2023年中考物理一轮讲义——专题12 浮力(原卷版+解析版)

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2023年中考物理一轮讲义——专题12 浮力(原卷版+解析版)

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专题12 浮力
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浮力及其应用是中考常考考点,常结合实际应用进行考查,在实际生活、造船行业等常常涉及浮力的计算,计算量较大。选择、填空和计算题都是常考题型,计算量较大。
一、浮力 1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力。 方向竖直向上,施力物体是液体(或气体)。 2.大小:浸没在液体中的物体受到液体对它上下两表面的压力差:F浮=F向上–F向下。 3.弹簧测力计测量:先用测力计测量出物体的重力为G,再测出物体浸在液体中时弹簧测力计的读数F,则物体所受浮力为F浮=G–F。 ◆浮力产生的原因:液体对物体的上、下压力差。若柱形物体与容器底部紧密接触,由于下表面不受向上的压力,所以不受浮力。
二、阿基米德原理 1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开的液体所受的重力。 2.公式:F浮=G排=ρ液gV排,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。 普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 3.阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。 ◆浮力计算公式:F浮=G-F=ρ液gV排=F上下压力差 ◆注意:“浸在”指物体全部浸入或部分浸入、部分露出液面两种情况;V排指的是物体排开的液体的体积,要与物体的体积区分开。
三、物体的浮沉条件 1.根据重力G物和浮力F浮的关系 当G物=F浮时,物体处于悬浮或漂浮状态 当G物>F浮时,物体处于下沉状态 当G物ρ液时,物体处于下沉状态 当ρ物<ρ液时,物体处于上浮或漂浮状态 四、浮力的应用 1.轮船:利用空心的方法增大浮力;排水量是指轮船按设计要求所排开水的质量。 2.潜水艇:改变自身重力实现上浮和下沉。 3.气艇和飞艇:充的是密度小于空气密度的气体。 4.密度计:根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的用来测定液体密度的仪器。示数越靠下越大,刻度不均匀。 5.盐水选种:把种子放在一定浓度的盐水里,利用物体的浮沉与密度的关系把好种子和坏种子分开来。 ◆物体的浮沉状态分析 1.当物体漂浮时:F浮=G物且ρ物<ρ液 2.当物体悬浮时:F浮=G物且ρ物=ρ液 3.当物体上浮时:F浮>G物且ρ物<ρ液 4.当物体下沉时:F浮ρ液 ◆悬浮与漂浮的异同 相同点:物体都处于平衡状态,所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。 不同点:(1)在液体中的位置不同,悬浮的物体可以静止在液体内部任一地方,而漂浮的物体静止在液体表面上;(2)处于悬浮状态的物体,其密度与液体密度相等,其体积等于物体排开液体的体积,处于漂浮状态的物体,其密度小于液体的密度,其体积大于物体排开液体的体积。
常考题型分析
命题角度  浮力阿基米德原理
【典例1】下列物体中,不受浮力的是(  ) A.浮在水面上的轮船 B.浸泡在水中的桥墩 C.在水中下沉的石块 D.浸在酒精中的铁块 【解题思路】根据浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力,对各个选项逐一分析即可。
【答案】B 【解析】ACD、浮在水面上的轮船、浸在酒精中的铁块、水中正在下沉的石头,都受到液体向上的压力,由浮力的产生原因可知,都受到浮力;B、桥墩由于底面埋在地下,其底面不与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。故选B。 ◆备考指导不是所有浸在液体(或气体)中的物体都会受到浮力。浮力产生的原因是液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差。若柱形物体与容器底部紧密接触,由于下表面不受向上的压力,所以不受浮力。
【典例2】如图所示为底部有一小孔的花盆倒扣在水槽中,小明发现塑料花盆缓慢下沉直至沉入水槽底部,这个过程中花盆受到的浮力和水槽中液面的高度变化正确的是(  ) A.浮力变大,液面高度下降 B.浮力变小,液面高度下降 C.浮力变大,液面高度上升 D.浮力变小,液面高度上升 【解题思路】(1)判断物体的状态;(2)根据F浮=ρ液gV排的变形公式判断浮力的变化。(3)V排越大,液面高度上升。 ◆备考指导应用阿基米德原理时应注意: (1)“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排=V浸入【答案】C 【解析】放下花盆后,花盆缓慢下沉,下沉过程并不是匀速,所以下沉过程中花盆受力不平衡,浮力不等于重力;因为花盆上面有孔,所以花盆的内外都是有水的,花盆实际的排水体积就是花盆的壁浸入水中部分的体积,在花盆完全浸没之前,随着花盆下沉,花盆的排水体积越来越大,故液面高度上升;又根据F浮=ρ液gV排可知,在液体密度一定时,排开水的体积越大,受到的浮力越大。故选C。
