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专项分类训练：浮力实验、计算题
1.物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以下图a、b、c、d、e分别为实验情景。（g取10N/kg）
(1)通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是______N；
(2)通过______两次实验，可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系；
(3)通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与______的关系；
(4)在某种液体中进行探究的过程中，记录实验数据，得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像，则该液体的密度为______kg/m3。
2.如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
（1）物块未浸入水中时，弹簧测力计示数如图甲所示，物块的重力为　 　N；
（2）小明将物块从图甲下降至图乙的过程中，发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时，还观察到　 　由此初步分析得出：物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关；
（3）继续增大物块所处的深度，当它与容器底部接触后，弹簧测力计示数如图丙所示，此时物块受到的浮力为　 　N；
（4）为探究浮力与液体密度的关系，小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中，这样操作的目的是为了控制　 　相同；他发现液体密度改变，而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案，其中不可行的是　 　；
A．换用体积更大的同种物块 B．换用密度比水小得多的液体
C．换用精确程度更高的测力计 D．利用现有器材进行多次实验
3.某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
（1）如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤，最科学合理的实验顺序是　 　；
（2）根据图中的实验数据可求出石块的密度为　 　kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（3）兴趣小组的同学换用不同的物体（不吸液体）或液体按科学合理的顺序进行了多次实验，由实验数据得出F浮　 　G排（选填“>”、“<”或“=”），从而验证了阿基米德原理的正确性；
（4）图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中（未接触溢水杯），液体对杯底的压强　 　（选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”）；
（5）如果换用密度小于液体密度的物体（不吸液体）来进行该实验，则图　 　步骤中可不使用弹簧测力计；
（6）其中一个同学每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，其他步骤无误，因而他会得出F浮　 　G排（小桶中液体所受重力）的结论。（选填“>”、“<”或“=”）
4.兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。（细线的质量和体积均忽略不计）
（1）使用弹簧测力计前，要将指针调在　 　位置。
（2）实验中所用物块的重力为　 　N。
（3）同学们发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样实验会使测得的溢出水的重力　 　（填“偏大”或“偏小”）。
（4）溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，物块受到的浮力为　 　N，物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小　 　。
（5）继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5>F3，说明物块受到的浮力大小与　 　有关。换用酒精再次实验的目的是　 　（填“减小误差”或“寻找普遍规律”）。
5.今年4月23日是中国人民解放军海军建军节，海军公开发布首部航母主题宣传片《深蓝！深蓝！》。中国第三艘航母指日可待，其排水量可能会超过我国现役的两艘航母。假设新航空母舰满载时，排水量为1×108kg。海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）满载时，该航空母舰受到的浮力有多大？
（2）若舰底某处距海面的深度为10m，则该处受到海水的压强是多少？
（3）某舰载机的质量为15t，当其从航母甲板起飞后，航母受到的浮力减少多少？
6.安徽白马潭漂流是周末休闲旅游的好去处。特色竹筏漂流享誉江淮，驰名华东，被称为“天柱山下第一漂”，既有浪遏飞舟的野性震撼，又有随波逐流的闲适浪漫。它利用水对木筏的浮力来达到载人的目的(如图所示)。若一根竹子的重力为200 N，将竹子漂浮在水面上，露出水面的体积为总体积的，求：
(1)一根竹子受到的浮力为多少？
(2)一根竹子的体积是多少？
(3)为了制造一个可以承载10人的竹筏，至少需要多少根竹子捆绑在一起？(假设每个人的体重为600 N)
7.将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有的体积露出水面，如图所示。（取g=10N/kg），求：
（1）木块静止时，受到水的浮力是多少？
（2）该木块的密度是多少
（3）木块静止时，木块底部受到水的压强是多少
8.如图所示底面积为、重为、足够高的薄壁柱形容器，内装有深的水，静止置于水平桌面上。用细线吊着质量为、边长为的实心正方体，使其一半体积浸入水中静止，求：
（1）没有放入A时，容器内水对底部的压强；
（2）A受到的浮力；
（3）若剪断细线，待稳定后，则容器对水平桌面的压强。
9.如图所示，一边长为5cm的正方体形状的物体悬挂在弹簧测力计下，静止时弹簧测力计的示数为3N；现将物体浸没到如图所示底面积为50cm2的圆柱形容器内的水中，此时弹簧测力计的示数为1.75N。问：
(1)物体受到的浮力是多少？
