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本文(2019届中考物理基础篇第21讲:浮力的应用(附强化训练题))为本站会员(好样****8)主动上传,七七文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知七七文库(发送邮件至373788568@qq.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

2019届中考物理基础篇第21讲:浮力的应用(附强化训练题)

1、第 21 讲 浮力的应用21.1 学习提要21.1.1 计算浮力的推导公式错误!未找到引用源。 (仅使用于物体漂浮或悬浮状态) 这是一个经常在浮力计算中用到的公式,熟练掌握这个公式,许多问题就可以迎刃而解。公式的推导过程如下以物体漂浮为例,如图 21 - 1 所示。图 21-1F 浮 = G 物 液 gV 排 = 物 gV 物故 错误!未找到引用源。物体如果处于悬浮状态,同理可证。21.1.2 浮沉条件的应用1. 轮船轮船漂浮在水面,受到两个力的作用,根据漂浮条件, F 浮 =G 总 =G 船 +G 货 。轮船是用钢板焊成的空心体,比起相同质量的实心钢材,能排开更多的水,从而产生巨大的浮力来平

2、衡船体和所载的货物所受的重力。例如一艘排水量为 30 万吨的油轮,如果油轮自身质量为 6 万吨,那么它最多可装载 24 万吨的原油。图 21-2 图 21-3 图 21-42. 潜水艇如图 21 - 2 所示,当改变自重至 F 浮 G 总 潜水艇上浮。其自重的改变是通过压缩空气跟水舱组合工作而实现的。3. 气球和飞艇如图 21 - 3 所示,气球和飞艇的升空和下降,主要是靠改变它们所受到的浮力大小和自重大小来实现的。它的主要部分是气囊,其内充的是密度较小的热空气或氦气。 4. 密度计如图 21 -4 所示,密度计可直接测量液体的密度,它根据漂浮条件 F 浮 =G 物 而工作,所以它在不同的液体

3、中受到的浮力都相等,其排开液体的体积与液体密度之间的关系为错误!未找到引用源。 。密度计的刻度有两个特点:第一,刻度越髙,密度越小;第二,刻度的间距不均匀,上面疏,下面密。可概括为八个字“上小下大,上疏下密” 。密度计分为两种:一种叫比轻计,用于测定比水的密度小的液体密度;另一种叫比重计,用于测定比水的密度大的液体密度。5. 其他应用(1)利用盐水选种适当调配盐水的密度,这样使密度大于盐水的种子下沉,使密度小于盐水的种子漂浮,达到选种的目的。(2)测定血液密度取一滴血液滴入硫酸铜溶液里,若悬浮,则血液的密度等于该溶液的密度。(3)打捞沉船如图 21 - 5 所示,打捞沉船时利用体积巨大的密封钢

4、筒(浮筒)来打捞,往浮筒里注水使它下沉,若把浮筒与沉船拴牢后,将浮筒中的水排出,使所受浮力大于船重,沉船就可上浮了。图 21-521.2 难点释疑21. 2.1 利用浮力測定物质的密度在实验中,由于器材的缺少,不能用常规的方法测密度,如缺少天平或缺少量筒等。而前面所学的浮力知识中,可以找到 V 排 与 V 物 (或 F 浮 与 G 物 )的关系。方法一:用弹簧测力计测得物体重力为 G,物体全部浸没在液体后弹簧测力计的示纹变为F。则G= 物 gV F 浮 =G-F= 液 gV /得到 错误!未找到引用源。若 液 已知,则 错误!未找到引用源。若 物 已知,则 错误!未找到引用源。方法二:用量筒测

5、得物体漂浮在液面上所排开的液体体积 Vi,以及物体的总体积 V2。由漂浮条件,F 浮 =G 物 ,即 液 gV 排 = 物 gV 物有 液 gV1= 物 gV2若 物 已知,则 错误!未找到引用源。= v若 液 已知,则 错误!未找到引用源。21. 2. 2 密度计的刻度“上小下大、上疏下密”的原因设想密度计 OC 是一根规则的柱形物体,如图 21-6( a)所示。 A、 B 是密度计的三等分点,有 VOA = VAB = VBC。图 21-6在图 21-6( b)中,密度计 A 点和密度为 1的液体液面相平齐,则F 浮 1=G 物 , 1 g VOA = 物 gV 物 1 g 错误!未找到引

