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文档简介
拔尖专训6浮力拔尖点1阿基米德原理
【例1】如图甲,薄壁圆柱形容器中盛有适量的水,其底面积为50cm2,放置在水平桌面上,弹簧测力计的下端挂着一正方体石块,将石块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与石块底部距容器底部的高度h的关系如图乙,请回答下列问题:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)石块完全离开水后,弹簧测力计的示数是______N,则它的质量是______kg。30.3(2)在将石块从容器中开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计某一次的示数如图甲所示,弹簧测力计示数是________N,此时石块受到的浮力是________N。【点拨】由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N。由称重法可知,图甲中石块受到的浮力F浮=G石-F=3N-2.2N=0.8N。2.20.8(3)在石块未露出水面时,弹簧测力计的示数是________N,受到水的浮力是________N;请计算,石块的体积是________m3,石块的密度为________kg/m3。1.81.21.2×10-42.5×103拔尖点2物体的浮沉条件
【例2】如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上,若将木块虚线以下的部分截去,则(
)
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大D.木块上升,水面下降,且变化的高度不相同B拔尖点3浮力综合
【例2】如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重力为2N,将一个重力为1.2N、体积为2×10-4m3的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入水中,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。(1)物体A所受浮力是多少?(2)细线对物体A的拉力为多少?【解】此时物体A竖直方向受到重力、浮力和细线拉力的作用,且G=F浮+F拉,则细线对物体A的拉力F拉=G-F浮=1.2N-1N=0.2N。(3)当把细线剪断后,物体A静止时受到的浮力为多少,台秤的示数为多少?1.如图所示,在水槽中放一只不吸水的陶瓷小碗,碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,则碗沉入水底时与漂浮在水面上时相比水面高度将(
)
A.下降
B.上升
C.不变
D.无法判断A2.柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在液面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示;继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是(
)A.漂浮在液面上时,土豆受到的浮力大于其重力B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化B3.如图所示,一玻璃容器中装有适量的水,在玻璃容器口下方设有固定的水平金属网,一正方体木块漂浮在水面上。现缓慢匀速向容器中注水,直至加满容器。小荣画出了从开始加水到水加满容器的过程中,木块所受浮力与注水时间的关系图像,下列选项正确的是(
)【点拨】在注水过程中,经历了三个过程:第一个过程,在木块接触金属网之前,木块处于漂浮状态,受到的浮力等于木块重力,大小不变;第二个过程,从木块刚接触到金属网到水面刚到金属网,由于金属网的束缚,木块不能继续上移,随着不断注水,木块排开水的体积变大,由F浮=ρ液V排g可知,木块受到的浮力变大;第三个过程,水面从金属网上升到容器口,木块一直浸没在水中,
排开水的体积不变,由F浮=ρ液V排g可知,木块受到的浮力不变。综上所述,在注水过程中木块所受浮力先不变、后增大、最后又不变,只有D正确,ABC错误。故选D。【答案】D4.将圆柱体竖直挂在弹簧测力计下,逐渐浸入装有足量水的圆柱形容器中,圆柱体始终保持竖直状态且不接触容器底和侧壁,此过程中容器中的水未溢出。记录圆柱体下表面所处的深度h和对应的弹簧测力计的示数F,数据如下表所示。已知圆柱体的高为15cm,g取10N/kg。h/cm234567……F/N4.03.63.22.82.42.0……则下列说法正确的是(
)A.圆柱体所受的重力为4NB.当h=8cm时,圆柱体受到的浮力为1.6NC.圆柱体的底面积为400cm2D.若剪断细线,圆柱体在水中静止时受到的浮力为4.8N【点拨】分析表格中数据可知,浸入水中深度越大,弹簧测力计示数越小,说明圆柱体所受浮力越来越大,根据“称重法”可知,其所受浮力F浮=G-F=ρ水V排g=ρ水Shg,可以得出弹簧测力计示数与圆柱体浸入水中深度的关系为F=G-ρ水gSh,在表格中选取两组数据代入F=G-ρ水gSh中得出关于G和S的方程组:4N=G-1×103kg/m3×10N/kg×S×0.02m
①,3.6N=G-1×103kg/m3×10N/kg×S×0.03m
