乙 ,故B错误、D正确。 【例题4】
【题干】如下图为江西省水上运动中心上游湖风景区引进的观光艇.该型号观光艇的质量为600kg ,最大载人数量为20人 ,最大航速为72km/h。求:
〔1〕某旅游团队乘坐该观光艇以最大航速行驶2h的路程是多少?
〔2〕假设每位乘客的平均质量为60kg ,观光艇满载乘客时 ,所受浮力是多少? 【答案】〔1〕144km〔2〕1.8×10N 【解析】〔1〕由v=
总
4
−43
3
3
s
可得s= vt =72km/h×2h=144km ∴观光艇的路程是144km。〔2〕乘客与艇的总质量为:mt
=600kg+60kg×20=1800kg ,∵观光艇漂浮 ,
4
∴艇所受的浮力为:F浮=G=m总g=1800kg×10N/kg=1.8×10N.
四、课堂运用
【根底】
1、某沉船打捞人员在水面下作业 ,他在下潜的过程中〔 〕 A所受浮力变大 ,压强变大 B所受浮力变大 ,压强变小 C所受浮力不变 ,压强变大 D所受浮力不变 ,压强不变 【答案】C
【解析】由题 ,打捞人员在水面下作业 ,他在下潜的过程中 ,排开水的体积不变 ,由F浮=ρ液gV排可知 ,他所受到的浮力不变;根据液体压强公式P=ρgh可得 ,他在下潜的过程中 ,深度h不断增加 ,所以压强变大。故C正确为答案。
2、如图 ,小瓷碗漂浮在水面上 ,倾斜后能沉入水底 ,这一情景分析正确的选项是〔 〕 A. 小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了 B. 小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力
4 / 8
C. 小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了 D. 小瓷碗下沉过程中浮力大于重力 【答案】C 【解析】小瓷碗能沉入水底是因为它浸没时受到的浮力小于它的重力 ,A说法错误;小瓷碗漂浮时处于平衡状态 ,故一定受到平衡力的作用 ,即受到的浮力等于它的重力 ,B说法错误;小瓷碗浸没时受到的浮力小于重力 ,小瓷碗漂浮时收到的浮力等于重力 ,故小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了 ,C说法正确;小瓷碗下沉过程中属于浸没状态 ,其浮力小于重力 ,D说法错误;答案选C。
3、如下图 ,是同一小球在甲、乙、丙三种液体中处于静止状态 ,各容器中的液面高度相同 ,那么以下说法正确的选项是〔 〕
A. 在甲液体中小球所受的重力小于浮力 B. 在三种液体中小球受到的浮力相同
C. 甲、乙、丙三种液体对容器底的压强相同 D. 丙液体的密度最小 【答案】D 【解析】A. 小球在甲中漂浮 ,所以浮力等于重力 ,故A错误;B. 甲中小球漂浮 ,浮力等于重力;乙中小球悬浮 ,浮力等于重力;丙中小球沉底 ,浮力小于重力 ,所以甲乙浮力相等 ,丙中浮力小于甲乙的浮力 ,故B错误;C. 由浮沉条件可知 ,甲液体的密度大于小球的密度 ,乙液体的密度等于小球的密度 ,丙液体的密度小于小球的密度 ,又容器中液面相平 ,由p=ρgh可知 ,甲液体对容器底的压强最大 ,丙液体对容器底的压强最小 ,故C错误;D. 由C的分析可知 ,丙液体的密度最小 ,故D正确。 【稳固】
1、把重为8N、边长为0.1m的正方体物块投入足够多的水中 ,当物块静止时 ,以下说法正确的选项是〔g取10N/kg〕〔 〕
A. 物块在水中处于悬浮状态 B. 物块所受的浮力为8N
33
C. 物块下外表所受水的压强为1000Pa D. 物块密度为0.6×10kg/m 【答案】B
33
【解析】由题 ,假设正方体全部浸没在水中 ,那么其排开水的体积V排=V=〔0.1m〕=0.001m ,
根据阿基米德原理 ,此时木块受到的浮力F浮水gV排1.010kg/m10N/kg0.001m10N。因为F>G ,所以木块浸没在水中时会上浮 ,最终漂浮在水面上。 当物块静止时 ,受到的浮力等于其重力。 物块在水中处于漂浮状态 ,故A错误。
物块漂浮 ,受到的浮力等于其重力 ,所以F浮=G=8N ,故B正确为答案。
浮
333
由F浮水gV排可得 ,木块排开水的体积V排
F浮8N43
810m ,木块浸入水的33
水g110kg/m10N/kg
V8104m3
0.08m。那么木块下外表受到水的压强P=ρ深度h
S0.01m2
gh=1.010kg/m10N/kg0.08m800Pa ,故C错误。 D.由ρ
3
3
mG8Nm33
