1、精选优质文档-倾情为你奉上初中物理竞赛第7讲知识体系：一、浮力的定义浮在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）对它向上托的力，这个力叫做浮力浮力方向总是竖直向上二、浮力产生的原因浮力产生的原因是液体（或气体）对物体向上或向下的压力不同，浮力的实质是液体（或气体）对物体向上和向下的压力之差三、阿基米德原理浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于被排开的液体所受到的重力其表达式为补充说明：阿基米德原理同样适用于气体四、物体的沉浮条件浸在液体中物体的沉浮，决定于它浸没在液体中所受的浮力和它自身重力，具体情况如下：（1）当时，物体上浮；（2）当时，物体下沉；（3）当时，物体悬浮在液体里任何深
2、度的地方或漂浮于液面五、浮力的四种常规计算方法称重法：F浮=G-F示 浮力产生的原因法：F浮=G物 ，F浮=F向上-F向下阿基米德原理：F浮=液gV排平衡法：F浮G物 ，F浮=G物 ，F浮G物课前集中练：【例1】 （09南昌）“远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行任务过程中（ ） A潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力 B潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在江水中潜行时所受的浮力C潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在江水中潜行时所受的重力D潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在江水中潜行时所受的重力【答案】 A【例2】 （07北京101中）如图，气球A下吊着一个金属球B，恰
3、好悬浮于水中现沿杯壁往容器中加入一定质量的水，结果金属球B（ ）A上浮 B下沉 C悬浮 D以上均不对【解析】 气球和小球B作为整体，原来处于悬浮状态，故受到的总浮力等于总重量，即向杯中加水后，气球A处受的水深度变大，受到压强增大，导致气球的体积减小，整体浮力变小，而总重力不变，故，因此金属球会下沉本题选B【例3】 （09福州市）翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关，如图所示请仔细观察图示并回答下列问题：（1）从A、B两图可知，鸡蛋在水中受到的浮力大小是_N（2）根据B、C两实验，他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关，你认为对吗？_，理由是_（3）在图实验中，你还可以观察到什么现象
4、 【答案】 （1）0.5（2）不对 实验中没有控制鸡蛋排开液体的体积相同（3）浸没在水中的鸡蛋看起来比在空气中的大（或鸡蛋浸入盐水中的部分看起来比空气中的大）【例4】 （09济宁）物理小组制作的潜水艇模型如图所示通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若从A管吸气，烧瓶将会（ ）A上浮，它受到的浮力增大 B.下沉，它受到的浮力减小C下沉，它受到的浮力不变 D. 上浮，它受到的浮力不变 【答案】 C【例5】 （08丰台二模）如图所示的容器，上部横截面积为，底部横截面积为，容器上下两部分高分别为，容器中盛有某种液体，有一个空心金属球用细绳系