②,联立①②两式,可以解出G=4.8N,S=4×10-3)=40cm。当h=8cm时,根据F浮=ρ液V排g,可得出此时圆柱体所受浮力F浮=ρ水V排g=ρ水Shg=1×103kg/m3×4×10-3)×8×10-2m×10N/kg=3.2N,故ABC错误;圆柱体体积V=Sh圆柱体=40cm×15cm=600cm3=6×10-4m3,若圆柱体全部浸入水中可得其所受浮力F浮1=ρ水V排1g=ρ水Vg=1×103kg/m3×6×10-4m3×10N/kg=6N,大于其重力,故若剪断细线,圆柱体在水中静止时漂浮在水中,此时其所受浮力等于重力,为4.8N,故D正确。故选D。【答案】D【答案】D6.物理实验社团设计了顶部开有小孔的水库自动泄洪控制装置,部分模型如图所示。其中A为压力传感器,B是不吸水的圆柱体,体积为2.5×10-3m3,能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零,B排开水的体积为1.5×10-3m3。水面上涨到设计的警戒水位时,压力传感器对圆柱体的压力为3N,触发报警装置,开启泄洪阀门。已知B的高hB=25cm,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。以下说法正确的是(
)A.水深h1=15cm时,圆柱体B不受浮力B.圆柱体B受到的重力为1.5NC.刚触发报警装置时,圆柱体B完全浸没在水中D.刚触发报警装置时,圆柱体B受到的浮力为18N【点拨】当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零,此时圆柱体B漂浮,所受浮力等于重力,GB=F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3×10N/kg=15N,故AB错误;【答案】D7.在甲、乙两个容器内装入两种密度不同的液体,将A、B两个小球(ρA>ρB)分别放入甲、乙容器内,当小球静止时位置如图所示,现将两个小球取出,再将甲、乙内的液体全部倒入丙容器内,然后将A、B两个小球放入丙容器内,则小球A不可能出现的状态是_______(填“漂浮”“悬浮”或“下沉”),小球B所受浮力与其在乙容器中受到的浮力相比将会_____(填“变小”“不变”或“变大”)。悬浮不变【点拨】由于两种液体的密度不同,小球A在甲容器的液体中悬浮,小球A的密度等于甲中液体的密度,小球A的密度不可能等于乙中液体的密度,所以将甲、乙中液体混合后,液体密度不可能等于小球A的密度,小球A在混合液体中不可能出现悬浮状态。A球在甲容器的液体中悬浮,则ρA=ρ甲;B球在乙容器的液体中漂浮,则ρB<ρ乙,又因为ρA>ρB,所以ρB<ρ甲;将甲、乙中的液体混合后,混合液体的密度介于甲、乙中液体的密度之间,则小球B的密度小于混合液体的密度,所以小球B在混合液体中仍然漂浮,两种情况下其所受浮力都等于重力,即小球B所受浮力与其在乙容器中受到的浮力相比将会不变。8.如图所示,有一体积为8cm3正方体悬浮在油和水中,浸在油中和水中的体积之比为11,则该正方体受到的浮力为________N;若在失重状态下,正方体受到的浮力为________N。(ρ油=0.8×103
kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)0.07209.如图所示,一水槽内装有部分水,水面上浮有一木质小容器,其露出水面的高度为h,水的深度为H,现从水槽内取少部分水倒入木质小容器内,则H将________,h将________。(均填“增大”“减小”或“不变”)不变减小【点拨】浸在液体中的物体所受浮力大小等于它排开的液体所受的重力。把从水槽内取出的水放到木质小容器里,木质小容器还是漂浮状态,其增加的浮力等于从水槽内取出的水的重力,所以从水槽内取出的水的体积等于增加的排开水的体积,所以H不变;由题意知,木质小容器里的水增多、自重增大,加水后木质小容器仍漂浮,所以木质小容器所受浮力增大,排开水的体积增大,浸入水中的体积增大,则h将减小。10.浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示的是某浮标的简化示意图,由坚硬壳体及下方可伸缩的油囊构成(油囊质量忽略不计)。当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时,油囊排开水的体积等于注入的油的体积;当油囊中的油全部被抽回时,油囊体积忽略不计。已知浮标壳体质量为35kg,油的总质量为20kg,当向油囊中注入12kg油时,浮标悬浮于海水中。油的密度为0.8×103kg/m3,海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)油囊中注入12kg油时,浮标所受浮力。【解】浮标所受浮力F浮=G总=m总g=(35kg+20kg)×10N/kg=550N。(2)浮标壳体体积。(3)将壳体中的油全部注入油囊时,浮标露出海面的体积。11.“中国天眼”全称500米口径球面射电望远镜,是我国独立自主设计并建造的世界最大的单口径射电望远镜,如图甲所示,它的反射面是一个相当于30个足球场的“大锅”,由四千多片超薄三角形铝板组成,这些铝板通过下方的液压促动器能快速改变方向、精确定位。为了不压坏“锅面”,检修人员将自己悬挂在一个体积为230m3的氦气球下,并在肘部、膝关节等处佩戴扩大接触面积的缓冲垫,采用爬行的方式进行维护作业,如图乙所示,这样保证他和“锅面”的接触面积至少有900cm2。(1)如果天眼周围空气的密度为1.2kg/m3,氦气球内氦气的密度为0.18kg/m3,那么氦气球受到的浮力为多少?【解】F浮=ρ空气V排g=ρ空气Vg=1.2kg/m3×230m3×10N/kg=2760N。(2)体重为750N的检修人员如果为了既能较自如地控制自己的动作,又不
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