2020年八年级物理下册 9 浮力与升力专题训练四 （新版）粤教沪版

2020年八年级物理下册 9 浮力与升力专题训练四 （新版）粤教沪版

专题训练(四)　浮力的实验和计算 浮力的实验与计算是中考的重点与难点,题型涉及填空题、实验题、计算题。一般结合密度、二力平衡等相关知识考查。‎ 类型1　探究影响浮力大小的因素 ‎1.同学们用塑料瓶和细沙等实验器材探究“影响浮力大小的因素”。他们根据生活经验提出了如下三种猜想,并举出了相应的实例:‎ 猜想一:浮力的大小与物体的密度有关,实例:铁块可以在水中下沉,木头可以浮在水面上;‎ 猜想二:浮力的大小与液体的密度有关,实例:鸡蛋可以在水中下沉,在盐水中可以浮起来;‎ 猜想三:浮力的大小与浸入液体的深度有关,实例:在游泳池里,人越往下蹲,感觉到水向上托自己的力越大。‎ 为了验证以上猜想是否正确,同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图所示。‎ 7‎ ‎(1)根据实验步骤c和d可以验证猜想三是　错误　(选填“正确”或“错误”)的; ‎ ‎(2)要验证猜想一是否正确,可以在塑料瓶中　添加一些细沙　(需要重新进行a实验)后再进行探究; ‎ ‎(3)同学们讨论认为,猜想一和猜想二中的实例反映了物体的沉与浮可能与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于　‎1.1　‎g/cm3(计算结果保留一位小数)。 ‎ 类型2　探究浮力的大小与排开液体的重力的关系 ‎2.如图是小宇同学“探究浮力的大小”的实验装置及实验过程。‎ ‎【实验预备】‎ ‎(1)弹簧测力计的量程是　0~5　N; ‎ ‎(2)弹簧测力计的分度值是　0.2　N; ‎ ‎【收集数据】‎ ‎(1)比较甲、丙可以求出物体受到的浮力等于　1　N; ‎ ‎(2)比较乙、丁可以求出　物体排开液体的重力　等于1 N; ‎ ‎【实验结论】比较【收集数据】中(1)、(2)的结果可以得出结论:浸在液体里的物体受到　竖直向上　(填方向)的浮力,浮力的大小等于　物体排开液体的重力　,这就是著名的　阿基米德　原理。 ‎ ‎【实验评估】为减少误差,要求在浸入被测物体前,溢水杯中的水面必须　与溢水口相平　。 ‎ 类型3　利用浮力测密度 ‎3.小明发现橙子放入水中会下沉,于是想办法测量它的密度。‎ 7‎ ‎(1)将托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针指在　分度盘的中央　; ‎ ‎(2)用天平测量橙子的质量,天平平衡时砝码和游码的位置如图所示,橙子的质量为　‎162　‎g,小明利用排水法测得橙子的体积为‎150 cm3,则橙子的密度为　1.08×‎103　kg/m3; ‎ ‎(3)做实验时,小明若先用排水法测出橙子的体积,再用天平测出橙子的质量,这样测得的密度值将比真实值　大　(选填“大”或“小”); ‎ ‎(4)小亮不用天平,利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材也测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整,已知水的密度为ρ水。‎ ‎①用弹簧测力计测出橙子的重力G;‎ ‎②　将橙子浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F　; ‎ ‎③橙子密度的表达式为ρ橙= ·ρ水　(用测出的物理量和已知量的字母表示)。 ‎ 类型4　浮力的计算 ‎4.如图a所示,一长方体木块质量为‎0.12 kg,高为‎4.0 cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为‎2.0 cm。如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。g取10 N/kg,求:‎ ‎(1)木块的密度ρ木;‎ ‎(2)细线对木块的拉力F。‎ ‎　 a　　　　　　　　　　　　b 解:(1)因木块漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木 由F浮=ρ水gV排和F浮=G木=m木g=ρ木V木g可得 7‎ ρ水gV排=ρ木V木g 由题意可知,木块排开水的体积V排=V木 则木块的密度 ρ木=ρ水=ρ水=×1.0×‎103 kg/m3=0.5×‎103 kg/m3‎ ‎(2)由F浮=ρgV排可得,木块完全浸没时受到的浮力 F浮'=‎2F浮=‎2G木=‎2m木g 因木块在水中静止时处于平衡状态,木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的拉力和重力,由力的平衡条件可得F浮'=G木+F 则细线对木块的拉力 F=F浮'-G木=‎2m木g-m木g=m木g=‎0.12 kg×10 N/kg=1.2 N ‎5.