1.如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是(  )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
2.在一个盛有水的容器中,乒乓球漂浮于水面上,乒乓球所受浮力的施力物体是(  )
A.水 B.乒乓球 C.空气 D.盛水容器
3.最近两年来,欧盟和美国加紧对火星探究的投入,期望在不远的将来人类登上火星。火星离太阳比地球离太阳略远,但火星赤道上中午气温仍可上升到0℃以上。一个地球表面重500N的物体在火星表面重190N.若地球表面g取10N/kg,不计火星大气压的影响,在火星中午的赤道地面上(温度与地球表面相同),有一个盛水容器,水中悬浮着一个体积为1000厘米3的物体,则此时物体受到水的浮力(  )
A.等于 3.8 N B.仍等于10 N C.大于10 N D.无法计算
4.2019年4月23日,在中国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式。展示了中国海军的军威。如图所示是最新入列的“101南昌舰”。下列说法正确的是()
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质最为50吨的装备,排水体积增加50 m3
命题角度  物体的沉浮
【典例3】如图,小玲同学在做鸡蛋浮沉的实验时,在清水中鸡蛋下沉,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮1,用适当的盐水使鸡蛋正好悬浮,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮2,则F浮1与F浮2的大小关系是() A.F浮1>F浮2 B.F浮1【答案】B 【解析】在清水中鸡蛋下沉,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮1◆要点总结判断物体的浮沉 判断方法比较F浮和G物比较ρ液和ρ物上浮F浮>G物ρ液>ρ物悬浮F浮=G物ρ液=ρ物下沉F浮1.五一小长假,小红一家去遂宁市大英县的“中国死海”游玩。他们进入死海后,可以浮在水中进行休闲娱乐,关于该现象,说法正确的是()
A.海水的密度小于人体的密度,人进入海里后,处于漂浮状态
B.海水的密度等于人体的密度,人进入海里后,处于漂浮状态
C.人进入海里漂浮在海面上时,浮力大于人体的重力,沉不下去
D.人进入海里漂浮在海面上时,浮力等于人体的重力,沉不下去
2.如图所示,个头相近的苹果和梨,苹果漂浮在水面,而梨却沉到水底这是因为()
A.苹果的体积较大 B.苹果受到的浮力较大
C.梨受到的重力较小 D.梨的密度较大
3.—个物体静止在水中,如图a所示,将它提高到最高位罝(如图b)静止释放,假设只受重力和浮力作用,那么物体会向下运动到最低位罝(如图c),然后在最高和最低两个位罝之间不停地做上下运动。忽略容器内液面高度变化。则下列说法错误的是()
A.物体向下运动过图a位罝时,速度最大
B.物体到达最低位置时,浮力大于重力
C.物体向上运动过图a位罝时,浮力小于重力
D.物体到达最高位罝时,速度等于0
命题角度  浮力的计算和应用
【典例4】如图所示,一边长为20cm的正方体木块漂浮在水面上,木块浸入水中的深度为12cm。试求: (1)木块受到的浮力F浮; (2)木块下表面受到的水的压强p; (3)求木块的密度。 【解题思路】(1)根据F浮=ρ液gV排计算出木块所受到的浮力;(2)根据p=ρgh计算木块下表面所受的压强;(3)根据漂浮时浮力等于重力列出等式可求得木块的密度。
【答案】(1)48N (2)1200Pa (3)0.6×103kg/m3 【解析】(1)由阿基米德原理可得,木块受到的浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gS木h浸 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×0.2m×0.12m=48N (2)木块下表面所受的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa; (3)因为木块处于漂浮状态,所以F浮=G木,由阿基米德原理和重力公式可得:ρ水gV排=ρ木V木g,即: ρ水gL2h浸=ρ木gL3 则木块的密度: ρ木0.6×103kg/m3。 ◆备考指导浮力的计算常结合生活实际命题,这类试题计算量较大,因为常会结合其他知识综合命题。
