河北专版2020中考物理复习第四单元力学课时训练11浮力的四种计算方法浮力的相关实验试题 9页

课时训练(十一)　浮力的四种计算方法　浮力的相关实验 ‎(限时:40分钟)‎ ‎|基础巩固|‎ 一、选择题 ‎1.关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.空气中的物体不受浮力作用 B.沉在水底的铁球不受浮力作用 C.浮力是物体对液体施加的力 D.浮力是液体或气体对物体压力的合力 ‎2.[2019·广州]两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后处于如图K11-1所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,甲、乙所受浮力相比 (　　)‎ 图K11-1‎ A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大 C.甲、乙所受浮力一样大 D.不知道液体密度无法比较浮力大小 ‎3.[2019·自贡]如图K11-2所示,一个棱长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为 ‎5 N,下表面受到液体的压力F2为13 N。下列说法错误的是(g取10 N/kg)(　　)‎ 图K11-2‎ A.正方体受到的浮力为8 N B.液体的密度为0.8×103 kg/m3‎ C.正方体上表面到液面的距离h=5 cm D.液体对正方体下表面的压强为1.3×103 Pa ‎4.[2018·荆门]水上救援往往需要打捞沉没的货物,我们将该情景简化为如图K11-3所示的物理过程,假设物 9‎ 体浸没在水深h=0.5 m的容器底部(非密合),现利用弹簧测力计将物体从水中匀速提出,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数为3 N,当物体全部离开水面后,弹簧测力计示数为5 N,g取10 N/kg。则 (　　)‎ 图K11-3‎ A.物体在水面下上升的过程中所受浮力逐渐减小 B.物体在容器底部时,受到的浮力为2 N C.物体在容器底部时,水对其底部的压强为5×104 Pa D.物体的密度为1.25×103 kg/m3‎ ‎5.[2019·兰州]如图K11-4甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10 N/kg,则下列说法中正确的是 (　　)‎ 图K11-4‎ A.金属块所受重力大小为26 N B.金属块的密度为2.3×103 kg/m3‎ C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26 N D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103 Pa 二、填空及简答题 ‎6.[2019·宜昌]如图K11-5所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是　　 m3,受到的浮力为　　　N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3) ‎ 图K11-5‎ ‎7.[2019·哈尔滨]如图K11-6所示,先将溢水杯装满水,然后用弹簧测力计拉着重为4 N、体积为100 cm3的石 9‎ 块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重为　　　N,石块静止时,弹簧测力计示数为　　　N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) ‎ 图K11-6‎ ‎8.如图K11-7所示,物体上表面与水面相平,下表面受到水向上的压力为10 N,弹簧测力计拉力15 N,则物体所受到的浮力是　　　N。物体的体积是　　　　cm3,物体的质量是　　　　kg,物体的密度是　　　　kg/m3。(g取10 N/kg) ‎ 图K11-7‎ ‎9.弹簧测力计下挂着一重为2 N的物体,物体一半体积浸入水中静止时,弹簧测力计示数如图K11-8所示,其示数为　　　　N,物体体积为　　　　m3,此时物体所受浮力为　　　　N,该物体的密度是　　　　kg/m3。当物体浸没在水中时改变物体浸没在水中的深度,物体所受浮力大小　　　　。(已知水的密度为ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) ‎ 图K11-8‎ ‎10.[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水直到木块上表面与液面相平,如图K11-9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) ‎ 9‎ 图K11-9‎ 三、实验探究题 ‎11.[2019·张家口桥西区]小明利用如图K11-10所示的装置探究“影响浮力大小的因素”,弹簧测力计下所挂圆柱体物块的底面积为60 cm2,实验过程记录的数据如下表所示。(g取10 N/kg)‎ 图K11-10‎ 物块下表面浸入水中的深度h/cm ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎4.5‎ 弹簧测力计示数F1/N ‎4.8‎ ‎4.2‎ ‎3.6‎ ‎3.0‎ ‎2.4‎ ‎2.4‎ 浮力F2/N ‎0‎ ‎0.6‎ ‎1.2‎ ‎1.8‎ ‎2.4‎ ‎2.4‎ 排开水的体积/cm3‎ ‎0‎ ‎60‎ ‎120‎ ‎180‎ ‎240‎ ‎240‎ ‎(1)物块的重力为　　　　N。 ‎ ‎(2)物块浸没在水中之前,弹簧测力计的示数随物块浸入水中深度的增加而　　　　(选填“增大”或“减小”),说明浮力与物块排开水的体积有关。物块浸没在水中后,继续向下移动,物块所受的浮力保持2.4 N不变,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小与它在水中的深度　　　　(选填“有关”或“无关”)。 ‎ ‎(3)比较图甲和图乙发现,物块浸没在盐水中时受到的浮力大于浸没在水中时受到的浮力,说明在排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物块受到的浮力　　　　。 ‎ ‎[拓展](4)物块的密度ρ=　　　　kg/m3。 ‎ ‎(5)物块浸没在某液体中,弹簧测力计示数为3 N,则液体的密度ρ液=　　　　kg/m3。 ‎ ‎12.如图K11-11所示,图A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤。‎ ‎(1)　　　　两步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮=　　　　N。　　　　两步骤可得出物块排开水所受的重力G排。比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系。 ‎ 9‎ 图K11-11‎ ‎(2)如图K11-12所示是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像。‎ 分析图像可得:当物块没有浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。当h=‎ ‎4 cm时,物块所受的浮力为　　　　N,浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数为　　　N,该圆柱体物块的高度是　　　　cm。 ‎ 图K11-12‎ ‎[拓展](3)实验小组想测量小木块的体积和所受浮力的大小,小组设计了如图K11-13所示的实验:现将小木块挂在弹簧测力计下,弹簧测力计示数为F1,再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底(滑轮质量不计),弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时,弹簧测力计示数为F2,其中定滑轮的作用是　　　　　　　　　　,此时木块所受浮力F浮=　　　　,木块的体积V木=　　　　。(后两空均用字母表示) ‎ 图K11-13‎ 四、计算应用题 ‎13.[2019·唐山丰润区一模]如图K11-14所示,在容器底部(面积为200 cm2)固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一棱长为10 cm的正方体木块A,当容器中水的深度为20 cm时,木块A有‎3‎‎5‎ 9‎ 的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态。(g取10 N/kg)‎ ‎(1)求木块A受到的浮力。‎ ‎(2)求木块A的密度。‎ ‎(3)往容器中缓慢加水,至木块A刚好(全部)浸没在水中,然后停止加水,此时弹簧伸长了3 cm,求此时弹簧对木块A的作用力F。‎ ‎(4)从开始加水到停止加水,容器底部受到水的压力增加了多少?‎ 图K11-14‎ ‎|能力培优|‎ ‎14.(多选)一个底面积为2×10-2 m2的薄壁圆柱形容器放在水平桌面中央,容器高为0.12 m,内盛有0.08 m深的水,如图K11-15甲所示,另有质量为0.8 kg,体积为1×10-3 m3的实心正方体A,如图乙所示。以下说法正确的是(g取10 N/kg) (　　)‎ 图K11-15‎ A.将正方体放入水中静止后,正方体受到的浮力是8 N B.将正方体放入水中静止后,水对容器底部的压强增加了400 Pa C.将正方体放入水中静止后,正方体下表面受到水的压强为400 Pa D.将正方体放入水中后,将有一部分水溢出 9‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.D ‎2.C　[解析]根据阿基米德原理F浮=G排,由于甲、乙两球排开液体的重力相等,所以甲、乙所受浮力相等,故A、B、D错误,C正确。‎ ‎3.C　[解析]由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F2-F1=13 N-5 N=8 N,故A正确,不符合题意;物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则V排=V=L3=(10 cm)3=1000 cm3=1×10-3 m3,由F浮=ρgV排可得,液体的密度ρ=F浮gV排=‎8 N‎10 N/kg×1×1‎0‎‎-3‎ ‎m‎3‎=0.8×103 kg/m3,故B正确,不符合题意;正方体下表面的面积S=L2=(10 cm)2=100 cm2=1×10-2 m2,液体对物体下表面的压强p=F‎2‎S=‎13 N‎1×1‎0‎‎-2‎ ‎m‎2‎=1.3×103 Pa,故D正确,不符合题意;由p=ρgh可得,正方体下表面到液面的距离h下=pρg=‎1.3×1‎0‎‎3‎Pa‎0.8×1‎0‎‎3‎kg/m‎3‎×10 N/kg=0.1625 m=16.25 cm,则正方体上表面到液面的距离h=h下-L=16.25 cm-10 cm=6.25 cm,故C错误,符合题意。‎ ‎4.D　[解析] 浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,物体在水面下上升的过程中,水的密度不变,排开水的体积不变,所以所受浮力大小不变,故A错误。