(2)物体浸没前后水对容器底部的压强变化了多少？
10.某实验小组将重力为8.9N的实心物体放入装满水的溢水杯中，溢出1N的水。取出擦干后挂在弹簧测力计上，浸没在另一种未知液体中静止时，弹簧测力计的示数为8.1N。求：
(1)物体在水中受到的浮力；
(2)该物体的密度；
(3)未知液体的密度。
11.如图甲所示，弹簧测力计下悬挂一实心物块，将其缓慢浸入水中，在此过程中弹簧测力计示数F随物块浸入水中深度h变化的关系图像如图乙所示，根据图像数据完成下列计算，已知水的密度为1.0×103 kg/m3。(忽略水面的变化)
(1)物块浸没时浮力大小。
(2)物块刚好浸没时水对物块下表面的压强。
(3)物块的密度。
甲 乙
12.在水平桌面上放有一个足够高的薄壁柱形容器，如图甲所示，其底面积为100cm2，一个重为2.5N，底面积为40cm2，高为10cm的柱形玻璃杯A漂浮于水面上，容器底有一个密度为2×103kg/m3的实心金属块B（与容器底部不密合），用一根细线将B与玻璃杯A的下表面相连，细线未拉直，缓慢向容器中注水，细线所受拉力随时间变化的图像如图乙所示，最后A、B两物体在水中静止（细线不可伸长且质量与体积忽略不计），求：
（1）注水前，玻璃杯A所受浮力；
（2）当细线所受拉力为0.5N时，玻璃杯A浸入水中的深度；
（3）金属块B的重力；
（4）从t1时刻到t2时刻，水对容器底的压强变化量。
参考答案：
1.0.5 c、d 液体密度 0.8×103
2.（1）1.8（2）水面上升（3）0.8（4）排开液体的体积相同；D
3.（1）丙、甲、丁、乙（2）2.8×103（3）=（4）一直不变（5）丁（6）>
4.（1）零刻度线（2）4（3）偏小（4）1；相等（5）液体密度（液体种类）；寻找普遍规律
5.解：（1）航空母舰满载时受到的浮力为
F浮=G排=m排g=1×108kg×10N/kg=1×109N
（2）受到海水的压强是
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa
（3）航母漂浮在海水中，所受浮力等于总重力，所以减少的浮力等于减少的重力，即舰载机的重力
ΔF浮=G机=m机g=15×103kg×10N/kg=1.5×105N
答：（1）满载时，该航空母舰受到的浮力为1×109N；
（2）受到海水的压强是1.03×105Pa；
（3）当舰载机从航母甲板起飞后，航母受到的浮力减少1.5×105N。
6.解：(1)竹子漂浮在水面上，受到的浮力等于自身的重力，即F浮＝G竹＝200 N。
(2)竹子漂浮时排开水的体积：V排＝＝＝0.02 m3，一根竹子的体积为V＝＝＝0.05 m3。
(3)每根竹子受到的最大浮力为F浮′＝ρ水V排′g＝1.0×103 kg/m3×0.05 m3×10 N/kg＝500 N，每根竹子能承载的最大物体的重力G1＝500 N－200 N＝300 N,10个人的总重力为6 000 N，则需要竹子的根数：n＝＝20。
7.解：（1）木块体积为
V=(0.1m)3=10-3m3
木块静止时，受到水的浮力是
（2）因为漂浮，所以浮力等于重力为7.5N，所以木块密度为
（3）木块静止时，有的体积露出水面，即有的体积在水下，高度也是总的，故木块底部受到水的压强是
答：（1）木块静止时，受到水的浮力是7.5N；
（2）该木块的密度是0.75103kg/m3；
（3）木块静止时，木块底部受到水的压强是750Pa。
8.解：（1）没有放入A时，水的深度，则容器内水对底部的压强
（2）当正方体一半体积浸入水中时，排开水的体积
正方体受到水的浮力
（3）容器的底面积
容器内水的体积
水的重力
物体的重力
则剪断细线，待稳定后，容器对桌面的压力
受力面积
则容器对桌面的压强为
答：（1）没有放入时，容器内水对底部的压强；
（2）受到的浮力；
（3）若剪断细线，待稳定后，则容器对水平桌面的压强。
9.(1)由题可知,物体的重力：G=3N，则物体A浸没在水中受到的浮力
F浮=G F=3N 1.75N=1.25N
(2) 物体浸没前后，水的深度增加
h=====5cm=0.05m
物体浸没前后水对容器底部的压强变化量
p=ρgh=1.0103kg/m310N/kg0.05m=500Pa
物体浸没前后水对容器底部的压强变化了500Pa。
答：(1) 物体受到的浮力是1.25N；
(2)物体浸没前后水对容器底部的压强变化了500Pa。
10.(1)根据阿基米德原理可得物体在水中受到的浮力
(2)物体的质量
排开水的质量
物体体积和它排开水的体积相等
该物体的密度
(3)未知液体中物体所受的浮力
物体在液体中浸没时，其排开液体的体积和自身体积相等
液体的密度
答：(1)物体在水中受到的浮力为1N；
(2)该物体的密度为；
(3)未知液体的密度为。
11.解：(1)由题图乙可知，h＝0 cm时，弹簧测力计的示数F＝9 N，此时物块在空气中，由二力平衡条件可知，物块的重力：G＝F＝9 N，当h＝10 cm时，弹簧测力计示数为 5 N 不变，此时物块浸没在水中，则物块浸没时受到的浮力：F浮＝G－F′＝9 N－5 N＝4 N。
(2)由题图乙可知，物块从h＝10 cm时下表面与水面接触，到h＝0 cm时刚好浸没，忽略水面的变化，则物块的高度h＝10 cm＝0.1 m，则物块刚好浸没时水对物块下表面的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1 000 Pa。
(3)因物块浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F浮＝ρ液gV排可得，物块的体积：V＝V排＝＝＝4×10－4 m3，由G＝mg可得，物块的质量：m＝＝＝0.9 kg，则物块的密度：ρ＝＝＝2.25×103 kg/m3。
12.解：（1）玻璃杯漂浮，受到浮力等于重力，则有
（2）当细线所受拉力为0.5N时，物体A受三个力，浮力、重力、拉力，而浮力等于物体上、下表面所受压力的差，此时所受浮力为
玻璃杯A浸入水中的深度为
（3）物体B处于静止状态，受重力、浮力、拉力，由图可知，拉力最大为1N，由此可以列式
由于物体B完全浸没在水中，排开液体的体积等于自身体积，将上式展开
物体B的体积为
物体B所受重力为
（4）由图乙可知t1时刻到t2时刻，拉力的变化量，拉力的增加量就是浮力的减小量，二者变化量相等，则浮力的变化量为
由得玻璃杯A增加的浸没水中的体积为
水升高的高度为
则增加的压强为
答：（1）注水前，玻璃杯A所受浮力2.5N；
（2）当细线所受拉力为0.5N时，玻璃杯A浸入水中的深度0.075m；
（3）金属块B的重力2N；
（4）从t1时刻到t2时刻，水对容器底的压强变化量125Pa。

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