【典例5】下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是(  ) A.翟志刚“行走”太空 B.李宁借助钢丝点燃奥运圣火炬 C.热气球冉冉升空 D.飞机翱翔蓝天 【解题思路】太空是真空,人在真空中不受任何浮力,李宁点燃奥运圣火炬借助的是外力,不是空气浮力,热气球冉冉升空是因为热空气密度小于空气的密度,飞机靠机翼的上下表面产生的压力差升空。
【答案】C 【解析】A、翟志刚“行走”,因为太空是真空,人不受浮力;B、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力;C、热气球冉冉升空主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度;D、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系。故选C。 ◆备考指导浮力最典型的应用是轮船、潜水艇、气球和飞艇等,需要考生知道改变浮力大小的方法。
◆要点总结 1.浮力的计算: (1)称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G–F。 (2)原理法(根据阿基米德原理):利用阿基米德原理,F浮=G排=m排g=ρ液gV排,普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 (3)漂浮或悬浮条件:物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态:F浮=G。 2.浮力的应用: (1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。 (2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。 (3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的;靠改变自身体积的大小来改变浮力的。 (4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。
1.如图所示,是一位先生巧用物理知识借助气球将帽子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关键知识是(  )
A.惯性 B.浮力 C.动能 D.效率
2.(多选)中国人民解放军海军成立70周年多国海军活动于2019年4月23日在山东青岛举行,受阅舰艇32艘,其中就有第一次亮相的新型核潜艇,关于潜艇,下列分析合理的是(  )
A.潜艇是通过人工的方法排水、吸水,来改变潜艇自身所受的重力
B.当水舱充水后,潜水艇重等于同体积的水重时,它可以漂浮在水面
C.当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇下潜
D.实际航行时,上浮和下潜过程中潜艇总要开动推进器加快速度
3.弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5 N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3 N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是___________N,该物体的密度为___________kg/m3。(ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg)(
专题12 浮力
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浮力及其应用是中考常考考点,常结合实际应用进行考查,在实际生活、造船行业等常常涉及浮力的计算,计算量较大。选择、填空和计算题都是常考题型,计算量较大。
一、浮力 1.定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力。 方向竖直向上,施力物体是液体(或气体)。 2.大小:浸没在液体中的物体受到液体对它上下两表面的压力差:F浮=F向上–F向下。 3.弹簧测力计测量:先用测力计测量出物体的重力为G,再测出物体浸在液体中时弹簧测力计的读数F,则物体所受浮力为F浮=G–F。 ◆浮力产生的原因:液体对物体的上、下压力差。若柱形物体与容器底部紧密接触,由于下表面不受向上的压力,所以不受浮力。
二、阿基米德原理 1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开的液体所受的重力。 2.公式:F浮=G排=ρ液gV排,浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。 普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 3.阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。 ◆浮力计算公式:F浮=G-F=ρ液gV排=F上下压力差 ◆注意:“浸在”指物体全部浸入或部分浸入、部分露出液面两种情况;V排指的是物体排开的液体的体积,要与物体的体积区分开。
