 差而产生的 公式表示为 F浮 考点二阿基米德原理1 浸入液体中的物体受到向上的浮力 浮力的大小等于物体排开的 受到的 这就是阿基米德原理 其数学表达式是 F浮 G排 2 阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用 也适用于 体 浮力的大小由 和 两个因素决定 浮力大小与物体自身的重力 物体的体积 物体的密度及物体的形状无关 浸没在液体中的物体受到的浮力不随 的变化而改变 考点三物体的浮沉条件及应用1 浮沉条件 上浮 F浮 G物 物 液 漂浮 F浮 G物 物 液 悬浮 F浮 G物 物 液 下沉 F浮 G物 物 液 2 浮力的应用 1 轮船的大小用 表示 它表示轮船满载时排开水的 2 潜水艇靠改变 实现上浮 下潜 3 气球 飞艇靠改变 实现上升 下降 4 密度计在任何液体中都处于 状态 在所能测的任何液体中受到的浮力 3 计算浮力的方法 1 称重法 F浮 G F示 2 产生原因 F浮 F下 F上 3 阿基米德原理 F浮 G排 液gV排 4 利用浮沉条件 漂浮或悬浮时F浮 G物 温馨提示 阿基米德原理和称重法经常一起应用于求解有关问题 一般解题思路是根据题意由F浮 G F示求出浮力 再根据F浮 液gV排求解有关量 考点一浮力命题点 1 浮力的定义和方向 2 浮力产生的原因 例1 2013 荆门 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 解析 本题考查漂浮物体所受的浮力 蜡烛能直立漂浮在水面上 说明浮力等于蜡烛的重力 当把蜡烛水面以上部分截掉后 剩余部分蜡烛的重力将小于蜡烛原来所受的浮力 所以蜡烛将上浮 还会重新露出水面 故选A 答案 A 考点二阿基米德原理命题点 1 弹簧测力计法测浮力 2 影响浮力大小的因素的探究 例2 2013 丽水 在 浮力的研究 实验中 1 取一铁块 把它挂在弹簧测力计的挂钩上 如图甲所示 当铁块浸入水中的体积缓慢增大时 铁块受到浮力大小的变化是 2 探究 浮力大小与排开水的重力关系 的实验过程 如图乙 用弹簧测力计测出石块的重力为F1 如图丙 用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2 如图丁 把石块浸入盛满水的溢水杯中 用该烧杯承接从溢水杯里被排出的水 当石块全部浸入水中时 读出弹簧测力计的示数为F3 如图戊 用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4 用F1 F2 F3 F4表示 实验中测得石块所受的浮力为 排出水的重力为 根据该实验的测量数据 可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是 解析 本题考查对浮力大小的探究 1 图甲中 当铁块浸入水中的体积缓慢增大时 铁块排开水的体积变大 根据F浮 gV排可知 铁块受到的浮力增大 2 根据称重法可知 石块所受的浮力为F1 F3 排出水的重力为F4 F2 物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是 物体所受浮力的大小等于排开水的重力 或F1 F3 F4 F2 答案 1 增大 2 F1 F3F4 F2物体所受浮力大小等于排开水的重力 或F1 F3 F4 F2 例3 2013 泰州 如图甲所示 弹簧测力计示数为5N 如图乙所示 小球一半浸在水中 测力计示数为2N 则小球受到的浮力为 N 小球的体积为 cm3 剪断悬吊小球的细线 小球在水中稳定时受到的浮力为 N g取10N kg 解析 本题考查浮力及相关计算 根据称重法可知F浮 G F拉 5N 2N 3N 因为小球一半浸入水中 所以 6 10 4m3 600cm3 当小球一半体积浸入时 受到的浮力是3N 若全部浸入 则受到的浮力是6N 因为此时浮力大于重力 所以小球会上浮 最终漂浮在水面上 此时受到的浮力等于小球重力为5N 答案 36005 考点三物体的浮沉条件及应用命题点 1 物体的浮沉条件 2 潜水艇 热气球 密度计 轮船等对浮力知识的运用 例4 2013 滨州 某物理兴趣小组在研究物体沉浮条件时做过一个小实验 他们将一土豆放入水槽中发现其在水中悬浮 然后将几枚大头针完全插入土豆中后发现土豆 A 下沉B 上浮C 悬浮D 