0.810kg/m 可得 ,木块的密度 ρ ,故D错误。 3
VVgV10N/kg0.001m
2、如下图 ,在物理实验中小明把鸡蛋放入盛水的杯中 ,鸡蛋沉在杯底〔图甲所示〕;向杯中加盐 ,鸡蛋悬浮〔图
乙所示〕;继续往杯中加盐 ,鸡蛋漂浮〔图丙所示〕。在这三种情况中 ,各物理量之间的关系正确的选项是〔 〕 A. 容器中液体的密度ρ甲<ρ乙=ρ丙
5 / 8
B. 液体对容器底部的压强p甲=p乙>p丙 C. 鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙 D. 鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙 【答案】D
【解析】解答:鸡蛋在甲中沉入水底,那么ρ甲<ρ鸡蛋,F甲;在图乙中悬浮,那么ρ乙=ρ蛋,F乙=G;在图丙中漂浮,那么ρ丙>ρ蛋,F丙=G;所以液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙 ,故A错误;
鸡蛋受到的浮力F甲乙=F丙 ,故C错误;因为F浮=G排=m排g ,所以鸡蛋排开液体的质量m甲乙=m丙 ,故D正确。因为向杯中不断加盐,所以容器里液体重力G甲乙丙 ,因为盛水的杯是柱状容器,根据液体对容器底的压力F=G液+F浮可知:F甲乙丙 ,所以根据p=FS可知,液体对容器底的压强p甲乙丙 ,所以B错误。应选D。
3、 中国第一艘航母——“瓦良格号〞 ,舰长304米、舰宽70.5米 ,满载时排水量达67500吨 ,它满载时所受的浮力为________N ,浮力的方向是______________。当航母上舰载飞机起飞后 ,航母所受浮力将_______ ,航母排开水的体积将_______ 〔选填“增大〞、“减小〞或“不变〞〕;“瓦良格号〞航行的过程中 ,两侧的护卫舰不能靠它太近是因为______________________________ ,外部的水会把两舰挤在一起。〔g取10N/kg〕
8
【答案】 6.75×10 竖直向上 变小 变小 流速越大的位置压强越小
38
【解析】〔1〕满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=67500×10kg×10N/kg=6.75×10N;浮力方向是竖直向上.〔2〕因为航母漂浮 ,所以它受到的浮力等于总重力;
战机从航母上起飞后 ,航母的总重力减小 ,根据漂浮物体的重力等于自身重力 ,所以浮力将变小 ,由阿基米德原理可知排开水的体积会变小.〔3〕护卫舰向前航行的过程中 ,两护卫舰内侧水的流速大于外侧水的流速 ,流速越大的位置压强越小 ,外部的水会把两舰挤在一起. 【拔高】
1、把重5N、体积为6×10m的物体投入水中 ,假设不计水的阻力 ,当物体静止时 ,以下说法正确的选项是〔 〕 A. 物体上浮 ,F浮=6N B. 物体悬浮 ,F浮=5N
C. 物体漂浮 ,F浮=5N D. 物体沉在水底 ,F浮=6N 【答案】C
33-4 3
【解析】假设物体完全浸没时 ,所受的浮力F浮 ′=ρ液 gV排 =1.0×10 kg/m×10N/kg×6×10m =6N>5N ,即重力小于浮力 ,所以物体上浮 ,最后物体静止时会漂浮再水面上 ,根据漂浮条件可知:F浮 =G=5N ,故C正确 ,应选C。
2、在弹簧测力计下方挂一圆柱体,将圆柱体从水面上方竖直往下放入水中,整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降的高度h的关系图像如下图。分析图像可知:圆柱体的重力为________N,所受的最大浮力为________N。
3
圆柱体的密度为___________kg/m。
3
【答案】 12 8 1.5×10
【解析】(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N;(2)图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F′=4N ,那么圆柱体受到的最大浮力F浮=G−F′=12N−4N=8N;(3)因圆柱体完全浸入水中时排开水的体积和自身的体积相等 ,所以,由F浮=ρ水
33−43
gV排可得 ,圆柱体的体积:V物=V排=F浮/ρ水g=8N/〔1.0×10kg/m×10N/kg〕=8×10m由公式G=mg可得 ,物体
−4333
的质量:m=G/g=12N/10N/kg=1.2kg ,那么圆柱体密度:ρ物=m/V物=1.2kg/〔8×10m〕=1.5×10kg/m.