6、用源。 V 物 = 物 gV 物 , 1=3 物所以 A 点应标上 A=3 物 。在图 21 6( c)中,密度计 B 点和密度为 2的液体液面相平齐,则F 浮 2=G 物 , 2 g VOB = 物 gV 物 2 g 错误!未找到引用源。 V 物 = 物 gV 物 , 2 = 错误!未找到引用源。 物所以 B 点应标上 B = 错误!未找到引用源。 物 。在图 21-6( d)中,密度计 C 点和密度为 3的液体液面相平齐,则F 浮 3=G 物 , 3 g VOC = 物 gV 物 3gV 物 = 物 gV 物 , 3 = 物所以 C 点应标上 C = 物 。由上述可见,密度计刻度是不均匀的

7、,所以 x =2 物 以应标在 A、 B 之间,所以密度计的刻度 是“上小下大、上疏下密” 。22.3 例题解析21. 3.1 利用浮力知识测物体的密度例 1 通过实验测量小木块的密度 。除待测小木块外,可以提供的器材有:一个盛有水的大容器,一个测量精度可以达到要求的弹簧测力计,一个小铁块和细线。要求:说明实验原理和实验方法,并给出小木块密度的最终表达式。已知小木块密度 小于水的密度 。【点拨】因为有弹簧测力计,可以直接测得小木块的重力 G,由 G =mg 可得小木块的质量为m =错误!未找到引用源。 。本题的关键是要说明解决:如何获得小木块的体积 V。根据阿基米德原理 F 浮 = 液 g V

8、 排 ,若能测得小木块浸没在水中时所受的浮力,由于这时 V 排 =V 木 ,那么可得V 木 =F 浮 /( 水 g) 。由于小木块密度 小于水的密度 ,所以要将小木块与铁块拴在一起,两者在水中下沉(可以用沉锤法测量小木块的密度 ) 。【解答】先仅将铁块浸没在水中,如图 21-7( a)所示,这时测力计的示数为 F1,铁块受到的浮力为 F 铁 。根据图 21-7( b)所示的受力分析及平衡条件,可得:F1=G+G 铁 -F 铁 再将木块和铁块一起浸没在水中,如图 21-7( c)所示,这时测力计的示数为 F2,木块受到的浮力为 F 木 。根据图 21 7( d)所示的受力分析及平衡条件,可得:(

9、 a) ( b)( c) ( d)图 21-7F2 = G + G 铁 F 木 F 铁 一可得 F1F2 = F 木 ,即 F1F2 = gV 木 ,则 V 木 = 错误!未找到引用源。 , =错误!未找到引用源。 。【答案】 (1)实验原理: ;Vm(2)实验步骤:先在空气中用弹簧测力计测出小木块的重力 G,则小木块的质量为 ;gGm用细线将小木块与铁块系在一起,然后挂在弹簧测力计下,小木块在上,铁块在下;将铁块完全浸没在水中,此时小木块全部处于水面之上,记录弹簧测力计示数 F1,根 据力的平衡知识,此时弹簧测力计的示数 F1等于小木块和铁块总重力与铁块所受浮力之差;将铁块和小木块完全浸没在

10、水中,记录弹簧测力计的示数 F2,此时弹簧测力计的示数 F2等于小木块和铁块总重力与小木块、铁块所受浮力之差;以上两次测量数据 F1和 F2之差就等于小木块浸没在水中受到的浮力。由此可推算小木块的体积为 ;gV21小木块的密度为 ;21FG(3)小木块的密度表达式为 。21【反思】利用物体在液体中的浮沉条件,借助液体密度,可以方便地求出物本的密度。21.3.2 在不同状态下,如何正确地对物体进行受力分析例 2 如图 21-8(a)所示,一木块 A 放在水中静止时,有 13. 5 cm3的体积露出水面。现一体积为 5 cm3的金属块 B 故在木块的上表面,木块刚好全部浸没在水中,如图 21 -