三、物体的浮沉条件 1.根据重力G物和浮力F浮的关系 当G物=F浮时,物体处于悬浮或漂浮状态 当G物>F浮时,物体处于下沉状态 当G物ρ液时,物体处于下沉状态 当ρ物<ρ液时,物体处于上浮或漂浮状态 四、浮力的应用 1.轮船:利用空心的方法增大浮力;排水量是指轮船按设计要求所排开水的质量。 2.潜水艇:改变自身重力实现上浮和下沉。 3.气艇和飞艇:充的是密度小于空气密度的气体。 4.密度计:根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的用来测定液体密度的仪器。示数越靠下越大,刻度不均匀。 5.盐水选种:把种子放在一定浓度的盐水里,利用物体的浮沉与密度的关系把好种子和坏种子分开来。 ◆物体的浮沉状态分析 1.当物体漂浮时:F浮=G物且ρ物<ρ液 2.当物体悬浮时:F浮=G物且ρ物=ρ液 3.当物体上浮时:F浮>G物且ρ物<ρ液 4.当物体下沉时:F浮ρ液 ◆悬浮与漂浮的异同 相同点:物体都处于平衡状态,所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。 不同点:(1)在液体中的位置不同,悬浮的物体可以静止在液体内部任一地方,而漂浮的物体静止在液体表面上;(2)处于悬浮状态的物体,其密度与液体密度相等,其体积等于物体排开液体的体积,处于漂浮状态的物体,其密度小于液体的密度,其体积大于物体排开液体的体积。
常考题型分析
命题角度  浮力阿基米德原理
【典例1】下列物体中,不受浮力的是(  ) A.浮在水面上的轮船 B.浸泡在水中的桥墩 C.在水中下沉的石块 D.浸在酒精中的铁块 【解题思路】根据浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力,对各个选项逐一分析即可。
【答案】B 【解析】ACD、浮在水面上的轮船、浸在酒精中的铁块、水中正在下沉的石头,都受到液体向上的压力,由浮力的产生原因可知,都受到浮力;B、桥墩由于底面埋在地下,其底面不与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。故选B。 ◆备考指导不是所有浸在液体(或气体)中的物体都会受到浮力。浮力产生的原因是液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差。若柱形物体与容器底部紧密接触,由于下表面不受向上的压力,所以不受浮力。
【典例2】如图所示为底部有一小孔的花盆倒扣在水槽中,小明发现塑料花盆缓慢下沉直至沉入水槽底部,这个过程中花盆受到的浮力和水槽中液面的高度变化正确的是(  ) A.浮力变大,液面高度下降 B.浮力变小,液面高度下降 C.浮力变大,液面高度上升 D.浮力变小,液面高度上升 【解题思路】(1)判断物体的状态;(2)根据F浮=ρ液gV排的变形公式判断浮力的变化。(3)V排越大,液面高度上升。 ◆备考指导应用阿基米德原理时应注意: (1)“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排=V浸入【答案】C 【解析】放下花盆后,花盆缓慢下沉,下沉过程并不是匀速,所以下沉过程中花盆受力不平衡,浮力不等于重力;因为花盆上面有孔,所以花盆的内外都是有水的,花盆实际的排水体积就是花盆的壁浸入水中部分的体积,在花盆完全浸没之前,随着花盆下沉,花盆的排水体积越来越大,故液面高度上升;又根据F浮=ρ液gV排可知,在液体密度一定时,排开水的体积越大,受到的浮力越大。故选C。
1.如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是(  )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
【答案】C
【解析】小球随着溪流漂流而下,浮力的方向总是竖直向上的,即与重力的方向相反。故选:C。
2.在一个盛有水的容器中,乒乓球漂浮于水面上,乒乓球所受浮力的施力物体是(  )
A.水 B.乒乓球 C.空气 D.盛水容器
【答案】A
【解析】盛有水的容器中,乒乓球漂浮于水面上,乒乓球排开了一定体积的水,则乒乓球所受浮力的施力物体是水。故选:A。
3.最近两年来,欧盟和美国加紧对火星探究的投入,期望在不远的将来人类登上火星。火星离太阳比地球离太阳略远,但火星赤道上中午气温仍可上升到0℃以上。一个地球表面重500N的物体在火星表面重190N.若地球表面g取10N/kg,不计火星大气压的影响,在火星中午的赤道地面上(温度与地球表面相同),有一个盛水容器,水中悬浮着一个体积为1000厘米3的物体,则此时物体受到水的浮力(  )
A.等于 3.8 N B.仍等于10 N C.大于10 N D.无法计算
【答案】A
【解析】火星表面g′的大小为g′10N/kg=3.8N/kg,物体悬浮,则V排=V=1000cm3=1×10﹣3m3,
此时物体受到水的浮力:F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×3.8N/kg××10﹣3m3=3.8N。故选A。
4.2019年4月23日,在中国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式。展示了中国海军的军威。如图所示是最新入列的“101南昌舰”。下列说法正确的是()
