专题11 浮力基础（习题精选练习）（解析版）

专题11 浮力基础 一、单选题 1．下列有关力学的情景说法错误的是（ ） ． 多轴平板货车有很多车轮是为了减小对路面的压强 B． 赛艇的桨是费力杠杆 ． 自制的气压计，拿着它从一楼到五楼，水柱的高度变大 D． 潜水艇是靠改变自身所受的重力和浮力实现上浮和下潜的 【答】D 【解析】 ．多轴平板货车有很多车轮，增大了与地面的接触面积，在压力一定时，减小对路面的压强，故正确，不 符合题意； B．使用船桨时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B 正确，B 不符合题意； ．拿着自制气压计它从一楼到五楼，大气压减小，瓶内气体把液体向外压， 水柱的高度变大，故正确，不符合题意； D．潜水艇浸没时，排开水的体积不变，所受的浮力不变，通过改变自身的重力实现上浮和下潜，故D 错 误，D 符合题意。 故选D。 2．如图所示，把实心铁圆柱体竖直浸入水中，圆柱体下表面受水的压力为 ，圆柱体受到水的浮力为 ， 那么下列说法正确的是（ ） ．浸没前 B．浸没前 ．浸没后 D．浸没后 【答】 【解析】 B．根据浮力产生的原因可知，浮力等于物体上下表面的压力差。圆柱体下表面受水的压力为 ，圆柱体 受到水的浮力为 ，上表面受水的压力为F 上，所以浮力为 当物体浸没前，F 上=0，所以 ，故B 错误； D．由于浮力为 浸没后，F 上≠0，所以 ，故正确，D 错误。 故选。 3．两个质量、底面积均相同，形状不同的容器、B，盛有不同的液体放置在水平桌面上，现将两个相同的 物块甲、乙分别放入两容器中，当两物块静止时，两容器中液面恰好相平，两物块所处的位置如图所示， 下列说法正确的是（ ） ．两容器底部受到的液体压强相等 B．甲物块受到的浮力小于乙物块受到的浮力 ．取出两物块后，B 容器对桌面的压强小于容器对桌面的压强 D．取出两物块后，B 容器底部受到液体的压强大于容器底部受到液体的压强 【答】D 【解析】 ．由甲、乙是两个相同的物块可知，甲、乙两个物块的密度相同，由物体浮沉条件可知，甲在中处于悬浮 状态，中液体的密度等于甲的密度；乙在B 中处于漂浮状态，乙的密度小于B 中液体的密度，所以中液体 的密度小于B 中液体的密度；由 可知，当液体高度相同，B 容器底部受到的液体压强大于容器底 部受到的液体压强，故错误； B．甲处于悬浮状态，乙处于漂浮状态，由物体的浮沉条件可知，甲受到的浮力等于甲的重力，乙受到的 浮力等于乙的重力，甲乙是相同物体，重力相同，浮力也相等，故B 错误； ．由题可知，两容器底面积相等，B 容器为柱形而的横截面积越往上越小，故水面下部分的体积小于B 水 面下部分的体积，而甲浸没于液体中乙漂浮于液面，则甲排开液体的体积大于乙排开液体的体积，所以容 器中液体的体积小于B 容器中液体的体积；又因为中液体的密度小于B 中液体的密度，根据 可知，容器中液体的质量小于B 容器中液体的质量；容器对桌面的压力为 所以，容器对桌面的压力小于B 容器对桌面的压力；而两容器的底面积相等，根据 可知，容器对桌 面的压强小于B 容器对桌面的压强，故错误； D．如图，当两物块静止时，两容器中液面恰好相平，而甲排开液体的体积大于乙排开液体的体积，且容 器上部较窄，所以取出甲乙两物体后，容器中液面下降较多，所以容器中液体的深度小于B 容器中液体的 深度；又因为中液体的密度小于B 中液体的密度，由 可知，取出两物块后，B 容器底部受到液体 的压强大于容器底部受到液体的压强，故D 正确。 故选D。 4．将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球，分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中，甲球下沉 至杯底，乙球漂浮，丙球悬浮，如图，下列说法正确的是（ ） ．三个球的质量大小关系是 B．三个球受到的浮力大小关系 ．三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是 D．三个烧杯底部对水平桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙 【答】D 【解析】 ．