11、8(b)所 示,求金属块 B 的密度。图 21-8(a)【点拨】物块漂浮时,根据平衡条件有 F 浮 =G,加放另一物块后,对于整体由于重力的增加,达到新的平衡状态时有 F=G+G。考虑物块在液体中的浸入情况并结合浮力公式,就可以求解了。【解答】对于第一状态,木块漂浮在水面上,以木块为研究对象,有 F 浮木 =G 木 对于第二状态,金属块和木块作为整体漂浮在水面上,以木块和金属块的整体为研究对象,有 F浮木 =G 木 +G金 ,其中表示木块浸没在水中时所受到的浮力。将上面两式想减得: F浮木 -F 浮木 =G 金 水 gV 木 - 水 g( V 木 -V 露 )= 金 gV 金整理代入得: 金

12、= 水 V 露 /V 金 =13.510-6/(510 -6)1.010 3( kg/m3)=2.7103( kg/m3)【答案】金属块 B 的密度为 2.7103kg/m3。【反思】要时刻牢记,对于浮体来说,浮力与重力是一对平衡力,而 F 浮 = 液 gV 排 。21.3.2 浮力中的动态问题例 3 如图 21-9 (a)所示,一根长 16 cm 的蜡烛,底部镶嵌一块铁块,将它竖直放在水中,露出水面的长度为 1 cm,求蜡烛媳灭时所剩的长度。 ( 蜡 = 0. 9103 kg/m3)( a) ( b)图 21-9【点拨】当然不会认为露出 1cm 烧完,剩下 15 cm;也不 会认为蜡烛会全部

13、烧完而仅剩铁块。这是一道动态浮力题,随着蜡烛的燃烧,重力减小,蜡烛上浮,直至错烛上表面和水面平齐,水把烛烟熄灭,如图 21 - 9(b)所示。抓住始末两种状 态, F 浮 =G,问题可以得到解决。【解答】刚开始点燃时,把蜡烛和铁块看成一个整体,处于漂浮,则F 浮 =G 铁 +G 蜡 当蜡烛熄灭时,蜡烛和铁块看成另一个整体,处于悬浮,则F 浮 =G 铁 +G 蜡 -可得 F 浮 -F 浮 =G 蜡 -G 蜡 设蜡烛底面积为 S,原长为 h,始末两种情况下,蜡烛浸入部分长度为 h1和 h2,由式可得 水 gh1S - 水 gh2S = 蜡 ghS - 蜡 gh2S所以 水 h1 - 水 h2 =

14、蜡 h - 蜡 h2h2 = ( 水 h1 - 蜡 h)/( 水 - 蜡 )=(115-0.916)/(1-0.9) ( cm)=6( cm)【答案】蜡烛所剩的长度为 6 cm【反思】 (1)理解好题意,用整体法列式;(2)根据力的平衡,进一步分析推导,可消除一些未知量,最后可获得结果。21.3.4 列式求解浮力问题例 4 将一圆柱体用弹簧测力计吊起来,置于空气中,弹簧伸长 10 cm; 如果把圆柱体的半浸没在水中,弹簧伸长 4 cm,那么圆柱体的密度是_。【点拨】设圆柱体的体积为 V,密度为 弹簧劲度系数为 k 在空气中测量时弹簧伸长 x1,在水中测量时弹簧伸长 x2。据胡克定律 F = k

15、x 和受力平衡的关系,可列式求解。【解答】由题意可列方程组 gv = kx1 gv - (1/2) 水 gV = kx2 两式相除,得 ( - (1/2) 水 )/ = x1/x2 = 4/10所以 = 5 水 /6 = 0.8333103( kg/m3)【答案】 0.833310 3kg/m3。【反思】本题巧妙运用了方程中的两个联立方程两边相除的方法,化繁为简,立即可求出结果。例 5 如图 21-10(a)所示,将一木块放人水中,它 露出水面部分的 V1是 24 cm3。将露出水面部分完全截去后再放入水中,它露出水面部分的体积 V2是 16 cm3,如图 21 - 10(b)所示求木块的密度

