專題18　浮力（原卷版）

專題18浮力【思維導圖】【知識點回顧】eq\a\vs4\al(考點1知道浮力的概念)1．浮力浸在液體(或氣體)中的物體，受到液體(或氣體)________稱作浮力。2．方向：________。3．產生原因：物體上下表面受到的液體(或氣體)的________，浮力是液體(或氣體)給物體的壓力的合力。eq\a\vs4\al(考點2描述阿基米德原理)1．內容：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它________。2．公式：F浮＝G排＝________。由公式可知浮力的大小取決于液體的密度和排開液體的體積。浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重有什么關系？考點3直接運用阿基米德原理或公式的變形進行簡單的計算有關浮力的分析與計算1．阿基米德原理：F浮＝G排＝________。2．稱重法：F浮＝________，其中F為物體浸入液體時彈簧測力計的讀數。注意：稱重法分析浮力時需注意測力計的示數不是浮力的大小而是拉力的大小。3．平衡條件法：________，一般指物體在液體中處于懸浮或漂浮狀態。eq\a\vs4\al(考點4認識物體浮沉條件)1．物體在液體中的浮沉條件上浮下沉漂浮懸浮沉底F浮＞GF浮＜GF浮＝GF浮＝GF浮＋N＝G實心體ρ液＞ρ物ρ液＜ρ物ρ液＞ρ物V排＜V物ρ液＝ρ物V排＝V物ρ液＜ρ物處于動態(運動狀態不斷改變)，受力不平衡是“上浮”過程的最終狀態可以停留在液體的任何深度處是“下沉”過程的最終狀態處于靜態，受平衡力作用2.浮沉條件的應用：潛水艇是通過改變____________來實現浮沉的；密度計的工作原理是物體的____________條件，其刻度特點是上小下大，上疏下密；用硫酸銅溶液測血液的密度的原理是____________條件。【例題精析】（2022?湖州）兩個邊長相同、材料不同的實心正方體甲和乙，用質量不計的細線連接，輕輕放入某液體中，靜止后懸浮，細線處于繃緊狀態，如圖所示。則（）A．甲受到的浮力比乙受到的浮力大 B．甲的密度與液體的密度相等 C．如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到的壓力大小不變 D．如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到液體的壓強不變（2022?浙江）學習了物體的浮沉條件后，小舟做了如下實驗：在兩個薄氣球中加滿溫水，扎緊后剪去多余部分，分別浸沒于盛有冷水與熱水的玻璃杯中（如圖）。若不計氣球自重，放手后兩氣球的運動情況是（）A．冷水、熱水中都下沉 B．冷水中下沉，熱水中上升 C．冷水、熱水中都上升 D．冷水中上升，熱水中下沉（2021?寧波）將密度為0.9g/cm3、邊長為10cm的立方體冰塊，放入盛有水的柱狀容器中，靜止時冰塊有2cm露出水面，如圖所示。對容器緩慢加熱，直至冰塊完全熔化。在冰熔化過程中，下列判斷與事實不符的是（）A．冰吸收熱量，溫度保持不變 B．水面高度始終保持不變 C．冰塊漂浮之后，受到的浮力逐漸變小 D．水對容器底部的壓力最多增大1.0N（2022?寧波）2022年4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動。5月15日凌晨1點26分，中國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4300m的科考營地順利升空，4點40分達到海拔9032m，超過珠峰8848.86m的高度，創造了浮空艇大氣科學觀測的世界紀錄。（1）該浮空艇總質量約2625kg，它受到重力的大小約為N。（2）已知海拔4300m處的空氣密度約為0.8kg/m3。如圖所示，該浮空艇在營地升空前體積達9060m3，此時浮空艇受到的浮力大小約為N。（3）“極目一號”浮空艇內部有三層：上層裝有氦氣（相同條件下氦氣密度比空氣小得多），中間隔開，下層是空氣。當懸于空中的浮空艇需要（填“上浮”或“下降”）的時候，可以用上層的氦氣排出下層的部分空氣，以此改變自身重力，同時使整個浮空艇的壓差在安全范圍內。（2022?麗水）2022年5月15日，我國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從科考基地上升到海拔9032米，創造了大氣科學觀測世界紀錄。（1）上升過程中，以地面為參照物，浮空艇是的；（2）該浮空艇是軟式飛艇，上升過程中需通過調整氣囊中的氣壓來保持外形不變。