甲球下沉至容器底部，乙球漂浮，丙球悬浮，根据物体的浮沉条件，甲球的密度大于水的密度，乙球的 密度小于水的密度，丙球的密度等于水的密度，因此三个小球的密度大小关系是 ρ 甲>ρ 丙>ρ 乙 由于三球的体积相同，根据m=ρV 可知，质量大小关系是 m 甲>m 丙>m 乙 故错误； B．甲、乙、丙三个球的体积相同，由图知甲、丙排开水的体积相等且大于乙球排开水的体积，根据阿基 米德原理可知，甲、丙球受到的浮力相等，且大于乙球受到的浮力。三个球受到的浮力大小关系 故B 错误； ．因为三个相同烧杯中都装满水，放入球后烧杯中液面高度不变，根据p=ρg 可知烧杯底部受到水的压强 相等，即 p 甲=p 乙=p 丙 故错误； D．由于烧杯底部对水平桌面的压力等于容器的重力、水的重力与球的重力之和，则放入物体后对桌面的 压力为 F= G 容器+G 容器内水+G 球=G 容器+G 水-G 排+G 球 根据阿基米德原理有 G 排=F 浮 据此可得 F′甲=G 容器+G 水+G 甲-G 排甲=G 容器+G 水+G 甲-F 甲 F′乙=G 容器+G 水+G 乙-G 排乙= G 容器+G 水+G 乙-F 乙 F′丙=G 容器+G 水+G 丙-G 排丙= G 容器+G 水+G 丙-F 丙 由于甲球下沉至容器底部，乙球漂浮，丙球悬浮，则有 G 甲＞F 甲 G 乙=F 乙 G 丙=F 丙 所以有 F′甲＞F′乙=F′丙 由于容器的底面积相同，根据 可得，烧杯底部对桌面的压强的关系是 p′甲＞p′乙=p′丙 故D 正确。 故选D。 二、填空题 5．如图所示，这是我国第一艘自主研制的载人潜水器支持母船“深海一号”，满载排水量为48×103t，满 载时吃水深度为7m。则“深海一号”满载时受到海水的浮力为______，排开海水的体积为______m3，船 底受到海水的压强为______P 当“深海一号”从渤海驶人长江，船身将______（选填“上浮”或“下 沉”）一些。（ρ 海水=10×103kg/m3，g 取10/kg，ρ 海水>ρ 江水） 【答】 下沉 【解析】 [1][2]由题意可知，“深海一号”满载时排水量 由阿基米德定律可知 由 得 [3]由题意可知，“深海一号”满载时吃水深度为7m，则船底受到水的压强为 [3]当“深海一号”从渤海驶入长江时，浮力大小保持不变，由于海水密度大于江水，根据 可知，液体密度减小，排开水的体积增大，故船身会下沉一些。 6．抹香鲸号称鲸中“潜水冠军”，能下潜两千多米的深海，若不考虑海水密度的变化，从图所示位置由 海面开始减速下潜至 1000 米过程中，其动能______，惯性______，所受浮力______（选填“变大”“先 变大后不变”“不变”“变小”或“先变小后不变”）。 【答】 变小 不变 先变大后不变 【解析】 [1]影响动能大小的因素有物体的质量和速度，抹香鲸由海面开始减速下潜，质量大小不变，速度减小，则 动能减小。 [2]物体惯性大小由物体的质量决定，抹香鲸在下潜过程中质量大小不变，故惯性大小不变。 [3]由图可知抹香鲸开始时没有完全浸入海水中，此时抹香鲸排开水的体积小于抹香鲸的体积，随着抹香鲸 下潜，排开水的体积逐渐变大，直至抹香鲸完全浸入海水中后排开水的体积不变，等于抹香鲸的体积，由 F 浮=ρ 液gV 排可知抹香鲸受到的浮力先变大后不变。 7．测量工具通常是依据物理原理制成或工作的：如图（）所示的体温计是根据液体的______原理制成的； 如图（b）所示，U 形管压强计是根据______原理制成的；如图（）所示，液体密度计竖直浮在液体中，其 刻度值从上向下逐渐变大，是由于密度计所受重力大小一定，当液体密度越大，依据______原理，其排开 的液体体积就越小。 【答】 热胀冷缩 连通器 物体漂浮在液体中所受的浮力等于重力 【解析】 [1]温度的变化难以直接观察，温度的改变会引起液体的体积的变化，常见的液体温度计是根据液体热胀冷 缩的原理制成。 [2]U 形管压强计在没有安装橡皮管使用之前，U 形管部分上端开口，下端相连，两侧液面静止时是相平的， 这个是根据连通器原理制成。 [3]密度计工作时漂浮，浮力等于重力，即是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理工作的，由阿 基米德原理 可知，当浮力一定，液体密度越大，其排开的液体体积就越小，浸入的深度越小。 8．