2
3、如下图,一艘排水量120t的货船 ,船上装有质量为16t的货物A,货物A的底面积为5m,货物A底面与船完全
33
接触。(p水=1.0×10kg/m,g取10N/kg) 〔1〕求该船满载时受到的浮力。 〔2〕求货物A对船的压强。
〔3〕将货物A从船上卸下后,船排开水的体积减少多少?
6 4 3
【答案】〔1〕1.2 × 10N〔2〕3.2× 10 Pa 〔3〕16〔m〕
36
【解析】解答:(1)该船满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=12019kg10N/kg=1.2×10N;(2)货物A对船
35
的压力:F=G=mg=1610kg10N/kg=1.610N ,
-43
F1.6105N4
货物对船的压强:p===3.2=10Pa; 2
S5m
6 / 8
(3)因为船始终处于漂浮状态 ,所以 ,将货物从船上卸下后 ,船减小的浮力等于货物的重力 ,由F浮=ρ水gV排可得 ,船排开水减小的体积:△V排=
F浮1.6105NG3
===16m
水g水g1.0103kg/m310N/kg
五、课程小结
1 浮力
液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力叫浮力 浮力的方向“总〞是竖直向上的
影响浮力大小的因素:物体所受浮力的大小只与液体〔或气体〕的密度和物体排开液体〔或气体〕的体积有关 2 阿基米德原理
浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体的重力。
阿基米德原理的数学表达式:F浮=G排=ρ液V排g ,式中ρ液表示液体的密度 ,单位是kg/m ,V排表示物体排开液体的体积 ,单位是m
3
3
3 浮沉条件
当F浮大于G物时 ,物体上浮; 当F浮小于G物时 ,物体下沉;
当F浮等于G物时 ,物体处于悬浮状态 ,可以在液体中任何深度静止 4 浮沉条件应用
六、课后作业
1、甲、乙两个完全相同的杯子盛有盐水 ,将同一枚鸡蛋先后放入其中 ,当鸡蛋静止时 ,两个杯子中液面恰好相平 ,鸡蛋在两杯中所处的位置如下图 ,那么〔 〕 A. 甲杯底所受的液体压强较大 B. 鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大 C. 鸡蛋在两杯中排开液体的质量相等 D. 甲杯子对桌面的压力较大 【答案】C 【解析】由图示可知 ,鸡蛋在甲中悬浮 ,在乙中漂浮 ,说明乙液体的密度大于甲液体的密度 ,两杯中液面相平 ,那么可知甲杯底所受的压强小于乙杯底受到的压强 ,故A错;鸡蛋悬浮和漂浮时所受的浮力都等于本身的重力 ,所以在两杯中的浮力大小是相等的 ,故B错;浮力相等 ,根据阿基米德原理可知 ,排开液体的质量是相等的 ,故C正确;乙杯液体的密度大 ,那么可知乙杯中液体的质量也较大 ,所以乙杯对桌面的压力大 ,故D错;应选C。 2、关于物体沉浮条件及应用实例 ,以下分析合理的是〔 〕 A. 橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面 ,是通过改变自身重力实现的 B. 轮船从长江驶入东海 ,吃水深度变大
C. 同一密度计在不同液体中漂浮时 ,所受浮力大小相同
D. 潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力 ,从而实现上浮和下沉 【答案】C
【解析】橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面 ,采用使物体空心的方法实现漂浮的 ,A说法错误;轮船从长江驶入东海 ,轮船始终漂浮在水面上 ,漂浮物所受到的浮力大小等于物体重力 ,在浮力大小不变时排开液体密度越大 ,排开液体体积越小 ,故吃水深度变小 ,B说法错误;同一密度计在不同液体中漂浮时 ,因漂浮物浮力大小等于物体重力大小 ,所受浮力大小相同 ,C说法正确;潜水艇靠改变自身重力 ,从而实现上浮和下沉 ,D说法错误;答
7 / 8
案选C。 3、“094型〞潜艇是我国自行研制的新一代潜艇 ,当它从深海中上浮而未露出水面的过程中 ,它受到海水的〔 〕
A. 压强减小 ,浮力不变 B. 压强和浮力都不变 C. 压强减小 ,浮力减小 D. 压强增大 ,浮力增大 【答案】A
【解析】解:由题知 ,潜艇在海水中上升 ,所处深度h变小 ,排开海水的体积v排不变 , ∵F浮=ρ海水v排g ,
∴潜艇受到海水的浮力不变; ∵p=ρgh ,
∴潜艇受到海水的压强减小. 应选:A.