上升過程中，該艇受到的浮力（填“增大”、“減小”或“不變”）。（2021?金華）某校“制作浮力秤”項目研究小組，制成如圖所示浮力秤。使用過程中，發現稱量范圍較小，有待提升改造。【原理分析】浮力秤是利用物體漂浮時F浮＝G物的原理工作的；浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關。【問題提出】浮力大小與液體密度存在怎樣的定量關系？【方案設計】器材：懸掛式電子秤、金屬塊（4.0N）、大燒杯、水以及各種不同密度的溶液等。步驟：①將金屬塊掛在電子秤下，讀取電子秤示數并記錄；②將金屬塊浸沒在盛水的燒杯中，讀取電子秤示數并記錄，然后取出金屬塊擦干；③按照步驟②的操作，換用不同密度的溶液，多次重復實驗。【數據處理】實驗編號1234567液體密度ρ液（g/cm3）﹣0.81.01.21.41.92.0電子秤示數F拉（N）4.03.63.53.43.32.63.0浮力大小F浮（N）﹣0.40.5x0.71.41.0【交流分析】（1）表格中x的數據是；（2）實驗過程中，除步驟①外，其余每一次測量，金屬塊都需要浸沒，其目的是；（3）小組同學對實驗數據進行了分析討論，認為第6次實驗數據異常。若電子秤正常工作、電子秤讀數和表中數據記錄均無誤。則造成此次實驗數據異常的原因可能是。【得出結論】……【知識應用】（4）根據以上探究，寫出一種增大浮力秤稱量范圍的方法。（2021?溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機，圖乙是其部分結構示意圖。該滑翔機通過液壓泵將油在內、外油囊間來回轉移，從而改變浮力大小以達到上浮和下潛的目的，再結合其它技術即可滑行，以執行海洋環境的監測任務。（1）該滑翔機具有低能耗、高續航的特點，電池一次充電后能提供1千瓦時電能。它在整個運動過程中前進速度保持0.2米/秒，但只有9%的時間耗電，耗電時功率僅為4瓦。該滑翔機充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機總重515牛。當外油囊中無油時，滑翔機排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當該滑翔機在600米深度懸浮時，外油囊中油的體積為多少米3？（忽略海水壓強對油和滑翔機外殼體積的影響）（2021?杭州）小金把家里景觀水池底部的鵝卵石取出清洗。他先將一個重為10N的空桶漂浮在水面上，然后將池底的鵝卵石撈出放置在桶內，桶仍漂浮在水面。（不考慮撈出過程中帶出的水，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）空桶漂浮在水面時所受浮力大小。（2）鵝卵石撈出放置在桶內時，水池水面高度與鵝卵石未撈出時相比會（選填“上升”、“下降”或“不變”）。若此時桶排開水的體積為6.0×10﹣3m3，求桶內鵝卵石的質量。（2022?溫州）排氣閥是供暖設備中的重要部件，它能及時排出管內熱水汽化產生的氣體，使水正常流動，從而保證供暖效果。排氣閥工作原理如圖所示：水中氣體在流動過程中，積聚于封閉的排氣閥內，使閥內氣壓變大，浮筒隨水面一起下降，此時閥內氣體排出使氣壓變小，從而浮筒上升，堵桿重新堵住排氣孔。（1）水管內的水流速度至少達到0.25米/秒才能攜帶氣泡流動。若水管總長為60米，要使水流能攜帶氣泡流動，則水從水管起始端流到終端最多要多少時間？（2）排氣閥中的浮筒和堵桿總質量為0.02千克，計算排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積。（水的密度取1.0×103千克/米3）（2022?紹興）“海洋強國”是國家戰略，紹興作為浙江海洋經濟發展示范區的重要戰略節點，正以積極的姿態規劃發展海洋經濟。提升通江達海內河港是海洋經濟發展的主通道。①如圖是上虞港集裝箱吊機正在作業，隨著船上貨物增多，貨船受到的浮力（選填“變大”、“變小”或“不變”）。②若貨船從上虞淡水港出發入海，裝貨完畢后船身吃水位置在圖甲“28”刻度處，那么在海上航行時，吃水位置在“28”刻度處方（選填“上”或“下”）。