5、住，绳的另一端栓在容器底部，此时球全部浸没在液体中，位置如图，绳对球的拉力为，如将细绳剪断，待空心金属球静止后液体对容器底部的压力减少了（用题中字母表示）【答案】【例6】 （全国初中物理应用竞赛初赛试题）如图所示，密度均匀的木块漂在水面上，现沿虚线将下部分截去，则剩下的部分将（ ）A上浮一些 B静止不动 C下沉一些 D无法确定【解析】 设木块的体积为V，由于，则， ，设沿虚线截去一部分后，剩下体积为，同理， 比较、二式，即剩下部分将下沉一些答案：C【例7】 某地质勘探队将设备装在木筏上渡河，若不载货物，人和木筏共重为，木筏露出水面的体积是木筏总体积的，则此木筏的载货重至多为_【解析】 木筏在水
6、中将受到浮力的作用，平衡时浮力等于重力当木筏不载货物时，有，即当木筏至多载货重为时，有，即联立、两式，解得答案：【例8】 （07北京101中）如图，由密度为的半球形铁块和立方体铁块叠放在一起静止在水底，半球型铁块的半径和立方体铁块的棱长均为，立方体在半球体的正上方，水的密度为，容器中水的深度为，已知球的体积公式，水对半球体的下球面所产生的压力为 【解析】 （1）若半球型铁块和立方体铁块紧密结合，则立方体和半球体的接触面没有受到水的压力， 此时，物体受到的浮力等于两者组成的整体排开液体的重力，实质是物体上下表面所受压力之差物块上表面受到向下的压强所产生的压力为故下表面受到的向上的压力：（2）若半
7、球型铁块和立方体铁块没有紧密结合，则立方体和半球体的接触面都会受到水的压力，此时，半球体受到的浮力等于半球体排开液体的重力，实质是半球体上下表面所受压力差物块上表面受到向下的压强所产生的压力为故下表面受到的向上的压力：题型专项突破：【例9】 （07人大附中）如图，一杯果汁（密度大于水），加冰后液面正好同杯口相平则在冰块熔化过程中（ ）A液面不变，液体不溢出 B液面不变，液体溢出C液面下降 D无法确定【解析】 本题的关键是比较冰排开的果汁体积和冰熔化后体积因为冰块漂浮于果汁中，所以根据二力平衡条件得，根据阿基米德定律得因为，又因为冰溶化变成水，所以所以即因为，所以即冰熔化成水的体积大于冰排开果汁
8、的体积，因此，液体会溢出本题选B【例10】 （07人大附中）如图所示，在盛有水的烧杯内放置一冰块，冰块的下表面与杯底接触，水面正好与杯口相齐；当冰融化时是否有水溢出?（ ）A当冰块的下表面对杯底有压力时，冰融化后水一定会溢出B当冰决的下表面对杯底有压力时，冰融化后水一定不会溢出C无论冰块的下表面对杯底是否有压力，冰融化后水都会溢出D无论冰块的下表面对杯底是否有压力，冰融化后水都不会溢出【解析】 当冰块是漂浮在水面上时，由于，故冰块融化后水面的高度不变；当冰块对杯底有压力时，表明此时冰块所受的浮力小于冰块的重力；因此，冰块这时排开水的体积小于冰块融化后的体积，故会有水溢出答案：A【例11】 （0
9、8北京四中）有一个装有水银和水的容器，在水银和水的界面之间悬浮着一块被冰包着的铁块，当冰全部融化后，水面和水银面将（ ）A水面和水银面都上升 B水面和水银面都下降C水面上升，水银面下降 D水面下降，水银面上升【答案】 D解答此题时最好先转化一下模型，把冰和铁看成是冰漂浮或者悬浮在水中，下面用一根绳子拉着铁块，铁块在水银和水面之间，这样根据水和冰的密度关系可以判断整体液面下降，即水面下降冰完全熔化，绳子给铁块的拉力消失，铁块下沉一些，水银面上升至于模型的转化（为什么能这样转化）需要老师给学生讲清楚【例12】 （08师大附中）如图，大杯中盛有液体，装有密度均匀小球的小杯漂浮在液面上，如果将小球取出
10、并投入液体中，液体的液面一定（ ）A上升 B下降C不变 D下降或不变【解析】 本题是物体移动位置引起的液面升降问题常有多种解决方法方法一整体浮力分析法将小球和小杯作为整体进行研究在小球取出前，小球和小杯整体漂浮故浮力在小球取出并投入液体中后，分几种情况讨论：（1），小球最终沉底，小杯漂浮，如图甲所示则浮力，所以总浮力所以浮力，即所以因此液面会下降（2），小球最终悬浮，小杯漂浮，如图乙所示则浮力，所以总浮力所以浮力，即所以因此液面不变（3），小球最终漂浮，小杯漂浮，如图丙所示，分析同上，液面不变方法二排开液体比较法（仅以为例说明）小球和小杯原来漂浮在液面上，故有：浮力，因为，所以小球取出投入液体