漂浮 解析 本题考查对物体浮沉条件的理解 根据物体的浮沉条件 悬浮在水中的土豆 所受的浮力等于土豆的重力 而在土豆中完全插入大头针时 土豆的重力增大 由F浮 液gV排知 土豆排开水的体积没有变化 则土豆受到的浮力不会变化 那么土豆受到的重力将大于受到的浮力 土豆会下沉 答案 A 例5 2013 菏泽 如图所示 中国 辽宁号 航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰 舰长304m 舰宽70 5m 满载时排水量达67500t 1 它满载时所受的浮力为 N 取g 10N kg 2 2012年9月25日 该舰正式加入中国海军序列 2012年11月23日 中国航母舰载机歼 15着舰成功 当舰载机着舰后 浮力将 填 不变 变小 或 变大 解析 本题考查浮力的计算与判断 1 排水量是轮船满载时排开水的最大质量 由G mg可以得出排开的水所受的重力G mg 67500 103kg 10N kg 6 75 108N 轮船漂浮在水面上 重力与浮力大小相等 所以满载时所受的浮力为6 75 108N 2 航空母舰漂浮 所受重力与浮力相等 舰载机着舰成功后 航空母舰与舰载机总重力变大 所以浮力变大 答案 6 75 108变大 1 原创 下列关于浮力的说法中正确的是 A 浮力只能由水产生B 只有固体才能受到浮力的作用C 浮力方向与重力方向相反D 在液体中下沉的物体不受浮力作用 2 用弹簧测力计测出一个物体重为4N 然后将该物体浸没在水中 这时弹簧测力计的示数变为3N 则该物体在水中受到的浮力是 A 7NB 4NC 3ND 1N 3 分别用木头 铜 铁制成甲 乙 丙三个小球 将它们放入水中 三个小球静止时位置如图所示 以下判断正确的是 A 甲小球一定是空心的B 乙小球一定是空心的C 丙小球一定是空心的D 三个小球都是空心的 4 小竹将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中 当物体静止时 溢水杯溢出了100cm3的水 则物体 g取10N kg A 漂浮在水面上B 悬浮在水中C 沉在溢水杯底部D 受到1 2N的浮力 5 有一不吸水木球 其质量为10g 体积为20cm3 先把它轻轻放入盛满水的溢水杯中 当木球静止时 溢出水的质量为10g 把它取出擦干 再轻轻放入盛满煤油的溢水杯中 当木球静止时 溢出煤油的质量为 煤油的密度为0 8g cm3 A 5gB 8gC 10gD 16g 6 为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系 某同学进行了如图所示的实验 1 你觉得合理的实验顺序是 2 选用其他液体多次实验后 可得出结论 浸在液体中的物体所受的浮力 大小等于 3 图乙中 浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中 合金块所受浮力 填 变大 不变 或 变小 4 合金块的密度是 水的密度为1 0 103kg m3 7 在水中放入质量为3kg的木块 木块静止时有35的体积浸入水中 g取10N kg 求 1 木块静止时所受的浮力 2 木块的体积 考点训练12 一 选择题 每小题3分 共30分 1 原创 两手分别拿着一个小木块和一个大石块 V木 V石 把它们都浸没入水中 同时松开手 小木块上浮 大石块下沉 受到浮力大的是 A 小木块B 大石块C 一样大D 不能确定 2 关于潜水艇的上浮和下沉 下列说法正确的是 A 潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的B 潜水艇是通过改变浮力实现上浮和下沉的C 潜水艇下沉越深 所受浮力越大D 潜水艇浮出水面的过程中 所受浮力不变 解析 潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮和下沉的 A正确 B错误 物体在液体中受到的浮力只跟液体的密度和排开液体的体积有关 跟浸没在液体中的深度无关 C错误 潜水艇在浮出水面的过程中 排开液体的体积在减小 浮力减小 D错误 答案 A 3 如图所示 将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中时 小球漂浮 当把它放入乙液体中时 小球悬浮 