【習題鞏固】一．選擇題（共7小題）1．（2022?杭州二模）完全相同的甲、乙兩個容器內都裝滿水。靜止于水中的A、B兩個實心小球體積相同、材料不同，其中A球沉底，B球漂浮，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．兩個小球的密度相同 B．兩個小球所受浮力相同 C．水對兩個燒杯底部壓強相同 D．兩個燒杯對桌面壓力相同2．（2022?拱墅區二模）如圖甲所示，一個雞蛋漂浮在鹽水中；向鹽水中緩慢加入蒸餾水，直到雞蛋恰好浸沒（如圖乙所示）；此過程中（）A．雞蛋排開液體的體積保持不變 B．雞蛋受到的浮力逐漸增大 C．鹽水對燒杯底部的壓強逐漸增大 D．燒杯對水平桌面的壓力保持不變3．（2022?臨平區一模）先在溢水杯中裝滿水（水面與溢水口齊平），然后放入一塊重為2牛的木塊，溢出的水全部用小燒杯接住（如圖所示）。則（）A．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力大于2牛 B．溢水杯底部受到水的壓強增大，小燒杯中水的重力等于2牛 C．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力等于2牛 D．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力小于2牛4．（2022?鄞州區校級一模）如圖所示，港珠澳大橋于2018年10月24日通車，是中國境內一座連接香港、珠海和澳門的橋隧工程。它由橋梁和海底隧道組成，隧道由空心沉管連接而成。建造隧道時，先將沉管兩段密封，如同一個巨大的長方體空心箱子，然后讓其漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預定海面上，向其內部灌水使之沉入海底。設一節密封長方形沉管的長、寬、高分別是180m、35m、10m，總質量為6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg），下列說法中正確的是（）A．若將一節沉管密封后浸沒在海水中受到的浮力為6.3×108N B．密封沉管灌水下沉過程中沉管受到的浮力一直變小 C．密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107N D．密封沉管灌水下沉過程中上表面受到海水的壓強變小5．（2022?寧波模擬）如圖所示，自制密度計由輕質密閉細管和配重M組成，吸管和配重的粗細相同。P、Q為自制密度計上的兩根刻度線，其中一根與其靜止于酒精中時的液面重合，另一根與其靜止于水中時的液面重合；現自制密度計靜止于X液體中，其液面位置到P、Q刻度線的距離相等。則下列分析正確的是（）A．X液體的密度大于水和酒精密度的平均值 B．X液體的密度等于水和酒精密度的平均值 C．X液體的密度小于水和酒精密度的平均值 D．X液體的密度大于、等于水和酒精密度的平均值6．（2022?余杭區模擬）如圖所示，一個邊長為10cm的實心正方體豎直浸沒在某種液體中保持靜止狀態，其上表面受到液體的壓強為500Pa，下表面受到的液體壓強為1300Pa，（g取10N/kg）下列說法正確的是（）A．正方體受到的浮力為10N B．該正方體的質量為1kg C．正方體上表面的深度h1為5cm D．液體的密度為0.8×103kg/m37．（2022?蕭山區模擬）如圖甲所示，用一個彈簧測力計拉著浸沒在水中的小物塊A，現將小物塊緩緩拉出水面到底部剛剛脫離水面為止。乙圖坐標體現了某些科學量隨H（小物塊底面到容器底面的距離）的變化情況。有下列選項①彈簧秤示數②小物塊受到的浮力③臺秤的示數④容器底部受到的液體壓強⑤小物塊底面受到的壓強，符合圖乙圖象變化的是（）A．①② B．③④ C．②③④ D．只有⑤二．填空題（共5小題）8．（2022?婺城區一模）如圖甲所示，在容器底部固定一輕質彈簧，彈簧上方連有正方體甲，容器側面的底部有一個由閥門K控制的出水口。此時物體甲剛好完全浸沒在水中，接著打開閥門K，緩慢放水，直至物體甲恰好完全離開水面，再關閉閥門K，這個過程中，彈簧的彈力F與物體露出水面的體積V的關系如圖乙所示，已知物體甲的密度為0.6×103kg/m3，體積為V0。不計彈簧所受浮力。則：（1）B點時彈簧的彈力大小為牛；（2）點A與點C的縱坐標a、c的絕對值之比為。9．（2022?濱江區一模）小濱同學自制簡易密度計并標記刻度。他在粗細均勻的木棒底部纏繞一些細銅絲后（忽略銅絲的體積），把該密度計放入酒精中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L1為6cm，于是他在木棒與酒精液面交界的刻度線上標記0.8g/cm3；小濱同學又把該密度計放入水中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L2為8cm，則與水面相對應的刻度線上應標記g/cm3。