中考物理复习通用版—浮力专题知识梳理经典例题

中考物理复习通用版—浮力专题知识梳理经典例题

‎2019年中考物理复习（通用版）‎ ‎【浮力专题】（知识梳理+经典例题）‎ 知识梳理：‎ 要点一、浮力 1.定义：浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力，这个力就叫浮力。 2.施力物体: 液体或气体。 3.方向:竖直向上。‎ ‎4.产生原因：液体对物体上下表面的压力差。‎ ‎ ‎ 要点二、阿基米德原理 1.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。 2.公式: ‎ 要点诠释：‎ ‎1.从公式中可以看出：液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。‎ ‎2.阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。 3.当物体浸没在液体中时，，当物体部分浸在液体中时，，（）。‎ ‎4.阿基米德原理也适用于气体，其计算公式是：‎ 要点三、物体的浮沉条件 ‎1.物体的浮沉条件：浸没在水中的物体的浮沉决定于它受到的重力和浮力的大小关系。 （1）物体浸没在液体中时：，； 　　①如果，物体下沉，； 　　②如果，物体上浮，； 　　③如果，物体悬浮，‎ ‎。 （2）漂浮在液面上的物体： ，‎ 展开为：，‎ 因为：，‎ 所以：。‎ ‎（3）沉底的物体：，‎ 所以：，。 2.浮力的应用 (1)轮船、气球、飞艇的浮沉原理——调节重力、浮力的关系： 　　①要使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法，增大体积从而增大浮力，使物体浮于水面，用钢铁做成轮船，就是根据这一道理。 　　②潜水艇靠改变自身的重力来实现上浮和下潜。当F浮＞G时，潜水艇上浮；当水箱中充水时，自身重力增大，增大到F浮=G时，可悬浮于某一位置航行；水箱中再充水，至F浮＜G时，则潜水艇下沉。 　　③利用密度小于空气的气体，通过改变气囊里气体的质量来改变自身的体积，从而改变所受浮力的大小，来实现升降，气球和飞艇就是利用空气浮力升空的。 (2)密度计的原理及用途： 　　密度计是用来测定液体密度的仪器，它根据漂浮时的受力平衡及阿基米德原理而制成的，密度计在待测液体里呈漂浮状态，所受浮力大小不变，都等于它的重力，根据浮力公式， 　　F浮=G排=ρ液gV排，液体密度较大的时候，密度计露出部分多，反之就少，所以密度计上的刻度数是上面较小而下面较大，密度计上的数值表示待测液体密度是水密度的倍数。如“0.8，”表示该液体密度是0.8×103kg/m3。‎ 要点诠释：‎ ‎1.物体浮沉条件 浮沉状况 物理现象 运动状态 ‎　条件 物液密度关系 与的关系 浮 上浮 在液体中向上运动 向上运动 ‎　　‎ 漂浮 浮在液面上 静止在液面上 悬 悬浮 停留在液体中任何深度的地方 静止在液体中 沉 下沉 在液体中向下运动 向下运动 ‎　　‎ 沉底 停留在容器底部 静止在容器底部 ‎2.计算浮力的方法：‎ ‎（1）根据浮力产生的原因：F浮=F向上－F向下 ‎，一般用于已知物体在液体中的深度，且形状规则的物体。 （2）根据阿基米德原理：F浮=G排液=ρ液gV排，这个公式对任何受到浮力的物体都适用。‎ ‎（3）称重法：F浮=G物－F拉，将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中，静止时，物体受到重力，浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡。‎ ‎（4）根据漂浮、悬浮条件：F浮=G物，这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。 　注：运用上述方法求浮力时，要明确它们的适用范围，弄清已知条件，不可乱套公式。‎ 经典例题：‎ 典型例题1：‎ ‎（2018l苏州）为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上，测力计示数为G．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触，如图。‎ ‎ ‎ ‎（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐　 　。据此，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大面增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是　 　。‎ A．只有小明的观点合理 B．只有小华的观点合理 C．两人的观点都不合理 D．两人的观点都合理 ‎（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出　 　的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮=　 　。‎ ‎（3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排=　 　，通过比较数据发现F浮=G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮=G排，说明决定浮力大小的根本因素是G排。‎ ‎（4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是　 　。‎ ‎【答案：】：‎ ‎（1）变大；D；（2）小明；G﹣F；（3）ρ水V排g；（4）一直不变。