则下列判断不正确的是 A 球在甲 乙两种液体中受到的浮力相等B 甲液体的密度大于乙液体的密度C 该材料的密度一定大于乙液体的密度D 该材料的密度一定小于甲液体的密度 解析 在甲液体中 物体漂浮 F甲浮 G物 在乙液体中 物体悬浮 F乙浮 G物 故F乙浮 F甲浮 A选项正确 由于小球在甲液体中漂浮 所以V排甲 乙 B选项正确 在乙液体中 物体悬浮F乙浮 G物 即 乙gV排乙 物gV物 因为物体是空心的 V排乙 V物 所以 乙 物 C选项正确 空心球在甲液体中漂浮 说明空心球的密度小于甲液体的密度 但球是空心的 所以无法确定材料的密度与甲液体密度的关系 即材料的密度可能大于甲液体的密度 也可能等于或小于甲液体的密度 故D选项错误 答案 D 4 2013 南昌 把一个木球放入盛满酒精的溢水杯中 溢出50g酒精 若将此木球从酒精中取出 擦干后放入盛满水的溢水杯中 则溢出水的质量是 木 0 6 103kg m3 酒精 0 8 103kg m3 A 等于50gB 小于50gC 大于50gD 无法确定 解析 木球的密度比酒精和水的密度都小 分别放在酒精和水中 静止后都处于漂浮状态 则浮力等于重力 即排开液体的重力等于木块的重力 所以两种情况下溢出酒精和水的质量 重力 都是相等的 故选A 答案 A 5 同一个鸡蛋先后放入水和盐水中静止时 鸡蛋在图甲中漂浮 在图乙中沉底 如图所示 由此可知 A 甲图中鸡蛋受到的浮力大于重力B 乙图中的鸡蛋受到的浮力小于重力C 甲 乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等D 乙图中的液体是盐水 解析 漂浮时浮力等于重力 沉底时浮力小于重力 B选项正确 A C选项错误 由于鸡蛋在甲中漂浮 所以甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度 即甲杯中是盐水 D选项错误 答案 B 6 小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验 将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中 直至没入水中 不接触容器 无水溢出 在该过程中 下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是 A 弹簧测力计的示数减小 台秤示数不变B 弹簧测力计的示数不变 台秤示数也不变C 弹簧测力计的示数减小 台秤示数增大D 弹簧测力计的示数不变 台秤示数增大 解析 由二次称重法测浮力的原理 F浮 G G 可知 弹簧测力计对铝块的拉力 弹簧测力计的示数 等于铝块受到的重力与铝块受到的浮力之差 铝块从浸入水到浸没的过程中 铝块所受到的浮力逐渐变大 重力不变 则铝块受到的拉力变小 弹簧测力计的读数变小 烧杯对台秤的压力大小 台秤的示数大小 等于烧杯和水的重力与铝块对水向下的作用力之和 当铝块所受浮力增大时 烧杯对台秤的压力也随之增大 台秤示数增大 本题选C 答案 C 7 某同学制作了如图所示的潜水艇模型 下列说法错误的是 A 潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的B 向内推注射器活塞 水会被压入试管中 可实现潜艇下沉C 向外拉注射器活塞 试管内水量适当时 可实现潜艇悬浮D 潜艇模型的试管上绕些铁丝 可保持试管稳定 解析 本题以潜水艇模型为载体考查物体的浮沉条件 潜水艇模型上绕铁丝可以使试管稳定 潜水艇是通过改变自身的重力来实现浮沉的 向外拉活塞 试管内气压减小 水会进入试管 使模型的重力等于或大于浮力 实现悬浮或下沉 A C D选项说法正确 向内推注射器活塞 水从试管中排出 模型的重力减小 当浮力大于重力时 可实现上浮 B选项错误 本题选B 答案 B 8 2013 重庆 如图所示 三个相同的容器内水面高度相同 甲容器内只有水 乙容器内有木块漂浮在水面上 丙容器中悬浮着一个小球 则下列四种说法正确的是 A 三个容器对水平桌面的压力相等B 三个容器中 丙容器对水平桌面的压力最大C 如果向乙容器中加入盐水 木块受到的浮力变大D 如果向丙容器中加入酒精 小球受到的浮力不变 解析 乙 丙图中物体的重力与排开的水的重力相等 根据整体法可知 甲 乙 丙三图中的整体重力相等 故对桌面的压力相等 A选项正确 