密度計上標記1.25g/cm3的刻度線到密度計頂端的距離L3為cm。該密度計的刻度線是否均勻？并說明理由：。10．（2022?溫州模擬）某項目化學習小組同學制作“浮漂器”，成功地驗證了阿基米德定律。選取溢水杯、泡沫塊、托盤和粗鐵絲、細鐵絲等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撐桿由粗鐵絲制成，下托盤由細鐵絲制成。①將“浮漂器”置于裝有適量水的溢水杯，取一小石塊放在上托盤，在支撐桿上標出水位刻度線。②將小石塊改放在下托盤，往上托盤加砝碼，同時用空燒杯接收溢出的水，直到水位刻度線與水面相平。③取下砝碼，把燒杯中的水全部倒入上托盤。由步驟①②得出石塊所受浮力F浮＝G砝碼，由步驟②③得出燒杯中水的重力G排＝G砝碼。因此，F浮＝G排，即石塊所受浮力等于其所排開的水受到的重力，從而驗證了阿基米德原理。（1）泡沫塊是制作“浮漂器”的關鍵要素之一。確定泡沫塊高度，應考慮的因素有。（可多選）A．支撐桿的高度B．托盤的質量C．溢水杯的質量D．泡沫塊的密度E．液體的密度（2）步驟①中將“浮漂器”置于溢水杯，判斷杯中水為“適量”的依據是。（3）分析步驟②③，該組同學得出結論：燒杯中所收集水的重力等于砝碼的總重力，即G排＝G砝碼。推測其觀察到的現象為。（4）有同學認為，往上托盤“加砝碼”的操作存在缺陷，改進方法有（寫出一種）。11．（2022?南潯區一模）“天氣瓶”和“彩球溫度計”是兩款不同的現代居家飾品，都可以獲知天氣冷暖變化。（1）圖甲為“天氣瓶”，當外界溫度降低時，瓶中晶體增多。由此推測瓶中晶體的溶解度隨溫度降低而。（2）圖乙為“彩球溫度計”，當溫度降低到小球所標注的溫度值時，該小球會浮起。某時，只有“20℃”、“18℃”的小球沉底，則此時的氣溫范圍為。（3）圖乙中漂浮的“24℃”小球重5克，則其所受浮力為牛。（g取10牛/千克）12．（2022?西湖區模擬）將兩個相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上，分別向其中倒入不同種類的液體，并將兩個相同的物塊分別放入這兩個容器中。當兩物塊靜止時，兩個容器中液面恰好相平，如圖所示。那么，甲容器底部受到液體的壓強（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器底部受到液體的壓強；甲容器中物塊排開液體的重力（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊排開液體的重力；甲容器中物塊下表面受到的壓力（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊下表面受到的壓力。三．實驗探究題（共5小題）13．（2022?玉環市一模）如圖所示，圓筒形容器內裝有適量的水，放在水平桌面上，將高為12厘米的實心圓柱形物體A用細線拴好并懸掛在彈簧測力計下。探究圓柱形物體A逐漸浸入圓筒形容器內的水中時（水沒有溢出容器），彈簧測力計的示數F與圓筒形物體A下表面離水面距離h的關系。（1）除圖中的器材外，還需要的測量工具是.（2）從圓柱體A接觸水面至接觸容器底之前，分別記下h和F，并將測量的結果填寫在表格中。實驗次序123456789h（cm）0246810121416F（N）9.07.86.65.44.23.01.81.81.8據表分析：①在做實驗4時，物體A受到的浮力為牛。②可得出浮力與物體浸入深度無關的實驗現象是。14．（2022?鹿城區一模）跳水館池水深度要適當，水過淺會發生危險，水過深則造成浪費。某科研小組想研究某高度跳臺水池中水的合理深度，用仿真人體模型進行“模擬跳水”測試，將人體模型從距水面6米處靜止釋放，觀察其觸底情況。已知該人體模型重600牛，體積為0.059m3。（不考慮空氣阻力）（1）仿真人體模型入水后會受到浮力，其最大值是牛。（2）由于人體模型入水后受到的浮力與其重力大小相當，粗略測算時視為抵消，若剩下的平均阻力為其重力的1.5倍，則本次測試中池水至少多深才能保證人體模型不觸池底？（3）圖甲是跳水運動員入水前的示意圖，t1是人起跳的瞬間，t2為騰空至最高點的瞬間，t3是即將入水的瞬間。圖乙要描述t1～t3之間速度變化的大致圖像，請結合所學知識將其補充完整。15．（2022?定海區校級模擬）探究“浮力的大小等于什么”時，實驗進行了如圖所示的步驟。回答下列問題：（1）為了使實驗結論更為可信，將石塊換成鉤碼等其它物體再進行幾次實驗，其主要目的