由题可知,物体的重力G=5 N,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数F示=3 N,则此时物体受到的浮力F浮=ρ水g‎1‎‎2‎V物=G-F示=5 N-3 N=2 N,故物体在容器底部时,受到的浮力为F'浮=ρ水gV物=2F浮=2×2 N=4 N,故B错误。物体在容器底部时,水对其底部的压强为p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa,故C错误。根据F浮=ρ液gV排可得,物体的体积V物=V排=F‎'‎浮ρ水g=‎4N‎1.0×1‎0‎‎3‎ kg/m‎3‎×10N/kg=4×10-4 m3,则物体的密度为ρ=mV物=GV物g=‎5N‎4×1‎0‎‎-4‎ m‎3‎×10N/kg=1.25×103 kg/m3,故D正确。‎ ‎5.B ‎6.38　 3.8×105‎ ‎[解析]当该飞机停在水面上时,它受到的浮力和重力是一对平衡力,即F浮=G=mg=38×103 kg×10 N/kg=3.8×105 N;根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得,排开水的体积V排=F浮ρ水g=‎3.8×1‎0‎‎5‎N‎1.0×‎10‎‎3‎kg/m‎3‎×10 N/kg=38 m3。‎ ‎7.1　3‎ ‎8.10　103　2.5　2.5×103‎ ‎[解析]浮力等于上、下表面的压力差,所以浮力为10 N,V物=V排=Fρ水g=‎10N‎1×1‎0‎‎3‎ kg/m‎3‎×10N/kg=10-3 m3=103 cm3,根据称重法测浮力F浮=G-F示可知,G=F浮+F示=25 N,m=Gg=‎25N‎10N/kg=2.5 kg,密度ρ=mV=‎2.5kg‎1‎0‎‎-3‎ ‎m‎3‎=2.5×103 kg/m3。‎ ‎9.1.2　1.6×10-4　0.8　1.25×103　不变 ‎[解析]由图可知,此时弹簧测力计的示数为1.2 N;由阿基米德原理和称重法测浮力可得,V=2V排=2×F浮ρ水g=2×‎ 9‎ ‎2N-1.2N‎1.0×1‎0‎‎3‎ kg/m‎3‎×10N/kg‎=1.6×10-4 m3;物体所受浮力F浮=G-F=2 N-1.2 N=0.8 N;物体的密度ρ=GgV=‎2N‎10N/kg×1.6×1‎0‎‎-4‎ ‎m‎3‎=1.25×103 kg/m3;改变物体浸没在水中的深度,物体排开水的体积不变,液体密度不变,则所受浮力不变。‎ ‎10.15　9　6‎ ‎[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;当水的深度为16 cm时,细线刚好拉紧,细线的拉力为零;当木块上表面与水面相平时,木块全部浸没,此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=p大S=1500 Pa×0.01 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浮=F向上=p向上S=900 Pa×0.01 m2=9 N。当木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可知,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。‎ ‎11.(1)4.8　(2)减小　无关　(3)越大　(4)2×103‎ ‎(5)0.75×103‎ ‎12.(1)B、D　1.2　A、E　‎ ‎(2)变小　0.8　3　6‎ ‎(3)改变力的方向　F1+F2　‎F‎1‎‎+‎F‎2‎ρ水g ‎[解析](3)定滑轮的作用是改变力的方向;木块静止于水中受平衡力,受向上的浮力、向下的拉力(大小等于F2)、自身向下的重力(大小等于F1),即F浮=F1+F2;因为木块浸没,排开水的体积即等于木块体积V木=V排=F浮ρ水g=F‎1‎‎+‎F‎2‎ρ水g。‎ ‎13.解:(1)木块的体积V=(0.1 m)3=1×10-3 m3,‎ 木块排开水的体积V排=V-V露=V-‎3‎‎5‎V=‎2‎‎5‎V=‎2‎‎5‎×1×10-3 m3=4×10-4 m3,‎ 木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N。‎ ‎(2)弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变,此时F浮=G木,即ρ水gV排=ρ木gV,‎ 则木块的密度ρ木=V排Vρ水=‎4×1‎0‎‎-4‎ ‎m‎3‎‎1×1‎0‎‎-3‎ ‎m‎3‎×1×103 kg/m3=0.4×103 kg/m3。‎ ‎(3)木块A刚好完全浸没在水中时,受到的浮力 F浮'=ρ水gV排'=ρ水gV=1×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,‎ 木块A的重力G木=ρ木gV=0.4×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=4 N,‎ 弹簧对木块A的作用力F=F浮'-G木=10 N-4 N=6 N。‎ 9‎ ‎(4)从开始加水到停止加水,水的深度增加量Δh=Δh'+h露=3 cm+‎3‎‎5‎×10 cm=9 cm=0.09 m,‎ 容器底部受到水的压强增加量Δp=ρ水gΔh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.09 m=900 Pa,‎ 容器底部受到水的压力增加量ΔF=ΔpS=900 Pa×200×10-4 m2=18 N。‎ ‎14.AB 9‎