甲、乙两个相同的圆柱形容器放在水平地面上，容器内盛有体积相等的不同液体。现将两个密度相同、 体积不同的实心球、B 分别放入其中，待两球静止后，球、B 及液面的位置如图所示。则球受到的浮力___ ___B 球受到的浮力；甲容器中液体的密度______乙容器中液体的密度。（均选填“大于”、“小于”或 “等于”） 【答】 小于 小于 【解析】 [1]由图可知，V<VB，又因为ρ=ρB。由m=ρV 可得 m<mB 由G=mg 可得 G<GB 、B 两球均漂浮在液体上，根据物体的浮沉条件可知，浮力大小等于重力。故有 F<FB 即球受到的浮力小于B 球受到的浮力。 [2]由F 浮=ρ 液V 排g 可得 由图可知，V 排>V 排B，又因为F<FB。故有 ρ 甲<ρ 乙 即甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度。 三、实验题 9．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：猜想：可能与物体浸没液体的深 度有关；猜想B：可能与物体排开液体的体积有关；猜想：可能与液体的密度有关；为了验证上述猜想， 李明用弹簧测力计、圆柱体、三个相同的分别装有一定量的水、盐水、酒精的圆柱形容器，对浸在液体中 的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示。 （1）分析图、b、，可知猜想________（选填序号）是正确的； （2）分析图________，可得出结论：浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关； （3）请将探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”的实验数据记录表格填写完整________（实验数据 不用填写）； 实 验 次 数 排开液体的体 积 液体种 类 液体的密 度 物体的重 力 测力计示 数 受到的浮 力 1 相同 酒精 小 2 相同 水 中 3 相同 盐水 大 （4）圆柱体浸没在水中时受到的浮力是________ ，圆柱体的体积是________ ；（g 取 ） （5）若圆柱体浸在液体中，圆柱体的底部不小心碰到容器的底部，则测得的圆柱体的浮力________（选 填“偏大”“偏小”或“准确”）。 【答】 B 、d 见解析 20 偏大 【解析】 （1）[1]图b、中，物体排开液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计示数不同，根据图、b、，由 称重法测浮力，图b、中物体受到的浮力大小不同，故可知猜想浮力可能与物体排开液体的体积有关，即 可知猜想B 是正确。 （2）[2]研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系，要控制物体排开液体的密度和排开液体的体 积相同，只改变物体浸没在液体中的深度，故分析图 、d，因测力计示数相同，故图 、d 中物体受到的浮 力相同，故可得出结论：浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。 （3）[3]由图 知，物体的重力为 ，由物体浸没在酒精、水和盐水中测力计的示数，根据称重法测浮 力 ，测力计示数越大，受到的浮力越小，如下表所示： 实 验 次 数 排开液体的体 积 液体种 类 液体的密 度ρ/g·m-3 物体的重 力 / 测力计示 数 / 受到的浮 力 / 1 相同 酒精 2 相同 水 3 相同 盐水 （4）[4]圆柱体浸没在水中时受到的浮力是 [5]根据阿基米德原理 圆柱体的体积是 （5）[6]圆柱体浸在液体中时，底部碰到烧杯的底部会受到容器的支持力的作用，测力计示数偏小，根据 可知，计算得出的浮力偏大。 10．为了探究浮力的相关规律，小明进行了如下探究： （1）比较分析b、两幅图和___________两幅图，可知浮力大小等于物体排开液体所受的重力； （2）由图中步骤、e 可知，浮力的大小跟___________有关； （3）图f 中弹簧测力计的示数为________，图b 中物体的密度为________kg/m3；盐水的密度为 _______kg/m3； （4）d 图中桶底受到的压强p1与f 图中桶底受到的压强p2之比为p1∶p2=________。 