B选项错误 如果向乙容器中加入盐水 木块仍然漂浮 浮力与重力相等 C选项错误 如果向丙容器中加入酒精 液体的密度减小 小球所受浮力减小 小球下沉至容器底 浮力小于重力 D选项错误 故选A 答案 A 9 2013 山西 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 将同一鸡蛋分别放入其中 鸡蛋静止时如图所示 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 F2p1 p2B F1 F2p1 p2C F1 F2p1 p2D F1 F2p1 p2解析 图甲中 鸡蛋悬浮 则F1 G鸡蛋 图乙中 鸡蛋漂浮 则F2 G鸡蛋 则F1 F2 因两圆柱形容器完全相同 则其容器底面积S相同 又因其放置于水平桌面上 则液体对容器底部的压力F G盐水 G鸡蛋 m盐水g G鸡蛋 因m盐水 G鸡蛋相同 则液体对容器底部的压力F也相同 根据压强公式 则盐水对两容器底部的压强相等 故选D 答案 D 10 2013 镇江 如图1所示 边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连 容器中液面与A上表面齐平 从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时 细线中拉力F随时间t的变化图象如图2所示 木块密度 0 5 103kg m3 容器的底面积为200cm2 g 10N kg 下列说法正确的是 A 随着液体的排出 木块受到的浮力不断减小B 容器中的液体是酒精C 抽液机每秒钟排出液体的质量是10gD 第30s时 木块露出液面的高度是2cm 由图2可知 当容器中液面与A上表面齐平时 细线中的拉力为F 5N 此时木块完全浸没在液体中 F浮 G F 液V木g 液a3g 可得 液 1 0 103kg m3 可知容器中的液体是水 B错误 由图2可知 当拉力F 0时 此时F浮 G 可求出此时V排 5 10 4m3 所用时间为t 50s 则抽液机每秒钟排出液体的质量m 0 01kg 10g C正确 第30s时 抽液机排出液体的质量为300g 体积是300cm3 木块露出液面的高度D错误 故选C 答案 C 二 填空题 每空3分 共45分 11 用密度计测量液体密度时 如图所示 它的重力和浮力大小 液体的密度越大 它排开液体的体积越 密度计的位置也就越 填 高 或 低 12 2013 株洲 如图所示 一个重力为10N的铁块用轻质细线系着浸没在水中 静止时铁块排开水的重力为6N 则铁块受到的浮力是 N 细线对铁块的拉力是 N 13 体积为2 10 3m3的金属块浸没在水中 受到浮力的大小为 N 方向竖直向 距水面0 1m深处水的压强为 Pa 取g 9 8N kg 14 2013 安徽 2013年5月 象征 和平 友爱和快乐 的巨型大黄鸭在香港与游客见面 图为大黄鸭浮在海面上的情景 它的质量约为600kg 海水的密度取1 0 103kg m3 它浸在海水中的体积约为 m3 解析 大黄鸭的重力G mg 600kg 10N kg 6000N 由于大黄鸭浮在海面上 大黄鸭受到的浮力F浮 G 6000N 由阿基米德原理得F浮 海水gV排 浸在海水中的体积答案 0 6 15 将一块石蜡 分别放入足量的水和酒精中 当石蜡静止时 它排开水的体积与排开酒精的体积之比为 石蜡 0 9 103kg m3 酒精 0 8 103kg m3 在酒精里V酒排 V蜡 由 可知 V水排 V酒排 蜡 水 9 10 答案 9 10 16 用手将一重为5N的物体全部压入水中 物体排开的水重为8N 此时物体受到的浮力为 N 放手后物体将 填 上浮 下沉 或 悬浮 待物体静止时所受浮力为 N 排开水的体积是 m3 g取10N kg 所以排开水的体积是 5 10 4m3 答案 8上浮55 10 4 17 甲 乙两溢水杯放在实验桌上 分别盛满水和酒精 酒精的密度为0 8 103kg m3 将密度为0 9 103kg m3的小球M轻轻放入甲溢水杯的水中 小球M静止时从甲溢水杯中溢出9g的水 将小球M轻轻放入乙溢水杯的酒精中 小球M静止时从乙溢水杯中溢出 g的酒精 解析 根据题意 球 酒精 故小球下沉 浸没于酒精中 V排 V球 m排 酒精V球 0 8g cm3 10cm3 8g 答案 8 三 实验探究