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1、课时训练12浮力及其应用基础过关一、选择题1.下列关于浮力的说法正确的是()A.轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大B.悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力C.阿基米德原理说明物体所受的浮力大小等于物体的重力D.鸡蛋放入清水中沉在杯子底部,是因为鸡蛋在清水中不受浮力2.2017台州用图K12-1中的实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中,下列说法正确的是()图K12-1A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大C.物块浸入水中越深,图乙中左侧弹簧测力计的示数越大D.通过计算可知实验所用物块的密度为2103 kg/m3
2、3.2017株洲如图K12-2所示,将薄壁玻璃杯倒扣在水面上,漂浮时玻璃杯露出水面的高度为h1,杯子中空气柱的高度为h2。水的密度为,玻璃杯的横截面积为S,g为已知常量,则玻璃杯受到的重力为()图K12-2A.gsh1B.gSh2C.gS(h1+h2)D.gS(h2-h1)4.一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图K12-3甲所示。往盐水中持续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是图乙中的()图K12-35.如图K12-4甲所示,烧杯中装有某种液体,A为圆柱形木块,用外力F缓慢将A压入其中,h表示木块的下表面到液面的距离,图乙中关于木块所受浮力F浮和h的关系图像正确的是()图K12
3、-46.如图K12-5所示,把体积为300 cm3、密度为0.8103 kg/m3的木块浸没在水中放手,木块先上浮,最终漂浮于水面,则下列说法错误的是(g取10 N/kg)()图K12-5A.木块浸没在水中受到的浮力是3 NB.木块上浮过程中,露出水面前受到的浮力不变C.木块浸没与木块漂浮时,水对容器底部的压强一样大D.如果把漂浮木块露出水面部分切去,余下部分仍将漂浮7.将两个完全相同且质量分布均匀的木块分别按如图K12-6所示的方法放入甲、乙两个相同的水槽内,放入前两水槽内水面相平,且水足够深。已知木水,则放入木块后(水未溢出),下列说法正确的是()图K12-6A.甲水槽内的木块受到的浮力大
4、B.乙水槽底部受到水的压强大C.甲水槽内木块排开水的体积大D.两水槽内木块排开水的体积相等8.如图K12-7所示,a、b是两种物质质量与体积的关系图像,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。松手稳定后()图K12-7A.乙漂浮,乙受到的浮力小B.甲漂浮,甲受到的浮力大C.乙下沉,甲受到的浮力大D.甲下沉,乙受到的浮力大9.2018淄博如图K12-8所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中。则下列说法错误的是()图K12-8A.小球A的质量小于小球B的质量B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力
5、C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强D.水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强10.建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,核潜艇是海军的战略重器,如图K12-9是我国094型战略核潜艇,关于它在海中状态的有关分析正确的是()图K12-9A.上浮过程中所受浮力逐渐增大B.悬浮时所受浮力等于重力C.悬浮和漂浮时所受的浮力相等D.漂浮和悬浮时排开海水质量相等二、填空题11.2018广东我国最新研发的63A式轻型水陆两栖坦克的质量为24 t,它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为8 m2,对地面的压强为Pa;坦克的前部和后部各装有一个浮控箱,当坦克在水面上浮渡时,它受到的浮力是N,排开水的体积
6、为m3。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)12.2018怀化在平静的池水中漂浮着一个木球,木球的体积为4 dm3,露出水面的体积为总体积的14,那么木球受到的浮力为N,木球的密度为kg/m3。(g取10 N/kg)13.2018齐齐哈尔如图K12-10甲所示的平底薄壁玻璃杯的底面积为30 cm2,装满水后水深0.1 m。如图乙所示,现将一个体积为50 cm3的木块缓慢放入水中,静止后有25的体积露出水面。则图乙中水对杯子底部的压强是Pa,木块的密度是g/cm3。(g取10 N/kg)图K12-10三、实验探究题14.2018衡阳为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图K12-1
7、1所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。图K12-11(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲乙丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲(选填“大于”“等于”或“小于”)F丙。(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示)可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为N,此时浮力的测量数值比真实数值将(选填“偏大”或“偏小”)。15.2017岳阳图K12-12是探究“影响浮力大小的因素”的