16、和原来的体积。( a) ( b)图 21-10【点拨】设木块原来的体积为 V,第一次露出水面的体积为 V1,第二次露出水面的体积为V2。当木块漂浮时,浮力等于重力,可两次列式求解。【解答】原来木块漂浮时,有 水 g( V - V1)= 木 gV 截去体积 V1后,剩下的部分漂浮有 水 g( V - V1 - V2)= 木 g( V - V1) 两式相减得 水 gV2= 木 gV1则 木 = V2 水 /V1 = 0.67103( kg/m3) ,木块原来的体积 V = ( 水 V1)/( 水 - 木 )=72 cm3【答案】木块的密度为 0.67103kg/m3,体积为 72cm3。【反思】对

17、于物体漂浮问题,应充分利用浮力等于重力列方程式。根据多次平衡状态,列出方程组,再通过加减乘除等方法化简农得结果。21.4 强化训练A 卷1、氢气球总重力为 20 N, 在空气中受到向上的浮力为 100 N, 人用_ N 的拉力作用在氢气球上,可使氢气球匀速下降。如果放开手,氢气球最多可携带_ N 的重物匀速上升。2、潜水艇要从水中浮上来,要使潜水艇_减小。髙空悬浮的气艇要下落,必须使气艇的_减小,从而使_减小,才有可能。3、轮船由东海驶人黄浦江,所受的浮力是的,轮船排开液体的体积将_(选填“增大” 、“减少”或“不变” ) 。4、把两个体积相同的实心铁球和空心決球,全部浸入水中,则实心铁球受到

18、的浮力_空心铁球受到的浮力(选填“大于” 、 “小于”或“等于” ) 。5、阿基米德原理有着广泛的应用,请举出两个典型的应用实例:(1)_;(2)_。6、 关于物体的浮与沉,下列说法中正确的是 ( )A、浮在液面上的物体所受的浮力大于重力B、浮体材料的密度一定小于液体的密度C、密度等于液体密度的实心球能浮出液面D、材料密度大于液体密度的物体能浮在液面上时,一定是空心的7、体积为 100cm3、密度为 0.6103kg/m3的木块浮在水面上,它受到的浮力是 ( )A、等于 0.98N B、等于 0.588N C、大于 0.98N D、小于 0.588N8、潜水艇从水面下 10 m 深处潜到水面下

19、 15 m 深处,潜水艇受到的 ( )A、浮力增大,压强增大 B、浮力不变,压强不变C、浮力不变,压强增大 D、浮力增大,压强不变9、一只软木塞体积为 5 cm3、密度为 0. 25103 kg/m3,将它浸没在酒精里和让它自由浮在酒精表面时,受到的浮力是 ( )A、浸没时受到的浮力小 B、浮在表面时受到的浮力大C、浸没时受到的浮力大 D、两种状态下受到的浮力一样大10、三只相同的玻璃杯,分别盛有甲、乙、丙三种液体,现把一木块先后放人这三只杯中,如果 甲 乙 丙 木 ,则木块 ( )A、在甲液体里露出液面最高 B、在乙液体里露出液面最高C、在丙液体里露出液面最高 D、在三种液体里露出的液面一样

20、高11、如图 21-11 所示,把一个小球分别放人盛满不同液体的 A、 B 两个溢杯中, A 杯中溢出的液体是 40g, B 杯中溢出的液体是 50g,则 A、 B 两杯中液体的密度之比是 ( )A、等于 4:5 B、小于 4:5 C、大于 4:5 D、无法确定图 21-11 图 21-1212、如图 21-12 所示,已知甲、乙、丙三种物质的质量与体积的关系 m-v 图像,则甲、乙、丙的密度关系是 ( )A、 甲 乙 丙 ,且 甲 水C、 甲 丙 ,且 丙 水 D、 甲 乙 丙 ,且 丙 水13、如图 21-13 所示,木块 A、铁块 B 在水中处于静止状态。此时若往水中加些盐, A、 B两