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质最为50吨的装备,排水体积增加50 m3
【答案】D
【解析】A.雷达是通过发出和接收电磁波来搜寻目标的,故A错误;B.舰艇甲板上有凹凸不平纹路,是在压力一定的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故B错误;C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力,故C错误;D.舰艇上加装质量为50吨的装备,由舰艇始终漂浮可知,浮力的增加量 F浮= G=mg,由F浮=ρgV排可得,排水体积的增加量,故D正确。
命题角度  物体的沉浮
【典例3】如图,小玲同学在做鸡蛋浮沉的实验时,在清水中鸡蛋下沉,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮1,用适当的盐水使鸡蛋正好悬浮,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮2,则F浮1与F浮2的大小关系是() A.F浮1>F浮2 B.F浮1【答案】B 【解析】在清水中鸡蛋下沉,此时鸡蛋所受浮力大小为F浮1◆要点总结判断物体的浮沉 判断方法比较F浮和G物比较ρ液和ρ物上浮F浮>G物ρ液>ρ物悬浮F浮=G物ρ液=ρ物下沉F浮1.五一小长假,小红一家去遂宁市大英县的“中国死海”游玩。他们进入死海后,可以浮在水中进行休闲娱乐,关于该现象,说法正确的是()
A.海水的密度小于人体的密度,人进入海里后,处于漂浮状态
B.海水的密度等于人体的密度,人进入海里后,处于漂浮状态
C.人进入海里漂浮在海面上时,浮力大于人体的重力,沉不下去
D.人进入海里漂浮在海面上时,浮力等于人体的重力,沉不下去
【答案】D
【解析】由于人浮在海面上,根据漂浮条件可知F浮=G。由题意可知V排ρ人。故选D。
2.如图所示,个头相近的苹果和梨,苹果漂浮在水面,而梨却沉到水底这是因为()
A.苹果的体积较大 B.苹果受到的浮力较大
C.梨受到的重力较小 D.梨的密度较大
【答案】D
【解析】由图可知苹果漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知ρ苹果<ρ水,同理可得梨子沉到水底,则ρ梨>ρ水,因此梨子的密度大,而苹果和梨的重力、体积和所受浮力均无法推断,故梨子沉到水底是因为密度大,故D正确。故本题答案为D。
3.—个物体静止在水中,如图a所示,将它提高到最高位罝(如图b)静止释放,假设只受重力和浮力作用,那么物体会向下运动到最低位罝(如图c),然后在最高和最低两个位罝之间不停地做上下运动。忽略容器内液面高度变化。则下列说法错误的是()
A.物体向下运动过图a位罝时,速度最大
B.物体到达最低位置时,浮力大于重力
C.物体向上运动过图a位罝时,浮力小于重力
D.物体到达最高位罝时,速度等于0
【答案】C
【解析】A.将物体提高到最高位置时,由静止释放,此时物体排开液体的体积小,浮力小于重力,向下做加速运动,当到达图a位置时,浮力等于重力,合力为零,速度达到最大,故A正确;B.物体到达最低位置时,排开水的体积大于图a处时排开水的体积,浮力大于重力,故B正确;C.a图时,物体处于漂浮状态,浮力等于重力,故C错误;D.物体到达最高位置时,不再向上运动,速度等于0,故D正确。
命题角度  浮力的计算和应用
【典例4】如图所示,一边长为20cm的正方体木块漂浮在水面上,木块浸入水中的深度为12cm。试求: (1)木块受到的浮力F浮; (2)木块下表面受到的水的压强p; (3)求木块的密度。 【解题思路】(1)根据F浮=ρ液gV排计算出木块所受到的浮力;(2)根据p=ρgh计算木块下表面所受的压强;(3)根据漂浮时浮力等于重力列出等式可求得木块的密度。
【答案】(1)48N (2)1200Pa (3)0.6×103kg/m3 【解析】(1)由阿基米德原理可得,木块受到的浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gS木h浸 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×0.2m×0.12m=48N (2)木块下表面所受的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa; (3)因为木块处于漂浮状态,所以F浮=G木,由阿基米德原理和重力公式可得:ρ水gV排=ρ木V木g,即: ρ水gL2h浸=ρ木gL3 则木块的密度: ρ木0.6×103kg/m3。 ◆备考指导浮力的计算常结合生活实际命题,这类试题计算量较大,因为常会结合其他知识综合命题。
【典例5】下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是(  ) A.翟志刚“行走”太空 B.李宁借助钢丝点燃奥运圣火炬 C.热气球冉冉升空 D.飞机翱翔蓝天 【解题思路】太空是真空,人在真空中不受任何浮力,李宁点燃奥运圣火炬借助的是外力,不是空气浮力,热气球冉冉升空是因为热空气密度小于空气的密度,飞机靠机翼的上下表面产生的压力差升空。