8、实验过程及数据。图K12-12(1)如图甲所示,物体重N。(2)如图乙所示,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2 N,物体受浮力的大小为N。(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体受浮力的大小与有关。(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图K12-13中(选填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出他们所受浮力的大小来进行比较。图K12-13四、计算题16.2018邵阳某次物理活动举行了“造船”比赛,他们用的材料是密度为1.5103 kg/m3的橡皮泥,其中王强同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥,它的底面积为1.010-3 m2、高为0.2 m,
9、最后造出了最大排水体积为6.010-4 m3的小船。求:(g取10 N/kg)(1)王强同学所选橡皮泥的质量。(2)橡皮泥对桌面产生的压强。(3)王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力。17.2018安顺如图K12-14所示,重为10 N的长方体木块静止在水面上,浸入水中的体积占木块总体积的45。(g取10 N/kg)(1)求木块所受到的浮力大小。(2)若木块下表面所处的深度为0.2 m,求木块下表面受到水的压强。(3)若要将木块全部浸入水中,求至少需要施加多大的压力。图K12-14能力培优18.2018十堰将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加
10、水直到木块上表面与液面相平,如图K12-15甲所示,在这个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化图像如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为N,木块重力为N,细线对木块的最大拉力为N。(g取10 N/kg)图K12-1519.2018攀枝花将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有72 g水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有64 g酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为N,合金块的密度为kg/m3。(酒精=0.8103 kg/m3,g取10 N/kg)20.2018广西北部湾如图K12-16所示,桌子上有一个底面积为210-2 m2、内盛有某液体的圆
11、柱形容器,物块A(不吸液体)漂浮在液面上,则物块A的密度(选填“大于”“小于”“等于”)液体的密度,若物块A的密度为0.5103 kg/m3,体积为410-4 m3则物块A的质量为kg。现用力压物块A,使其缓慢向下,直到恰好浸没在液体中(液体未溢出),此时液体对容器底部压强增大了80 Pa,则该液体的密度为kg/m3。(g取10 N/kg)图K12-1621.2018福建B卷如图K12-17所示,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体。A、B的底面积之比SASB=21,液面的高度之比hAhB=32,液体对两个容器底部的压力大小相等。现将完全相同的两小球分别放入两容器中,液体均未
12、溢出。静止时,A中的小球悬浮,B中的小球(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),A、B两容器底部受到液体的压强之比pApB=。图K12-1722.2018安徽重为200 N的方形玻璃槽,底面积为0.4 m2,放在水平台面上,向槽中加水至水深为0.3 m。(g取10 N/kg,玻璃槽的侧壁厚度不计)(1)求水对玻璃槽底部的压强和槽底对水平台面的压强。(2)将边长为20 cm的正方体物块轻轻放入水中,如图K12-18乙所示,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为5 cm,求该物块的密度。(3)如图丙所示,用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为2 cm并保持静止,求此时力F的大小。图K
13、12-18参考答案1.B2.D3.D解析 物体漂浮时,所受浮力等于重力,即F浮=G ;由图可知,玻璃杯排开水的体积为V排=(h2-h1)S,G=F浮=G排=gV排=gS(h2-h1),故选D。4.A解析 鸡蛋悬浮在盐水中,说明它受到的浮力与重力相等;往盐水中持续均匀缓慢加盐,使盐水密度变大,鸡蛋受到的浮力增大,它将会上浮,直至漂浮在水面上,浮力又等于自身的重力,此后,再加盐,只能使鸡蛋露出水面的体积更大一些,但鸡蛋仍是漂在水面上,浮力仍等于重力,综合以上分析,只有A正确。5.C6.C7.D8.A9.B10.B11.31042.41052412.300.7510313.11030.6 14.(1