【答】 、d 液体密度 22 4×103 12×103 5︰6 【解析】 （1）[1]由b、两幅图可知，物体浸没在水中所受浮力为1，由、d 两幅图可知，物体排开水的重力为1， 故可知浮力大小等于物体排开液体所受的重力大小。 （2）[2]由图中步骤、e 可知，物体浸没在水中和盐水中时，弹簧测力计的示数不同，则物体所受浮力的大 小也不同，可知浮力的大小与液体密度有关。 （3）[3]由图b、e 可知，物体浸没在盐水中所受浮力为 F 盐水=G-F2=4-28=12 故可知物体排开盐水的重力为12，则图f 中弹簧测力计的示数为小桶重力加排开的盐水的重力，即 F 示=G 桶+G 盐水=1+12=22 [4]由图b、可知，物体浸没在水中所受浮力为 F 水=4-3=1 故由F 浮=ρ 液gV 排可得，物体的体积为 故由 可得，图b 中物体的密度为 [5]因物体浸没在盐水中所受的浮力为F 盐水=12，故由F 浮=ρ 液gV 排可得，盐水的密度为 （4）[6]物体浸没在液体中排开液体的体积等于物体的体积，故可知物体排开水的体积等于物体排开盐水 的体积，则桶中水的深度和盐水的深度相同，由p=ρg 可得，两图中桶底受到的压强之比为 四、计算题 11．将一个重6 物体挂在弹簧测力计下端，将物体浸没在水中，弹簧测力计示数为4。g=10/kg （1）物体的质量为多少？ （2）画出物体在水中的受力分析图； （3）物体所受的浮力多大？ 【答】（1）06kg；（2） ；（3）2 【解析】 解：（1）由题意可知，物体的重力G=6，由G=mg 可得 （2）对物体进行受力分析，物体受自身重力G、液体对物体的浮力F 浮和测力计对物体拉力F 拉三个力的 作用，且在三个力的作用下处于平衡状态，受力分析如图所示： （3）由（2）可知，G=F 浮+F 拉，因此物体所受的浮力为 答：（1）物体质量为06kg； （2）受力分析为 ； （3）物体所受的浮力为2。 12．小明站在水平地面上，通过滑轮组提升重物（各滑轮等重，绳重和摩擦均不计）。已知小明重 ， 双脚与地面的接触面积为 。如图甲，物体重 ，当用 的力拉绳子时，恰好离开地面且匀速 上升。如图乙，当用力拉绳子使物体B 在水中匀速提升时（物体B 上表面未接触水面），人对地面的压强 为 。 （1）甲图中，人对地面的压力有多大？ （2）物体在空气中匀速向上提升 的过程中滑轮组的机械效率多大？ （3）乙图中，当物体B 完全离开水面在空中匀速提升时，人对地面的压强为 ，则物体B 的密度 多大？ 【答】（1）400；（2）667%；（3）27×103kg/m3 【解析】 解：（1）图甲中，小明受到重力、地面支持力和绳子的拉力，处于静止状态，地面对小明的支持力 F 支=G-F 拉=500-100=400 人对地面的压力和地面对人的支持力是相互作用力，所以他对地面的压力 F 压=F 支=400 （2）有用功 有=G=200×2m=400 由图甲可知，=3，绳子自由端移动的距离 s==3×2m=6m 总功 总=Fs=100×6m=600 滑轮组的机械效率 （3）物体重 ，当用 的力拉绳子时，恰好离开地面且匀速上升，绳重和摩擦均不计，动滑轮的 重力 G 动=3F-G=3×100-200=100 当用力拉绳子使物体B 在水中匀速提升时，人对地面的压力 F 压1=p1S=75×103P×004m2=300 由力的作用相互性可知，地面对人的支持力 F 支1=F 压1=300 此时人受到的拉力 F 拉=G-F 支1=500-300=200 绳子的拉力 ① 当物体B 完全离开水面在空中匀速提升时，人对地面的压力 F 压2=p2S=5×103P×004m2=200 由力的作用相互性可知，地面对人的支持力 F 支2=F 压2=200 绳子的拉力 F 拉1=G-F 支2=500-200=300 绳重和摩擦均不计，则拉力 物体B 的重力 GB=3F 拉1-G 动=3×300-100=800 将GB=800 代入①可知物体B 受到浮力 F 浮=GB+G 动-3F 拉=800+100-3×200=300 物体B 的体积 物体B 的密度 答：（1）甲图中，人对地面的压力是400； （2）物体在空气中匀速向上提升 的过程中滑轮组的机械效率是667%； （3）物体B 的密度是27×103kg/m3。