11、中后，因为，所以小球沉底 ，小杯仍漂浮，因为，所以总排液体积 因为，所以，因此，液面下降 方法三转移，断线分析法（仅以为例说明）设想把小球取出，用细线悬挂在小杯下面，但不与大杯底接触，如右图所示，稳定后，由于总重力不变，故总浮力不变，液面保持不变再设想把细线剪断，由于，故小球仍悬浮不动，小球浮力等于重力，原来对小杯没有拉力，故剪断细线后，小杯也不会移动，因此液面不会变化本题选D【例13】 （08北大附中）船上载着许多钢材，此时甲板离水面的高度为；把这些钢材都放在水中用绳悬挂于船下，此时甲板离水面的高度为，则与相比较（ ）A B C D无法比较【解析】 设钢材装在船上时船所受的浮力为；当钢材吊在
12、船下船所受的浮力为，钢材所受的浮力为，则，比较二式得，故，由公式知，当浮力减小时，船的排水量减小，即答案：B【例14】 （08三帆中学）如图所示，铜（Cu）、铁（Fe）、铝（Al）三个实心球，用细线拴住，全部浸没在水中时，三根细线上的拉力相等，则关于这三个金属球的体积、质量之间的关系，下列判断正确的是（ ）A，B，C，D，【解析】 三个实心球全浸没在水中，且拉力相等，以球为研究对象，则，即，因拉力T相等可见密度小的球体积大，即，由力的平衡条件知， 可见，密度大的球质量小，即答案：D【例15】 （全国初中物理应用竞赛初赛试题）一根轻质小弹簧原长10cm，两端分别连接在容器底部和物体上，将水逐渐注
13、入容器，当物体的一半浸入水中时（如图甲），弹簧长12cm，把水倒出，改为用密度为0.8103kgm3的油注入容器，当物体全部浸入油中时（如图乙），弹簧长15cm，求：（1）在这两种情况下物体受到的浮力比；（2）物体的密度（设物体的密度为，体积为）【解析】 （1）物体在水中受到浮力物体在油中受到浮力（2）在图中物体均受重力、浮力和弹簧的拉力作用，三力平衡由胡克定律得，两次弹簧拉力之比为 根据三力平衡可得即， 解（1）（2）（3），可得【例16】 （全国初中物理应用竞赛初赛试题）浮在水面上的长方体木块的密度为，水的密度为，将木块浮在水面以上的部分切去，木块又会上浮，待稳定后再次切去水面以上部分，剩
14、余木块的体积正好是原来的12，则可判断为（ ）A B C D【解析】 设木块的体积为V，两次浸没在水中部分的体积分别为和，由题意知根据的原理可立方程联立解得， 答案：D【例17】 （08北京四中）如图所示，密度计的上部是一个用来标刻度的圆形玻璃管，长0.1m，横截面积0.5cm2，管下部分还有一个玻璃泡，整个玻璃管泡的质量共2.4g在玻璃泡中装进了13.6g铅粒后封闭当把此密度计插入水中时，水面距玻璃管口端有4cm试求：（1）整个密度计的体积；（2）密度计能测液体密度的范围【解析】 （1）这支密度计的总质量为：当密度计漂浮于水面，有：即，此时水上部分体积为故整支密度计的体积为（2）密度计能测液
15、体密度的范围取决于圆形玻璃管浸入液体的体积（深度），密度计排开液体体积越大，被测液体密度越小，反之密度计排开液体体积越小，被测液体密度越大，因此，玻璃管上标出的最大密度值位于玻璃管的下端，最小密度值位于玻璃管的上端密度计下部玻璃泡体积设密度计投入密度为的液体中，其均匀直管部分全露出液面，则由得，即又设密度计投入密度为的液体中时，密度计的上端则正好与液面相平，则由得，即所以密度计能测液体密度的范围为到【例18】 （08北京四中）一块冰内有一小石块，放入盛有水的量筒内，正好悬浮于水中此时量筒内的水面升高了4.6cm；当冰融化后，水面又下降了0.44cm，已知量筒的横截面积为10cm2，求石块的密度