21、物体所受到的浮力 FA、 FB的变化情况为 ( )A、 FA变大, FB变大 B、 FA变小, FB变小C、 FA不变, FB变大 D、 FA不变, FB变小图 21-1314、用手把一个铝球和一个铁球同时浸没在水中,放手后一球上浮,另一球下沉。下列说法中正确的是 ( )A、铝球一定上浮,铁球一定下沉 B、上浮的球一定是空心的C、下沉的球一定是实心的 D、受到浮力大的球一定上浮15、座冰山漂浮在水面上,露出水面的体积为 V1,冰的密度为 1,水的密度为 2,则这块冰受到的重力为 ( )A、 B、 C、 D、1gV121-g12g12gV16、体积为 50 cm3的木块,浸人水中的部分占全部体积

22、的 3/5,求:(1)木块受到的浮力;(2)木块的质量。17、如图 21-14 所示,某同学用弹簧测力计测得一物体重 10 N,将该物体分别浸在甲、乙、丙容器中时,受到液体的浮力分别为: F 甲 =_N, F 乙 =_N, F 丙 =_N。该同学分析甲、乙、丙可初步得出的结论是:浸在液体中的物体所受的浮力的大小与_、_有关。甲 乙 丙( a) ( b) ( c) ( d)图 21-1418、如图 21 - 15 所示,木块漂浮在水面上时,量筒内水面对应的刻度是 V1;当木块上放一个小金属块时,水面对应的刻度是 V2;若将小金属块取下慢慢地沉人筒底时,水面对应的刻度是 V3,请用 V1、 V2、

23、/ 3、 g 为已知量求出下列各物理量的表达式:图 21-15(1)金属块的体积 V = , (2)金属块受到的重力 G= 。B 卷1、如图 21-16 所示,甲、乙两球用细线相连,放人水杯中,细线受的力为 1N,两球正好悬浮在水中。如果细线断后,则甲球将 ,乙球将 。(选填“上浮” 、 “下沉”或“悬浮”)图 21-162、体积相同的木块和冰块,它们都漂浮在水面上,则它们浸在水中的体积之比为 ,它们受到的浮力之比为 。 ( , )3/106.mkg木 3/109.mkg冰3、质量相同的木块和冰块,都漂浮在水面上,则它们排开水的体积之比为 ,它们受到的浮力之比为 。 ( , )3/106.mk

24、g木 3/109.mkg冰4、甲、乙两实心球,甲的质量是乙的 3 倍,把它们都浸没在酒精中,甲所受到的浮力是乙的二分之一,则甲、乙两球的密度之比为 。5、如图 21 - 17 所示,质量相等的两个物体放在水中后处于静止状态,它们的密度分别为 、A,受到的浮力分别为 、 ,则( )BAFBA、 B、 C、 D、B, BAF,BAF,BAF,图 21-176、如图 21 - 18 所示,一个重为 10 N 的实心金属块,挂在弹簧测力计下并浸人水中(弹簧测力计未画出) ,当金属块体积的 1/3 浸入水中静止时,弹簧测力计的示数为 8 N。当把金属块全部浸入水中并碰到杯底时,弹簧测力计的示数将变为 (

25、 )A、可能是 2N B、可能是 6N C、可能是 8N D、以上答案都不对图 21-187、如图 21 - 19 所示,把同一金属圆台按 A、 B 两种方式浸没在水中,则两种情况下,圆台受到的水的向上与向下压力差大小是 ( )A、 A 方式大 B、 B 方式大 C、两种方式一样大 D、缺少条件,无法确定图 21-198、容器中盛有重 10 N 的水,将一物体放入容器中,物体受到的浮力的大小 ( )A、 定等于 10 N B、定小于或等于 10 NC、 一定小于 10 N D、有可能大于 10 N9、一空心金属球的质量是 0.5 kg,体积是 600 cm3,把它投入水中,静止后它将( ) A