14、)等于(2)1.2偏大解析 (1)图甲中, F甲=G物+G支架+G空杯,图丙中,F丙=G物-F浮+G支架+G空杯+G排水 ,根据阿基米德原理可知, F浮=G排水,所以F丙=G物+G支架+G空杯=F甲。(2)F浮=F丁-F丙=4.4 N-3.2 N=1.2 N;在图丁中,金属块离开水面时表面会粘有少量水,使弹簧测力计示数偏大,即使测得的浮力偏大。15.(1)4.2(2)1(3)液体的密度(4)C、D16.解:(1)橡皮泥的质量m=V=Sh=1.5103 kg/m31.010-3 m20.2 m=0.3 kg。(2)橡皮泥对桌面产生的压强p=FS=GS=mgS=0.3kg10N/kg1.010-3
15、m2=3103 Pa。(3)最大排水时受到的浮力为F浮=G排水=水V排g=1.0103 kg/m36.010-4 m310 N/kg=6 N。17.解:(1)由图可知,木块漂浮在水面上,所受浮力等于重力,F浮=G=10 N。(2)木块下表面受到水的压强p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2000 Pa。(3)当木块漂浮在水面上时,排开水的体积V排1=F浮1水g=10N1.0103kg/m310N/kg=110-3 m3,则木块的体积V木=54V排1=54110-3 m3=1.2510-3 m3,木块浸没在水中时,排开水的体积V排2=V木=1.2510-3 m3,木块浸
16、没在水中时,所受浮力F浮2=水V排2g=1.0103 kg/m31.2510-3 m310 N/kg=12.5 N,则要使木块浸没在水中,需要加的压力F=F浮2-G=12.5 N-10 N=2.5 N。 18.1596解析 根据图乙可知,木块刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9 cm;水的深度为9 cm到16 cm时,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16 cm时,细线刚好拉紧,线的拉力为零;当木块上表面与水面相平时,此时水面的高度为22 cm;所以木块全部浸没时木块底部受到的压强最大,由图乙可知,此时压强为1500 Pa,则木块受到的最大浮力F浮大=1500 Pa0.01
17、 m2=15 N。由图乙可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900 Pa,此时木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,所以木块重力G=F向上=p向上S=900 Pa0.01 m2=9 N。当木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,此时细线对木块的拉力最大,F拉大=F浮大-G=15 N-9 N=6 N。19.0.640.9103解析 该合金块放在水中时,受到的浮力F浮=G排=m水g=7210-3 kg10 N/kg=0.72 N;该合金块放在酒精中时,受到的浮力F浮=G排=m酒精g=6410-3 kg10 N/kg=0.64 N;由以上可知,合金块在酒精中受到的浮力小
18、于在水中所受的浮力,而合金块的重力不变,所以合金块放入酒精中是沉底的,则合金块的体积V=V排酒精=F浮酒精g=0.64N0.8103kg/m310N/kg810-5 m3,排开水的体积V排水=F浮水g=0.72N1103kg/m310N/kg=7.210-5 m3,因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以合金块在水中漂浮,则物体受到的重力等于在水中受到的浮力,即G=F浮=0.72 N,则合金块的密度=mV=GgV=0.72N10N/kg810-5m3=0.9103 kg/m3。20.小于0.20.910321.漂浮12解析 液体的体积之比为VAVB=SAhASBhB=2312=31,由于液体对
19、两个容器底部的压力大小相等,则根据F=G=mg可知mA=mB,所以液体密度之比AB=mAVAmBVB=VBVA=13。由于A中的小球悬浮,根据悬浮条件可知球=A;所以球B,根据物体的浮沉条件可知,B中的小球漂浮。将完全相同的两小球分别放入两容器中,液体均未溢出,则液体对容器底部的压力等于液体的重力和小球的重力之和,所以液体对容器底部的压力相等,即FA=FB;根据p=FS可得,pApB=FASAFBSB=FAFBSBSA=1112=12。22.解:(1)水对玻璃槽底部的压强p水=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.3 m=3103 Pa;槽底对水平台的压强p槽=F压S=G总S=G槽
20、+水ShgS=200N+1.0103kg/m30.4m20.3m10N/kg0.4m2=3.5103 Pa。(2)因为物块漂浮,所以F浮=G物,即水gV排=物gV物,又因为物体边长为20 cm,露出水面的高度为5 cm,所以V排V物=S物h浸S物h物=h浸h物=20cm-5cm20cm=34,联立解得物=34水=341103 kg/m3=0.75103 kg/m3。(3)因为物体边长为20 cm,此时露出水面的高度为2 cm,所以V排=S物h浸=0.2 m0.2 m(0.2 m-0.02 m)=7.210-3 m3,此时受到水的浮力F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg7.210-3 m3=72 N,V物=(0.2 m)3=810-3 m3,G物=物gV物=0.75103 kg/m310 N/kg810-3 m3=60 N。此时物体受力平衡,所以F+G物=F浮,则F=F浮-G物=72 N-60 N=12 N。11