【答案】C 【解析】A、翟志刚“行走”,因为太空是真空,人不受浮力;B、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力;C、热气球冉冉升空主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度;D、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系。故选C。 ◆备考指导浮力最典型的应用是轮船、潜水艇、气球和飞艇等,需要考生知道改变浮力大小的方法。
◆要点总结 1.浮力的计算: (1)称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G–F。 (2)原理法(根据阿基米德原理):利用阿基米德原理,F浮=G排=m排g=ρ液gV排,普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。 (3)漂浮或悬浮条件:物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态:F浮=G。 2.浮力的应用: (1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。 (2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。 (3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的;靠改变自身体积的大小来改变浮力的。 (4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。
1.如图所示,是一位先生巧用物理知识借助气球将帽子送给楼上女士的情景。此过程中应用的关键知识是(  )
A.惯性 B.浮力 C.动能 D.效率
【答案】B
【解析】空气对气球和帽子有浮力作用,当气球和帽子受到的浮力大于气球和帽子的自身重力时,帽子随气球一起上升到楼上。
2.(多选)中国人民解放军海军成立70周年多国海军活动于2019年4月23日在山东青岛举行,受阅舰艇32艘,其中就有第一次亮相的新型核潜艇,关于潜艇,下列分析合理的是(  )
A.潜艇是通过人工的方法排水、吸水,来改变潜艇自身所受的重力
B.当水舱充水后,潜水艇重等于同体积的水重时,它可以漂浮在水面
C.当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇下潜
D.实际航行时,上浮和下潜过程中潜艇总要开动推进器加快速度
【答案】AD
【解析】在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,因为F浮=ρ水v排g,潜水艇的体积不变,排开水的体积不变,潜水艇受到水的浮力不变;把压缩空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮>G时,潜水艇上浮,故C错误;打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮<G时,潜水艇下沉;当F浮=G时,潜水艇悬浮,可以停留在任何深度,故B错误;由此可见,潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来实现的,故A正确;实际航行时,上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度,故D正确。
3.弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5 N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3 N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是___________N,该物体的密度为___________kg/m3。(ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg)
【答案】9 0.75×103
【解析】(1)当物体的体积浸入水中时,排开水的体积为V,弹簧测力计示数为5 N,根据称重法测浮力:G﹣F浮=F和阿基米德原理有:①;当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3 N,同理有:②;
①﹣②得:ρ水gV=12 N③
将③代入①得:;
由③知,物体浸没受到的浮力为12 N>9 N,由物体的浮沉条件,将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时处于漂浮状态,由漂浮的特点,物体所受浮力是:F=G=9 N;
(2)由③得物体的体积:;该物体的密度为:。

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