26、、漂浮在液面上 B、悬浮在水中C、沉人水底 D、以上三种情况都有可能10、质量是 150 g 的物体,放进盛满水的容器中时,溢出了 140 cm3的水,则此物体将 ( )A、沉到容器的底部 B、悬浮在水中C、浮在水面 D、条件不足,无法确定11、一实心铁球和一实心铜球在空气中称等重,它们在真空中称则 ( )A、仍相等 B、铁球重 C、铜球重 D、无法判定12、质量均匀的物体悬浮于某种液体中,如果将此物体截成大小不等的两半,则 ( )A、大的下沉,小的上浮 B、大、小两半都下沉C、大、小两半都上浮 D、大、小两半都悬浮13、有一只空杯装满水后重 20 N,放人一重为 5 N1 的木块后,溢出一些

27、水,木块浮在水面上,这时杯子、水和木块共重 ( )A、15 N B、20 N C、25 N D、无法确定14、在图 21 - 20 中, P、 Q 是两个台秤,上面各放一个盛有水的容器, P、 Q 的示数分别如图( a)所示,将物体浸没在水中,如图( b)所示,则 P、 Q 的示数分别是 ( )A、2. 0 N 1.0N B. 1.9N 1. 1.N C、 2.1 N 1.1N D、 2. 0 N 1. IN图 21-2015、物体在空气中用弹簧测力计称得示数为 0. 8 N,若物体全部浸没在水中时,弹簧测力计的示数是 0.31 N。求:(1)物体受到的浮力;(2)物体的体积。16、体积为 1

28、 m3的物体浮在水面时,有 2/5 的体积露出水面,求:(1)物体受到的浮力;(2)物 体的质量;(3)组成物体的物质密度。17、圆柱形容器底面积为 2 dm2,里边装有水,在木块上压一石块,此时木块恰好没人水中, 水未溢出,将石块取走,水对容器底部的压强减小了 1.96103 Pa。求:(1)石块取走后,木块露出水面的体积;(2)石块的质量为多大?18、把体积为 V 的实心长方体放入水里,静止时长方体能浮在水面。现将它露出水面的部分切去,再把它剩余部分放人水中。若要求长方体剩余部分静止时,露出水面的体积 V与长方体的体积 V 的比值最大,则长方体的密度为多少?19、两质量相同的实心金属块,其

29、密度之比 ,使它们完全浸没在密度为 的液体中,2:1:2然后分别挂在一根悬点 O 的轻质杠杆两端 A、 B 上,如图 21-21 所示,则当杠杆平 衡时,两悬臂的长度之比 L0A: LOB= 。图 21-21作业参考答案与解析A 卷1、 【答案】80,80【解析】略2、 【答案】自身重力,体积,浮力 【解析】略3、 【答案】不变;增大【解析】略4、 【答案】等于【解析】略5、 【答案】轮船,汽艇【解析】略6、 【答案】 D【解析】略7、 【答案】 B【解析】略8、 【答案】 C【解析】略9、 【答案】 C【解析】略10、 【答案】 A【解析】略11、 【答案】 B【解析】略12、 【答案】 B

30、【解析】略13、 【答案】 C【解析】略14、 【答案】 B【解析】略15、 【答案】 C【解析】略16、 【答案】(1)0294 N, (2)0.03 kg【解析】略17、 【答案】2,4,6,物体排开液体的体积 V 排 ,液体的密度 液【解析】略18、 【答案】 (1) V3-V1, (2) )(12Vg水【解析】略B 卷1、 【答案】上浮,下沉【解析】略2、 【答案】2:3, 2:3【解析】略3、 【答案】1:1, 1:1【解析】略4、 【答案】6:1【解析】略5、 【答案】 B【解析】略6、 【答案】 A【解析】略7、 【答案】 C【解析】略8、 【答案】 D【解析】略9、 【答案】 A【解析】略10、 【答案】 A【解析】略11、 【答案】 B【解析】略12、 【答案】 D【解析】略13、 【答案】 B【解析】略14、 【答案】 D【解析】略15、 【答案】 (1)0.49 N;(2)510 -3m3【解析】略16、 【答案】 (1)5880 N;(2)600 kg;(3)0.610 3kg/m3。【解析】略17、 【答案】 (1)410 -3m3(2)4 kg【解析】略18、 【答案】0.510 3kg/m3【解析】略19、 【答案】3:2【解析】略