16、解析】 冰含小石块悬浮，故排开水的体积等于冰和石的总体积冰的体积 .冰融化后，冰内石块落入水中，量筒水面下降的体积而冰融化后变成水的体积 .冰融化成水的质量不变，则有 .由、联立解得 ，根据漂浮、悬浮的特点，有， 【例19】 （08北大附中）图甲中，玻璃杯底面的横截面积为，杯中盛有780g水，水面上漂浮有木块，其露出水面部分的体积为，水面到容器底的距离为现把一木块B放在A上，结果A恰好浸没水中，如图乙所示若玻璃杯的厚度不计，求在图乙中水对容器底部的压力【解析】 解法一杯中水的体积为 题中图甲和图乙中木块A所排开水的体积分别为根据阿基米德原理及平衡条件，由图乙得A和B的总重杯中水重 故图乙
17、中水对容器底部的压力解法二由解法一可知木块A进入水中20cm3，液面上升0.2cm，当木块B放在A上面，A全部浸入水中，即A再浸入水中的深度增加30cm3，所以水面再上升0.3cm，这样水深8.3cm，所以水对底部的压力等于水对地面的压强乘以容器的面积，答案为8.3N课后训练：1 （07北京101中）水槽中有盐水，盐水上漂浮着一块冰（kg/m3），这决冰全部融化后，水槽的液面（ ）A仍保持不变 B将下降 C将上升 D无法判断【解析】 冰块漂浮在盐水中，将受到浮力的作用，由公式知，冰在盐水中所占的体积等于它排开盐水的体积，即当这块冰全部融化成水后其体积为（冰融化成水后其质量并未发生变化）比较、两
18、式，由于，表明冰融化为水后的体积大于其在盐水中所占的体积，因此水槽中的水面将上升答案：C2 （全国初中物理应用竞赛初赛试题）一个体积为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，再把它的剩余部分放入水里，若要求长方体剩余部分静止时露出水面的体积最大，则长方体的密度为多少？【解析】 设物体的密度为，由物体放入水中静止漂浮，可得即，切去露出部分，剩余部分放入水里，仍漂浮水面，有，即，由上式容易看出，要长方体物体露出部分的体积最大，必须3 （07人大附中）如图所示，A、B、C是三个用不同材料制成的体积相同的物体，现将它们用相同的弹簧连接于容器底部，然后在容器中注入水，使三
19、物体浸没在水中，三物体静止时的位置如图所示，则（ ）AA物体的密度最大 BB物体的密度最大CC物体的密度最大 D三物体的密度相等【解析】 三物体的体积相等，则在水中的浮力相等，而弹簧伸长不一样，显然它们的密度不同设弹簧对物体的拉力为，物体的重力为，水对物体的浮力为，由力的平衡条件得， 由题图知，三物体所受的弹簧拉力是不一样的，其中以物体C的拉力最小，由上式可以看出，物体C的密度最大答案：C4 （08北京四中）一块冰内有一小石块，放入盛有水的量筒内，正好悬浮于水中此时量筒内的水面升高了4.6cm；当冰融化后，水面又下降了0.44cm，已知量筒的横截面积为10cm2，求石块的密度（）【解析】 冰含
20、小石块悬浮，故排开水的体积等于冰和石的总体积冰的体积 .冰融化后，冰内石块落入水中，量筒水面下降的体积：而冰融化后变成水的体积 .冰融化成水的质量不变，则有 .，由、联立解得 ，根据漂浮、悬浮的特点，有， 5 （07北京八一中学）某容器装满水，轻轻放入一小球后，溢出水则下列判断正确的是（ ）A小球的质量肯定不小于B小球的质量肯定等于C若小球质量大于，则小球的体积一定等于D若小球质量等于，则小球的体积一定大于【解析】 当小球漂浮或悬浮在水中时，而，即球的质量为当小球下沉时，即，故，所以小球的质量肯定不小于当时，即，物体下沉，此时若小球质量为，则，小球漂浮或悬浮在水中，排开水体积一定等于当小球漂浮在水面时，小球的体积大于；当小球悬浮在水中时，小球体积等于【答案】 AC专心-专注-专业
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