4、潜水艇由江水中潜行至海水中时 ,潜水艇所受浮力将________〔选填“变大〞、“不变〞或“变小〞〕 ,潜水艇要继续在海水中保持潜行状态 ,需要对两侧水箱进行________〔选填“充水〞或“排水〞〕。 【答案】 变大 充水
【解析】①潜水艇由江水中潜行至海水中时 ,排开水的体积不变 ,海水的密度比江水的密度大 ,由公式F浮=ρ液gV排知:受到的浮力增大;②潜水艇要继续在海水中保持潜行状态 ,即受到的浮力等于重力 ,所以需要对两侧水箱进行充水。故答案为:变大;充水。 5、 一艘轮船的排水量是10000t ,它满载货物时的总质量是________t ,该船满载货物时受到水的浮力是_____N。假设该船从大海驶入内河 ,船的重力大小________(选填“变大〞、“变小〞或“不变〞 ,下同) ,受到的浮力大小_________ ,由于河水密度比海水密度小 ,所以它排开水的体积__________ ,因此轮船要___________〔选填“上浮一些〞 或“下沉一些〞〕。
48
【答案】 10000〔或10〕 10 不变 不变 变大 下沉一些
【解析】排水量是指轮船满载货物时所排开水的质量.因为轮船漂浮 ,所以轮船满载时受到的浮力:F浮=G排=m排
38
g=10000×10kg×10N/kg=1×10N;当船从大海驶入内河 ,船自重不变 ,船仍漂浮 ,船受到的浮力不变;根据F浮=ρ水v排g ,ρ河水<ρ海水 ,排开河水的体积大于排开海水的体积 ,船将下沉一些.
3
6、我国海军“基洛级〞常规潜艇的体积约为3×10.在海底下潜中潜艇受到海水的压强____ ,浮力______(填“变
3 3
大〞“变小〞或“不变〞)ꎻ当它浸没在海水中时受到的浮力约是_____N.(ρ海水=1.02×10kg/ mg取 10N/ kg)。
7
【答案】 变大 不变 3.06×10
【解析】由p=ρ液gh可知 ,液体的压强与密度和深度有关 ,所以在下潜过程中 ,潜艇所处的深度h不断增大 ,
33
故潜艇受到海水的压强变大;潜艇浸没在海水中时 ,V排 =V=3×10 m ,由于V排不变 ,根据F浮=ρ海水gV排可知 ,
3333
潜艇受到的浮力不变;那么潜艇浸没时受到的浮力:F浮=ρ海水gV排=1.02×10 kg/m×10N/kg×3×10 m =3.06
7
×10 N。
7、浸没在液体中的物体:
〔1〕假设浮力小于重力 ,即F浮______G物 ,物体将会___________:该物体的密度ρ物_____________ρ液 ; 〔2〕假设浮力等于重力 ,即F浮_______G物 ,物体将会_________:该物体的密度ρ物____________ρ液 ;
〔3〕假设浮力大于重力 ,即F浮________G物 ,物体将会__________:最后物体会_________在液面上 ,这时F浮_________G物;上浮或漂浮的物体的密度ρ物___________ρ液 。 【答案】 < 下沉 > = 悬浮 = > 上浮 漂浮 = <
【解析】阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力 ,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力 ,其公式为:F浮=G排= F浮=ρ液gV排 ,从中可以看出浮力与液体的密度和排开液体的体积有关。 〔1〕假设浮力小于重力 ,即F浮<G物 ,物体将会下沉:该物体的密度ρ物>ρ液 ; 〔2〕假设浮力等于重力 ,即F浮=G物 ,物体将会悬浮:该物体的密度ρ物=ρ液 ;
〔3〕假设浮力大于重力 ,即F浮>G物 ,物体将会上浮:最后物体会漂浮在液面上 ,这时F浮=G物;上浮或漂浮的物体的密度ρ物<ρ液
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