小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.5×‎103 kg/m3、粗细均匀的木料先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示。这段木料长为‎40 cm,横截面积为‎0.1 m2‎,其上表面可以作为秤盘(g=10 N/kg),问:‎ ‎ ‎ ‎(1)质量为0的刻度线的位置在哪里?‎ ‎(2)距离上表面‎10 cm处的刻度对应的质量为多少?‎ 解:(1)木料的体积V=Sh=‎0.1 m2‎×‎0.4 m=‎‎0.04 m3‎ 由ρ=得木料的质量 m0=ρV=0.5×‎103 kg/m3×‎0.04 m3‎=‎‎20 kg 木料处于漂浮状态,浮力等于重力,即 F浮=G=m‎0g=‎20 kg×10 N/kg=200 N 7‎ 排开水的体积 V排==‎‎0.02 m3‎ 没入水中的高度h0==‎‎0.2 m 因为木料上没有放物体,故浮力秤的0刻度线在距木料下表面‎0.2 m处。‎ ‎(2)距离上表面‎10 cm处时,浮力秤受到的浮力 F'浮=ρ水gV'排=1.0×‎103 kg/m3×10 N/kg×(‎0.4 m-0.1 m)×‎0.1 m2‎=300 N 物体的重力G物=F浮'-G=300 N-200 N=100 N 物体的质量m物==‎‎10 kg ‎6.如图所示,将边长为‎5 cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时从杯中溢出水的质量为‎0.1 kg(g取10 N/kg)。求:‎ ‎ ‎ ‎(1)木块受到的浮力;‎ ‎(2)木块的密度;‎ ‎(3)木块下表面受到水的压强。‎ 解:(1)木块受到的浮力 F浮=G排=m排g=‎0.1 kg×10 N/kg=1 N ‎(2)正方体木块的体积V木=(‎0.05 m)3=1.25×10‎‎-4 m3‎ 因为木块漂浮,所以G木=F浮=1 N 因为G木=m木g=ρ木V木g 所以木块的密度 7‎ ρ木==0.8×‎103 kg/m3‎ ‎(3)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力F=F浮=1 N 木块的底面积S=(‎0.05 m)2=‎‎0.0025 m2‎ 木块下表面受到水的压强 p==400 Pa ‎7.如图甲所示,一个边长为‎1 m的正方体物体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子将该物体从湖底竖直向上拉,直至完全拉出水面。在整个拉动过程中物体始终保持‎0.1 m/s的速度匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示(g=10 N/kg)。求:‎ ‎(1)物体在露出水面前受到的水的浮力;‎ ‎(2)物体的密度;‎ ‎(3)物体静止在湖底时上表面受到的水的压力。‎ 解:(1)物体的体积V=‎‎1 m3‎ 物体在露出水面前排开水的体积V排=V=‎‎1 m3‎ 则物体在露出水面前受到的水的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×‎103 kg/m3×10 N/kg×‎1 m3‎=1×104 N ‎(2)由图像可知,将物体完全拉出水面时的拉力 F=G=3×104 N 由G=mg可得物体的质量 m==3×‎‎103 kg 7‎ 物体的密度ρ==3×‎103 kg/m3‎ ‎(3)由图乙可知,物体从湖底上升至其上表面到达水面用时30 s,故物体静止在湖底时其上表面所处的深度 h=vt=‎0.1 m/s×30 s=‎‎3 m 物体静止在湖底时上表面受到的水的压强 p=ρ水gh=1.0×‎103 kg/m3×10 N/kg×‎3 m=3×104 Pa 物体上表面的面积S=‎‎1 m2‎ 由p=可得,物体静止在湖底时上表面受到的水的压力F=pS=3×104 Pa×‎1 m2‎=3×104 N 7‎