‎ ‎【解析】：解：（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据F=G﹣F浮可知，说明浮力大小逐渐变大；‎ 金属块浸没前的过程中，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验两人的观点都合理，故说法正确的是D；‎ ‎（2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变且为F，据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关，故小明的观点不具有普遍性；‎ 这个过程中金属块受到的浮力根据F=G﹣F浮可知，F浮=G﹣F；‎ ‎（3）量筒中水的体积V排，水的密度用ρ水表示，其重力G排=m排g=ρ水V排g，通过比较数据发现F浮=G排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出F浮=G排，说明决定浮力大小的根本因素是G排。‎ ‎（4）对台秤受力分析可知：受溢水杯和水竖直向下的重力，金属块向下的压力F压=F浮，由平衡条件得：台秤对容器的支持力FN=G+F压；从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中G、F浮不变，故台秤的示数变化情况是一直不变。‎ ‎【点评】：主要考察称量法测量物体浮力的方法以及浮力影响因素的实验探究。‎ 典型例题2：‎ ‎（2018•青岛）探究浮力的大小 数据 结论 如图，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。‎ ‎①图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力　 　（填“大”或“小”），说明浮力的大小与　 　有关 ‎②图丁中金属块受到的浮力人小等于　 　N ‎③比较图　 　可知，浮力的大小与液体的密度有关。‎ ‎ ‎ 数据 结论 如图，用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验：‎ ‎④木块受到的浮力F浮=　 　N。‎ ‎⑤木块排开的水所受的重力G排水=　 　N。‎ ‎⑥比较数据可知：浮在水上的木块受到的浮力大小　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）它排开的水所受的重力。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：①大；物体排开液体的体积；②0.3；③丙、丁；④1.2；⑤1.2；⑥等于。‎ ‎【解析】：解：①由图知，丙中物体排开水的体积更大，弹簧测力计的示数更小，说明受到的浮力更大，且浮力大小与物体排开液体的体积有关；‎ ‎②由甲图知，物体的重力G=3.6N，由图丁知，弹簧测力计的示数为3.3N，可知物体受到的浮力为：F浮=G﹣F=3.6N﹣3.3N=0.3N；‎ ‎③图丙丁，物体都是完全浸没，排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，即所受浮力不同，可知浮力的大小与液体的密度有关；‎ ‎④由图甲知，木块的重力G=1.2N，因为木块漂浮，所以F浮=G=1.2N；‎ ‎⑤空桶的重力为0.4N，桶和水的总重为1.6N，可知排开水的重力为G排=G总﹣G桶=1.6N﹣0.4N=1.2N；‎ ‎⑥由④⑤数据可知，浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。‎ ‎【点评】：探究影响浮力大小的因素及阿基米德原理的实验，是浮力部分的两个重点实验，影响浮力大小的因素，需要注意控制变量法的应用，探究漂浮的物体所受浮力和排开的液体重力的关系，需用用到浮沉条件来判断浮力大小。‎ 典型例题3：‎ ‎（2018l潍坊）如图所示，用细线将正方体A和物体B相连放入水中，两物体静止后恰好悬浮，此时A上表面到水面的高度差为0.12m。已知A的体积为1.0×10﹣3m3，所受重力为8N；B的体积为0.5×10﹣3m3，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：‎ ‎（1）A上表面所受水的压强；‎ ‎（2）B所受重力大小；‎ ‎（3）细线对B的拉力大小。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：（1）1200Pa；（2）7N；（3）2N。‎ ‎【解析】：（1）由p=ρgh知道，A上表面所受水的压强是：p=ρ水gh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×0.12m=1200Pa；‎ ‎（2）由阿基米德原理知道，A、B受到的总浮力是：‎ F浮=ρ水gV排=ρ水g（VA +VB）=1×103 kg/m3 ×10N/kg×（1.0×10-3m3 +0.5×10-3 m3 ）=15N；‎ 又因为A、B恰好悬浮，所以F浮 =GA +GB ，故B的重力是：GB =F浮-GA =15N-8N=7N；‎ ‎（3）由阿基米德原理知道，B受到的浮力是：F浮B =ρ水gV排B =ρ水gVB =1×103 kg/m3 ×10N/kg×0.5×10-3 m3 =5N，‎ 所以，细线对B的拉力是：F拉 =GB -F浮B =7N-5N=2N。‎ ‎【点评】：本题考查的是液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用，是一道力学综合题，难度不大，计算复杂。‎ 典型例题4：‎ ‎（2018l河北）制作简易气压计，观察大气压随高度的变化。‎ ‎ ‎ ‎(1)如图所示，在玻璃瓶中倒入适量红色的水，将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，你应_______________________，使水上升到瓶口以上适当位置，制成了简易气压计。‎ ‎(2)将简易气压计从四楼移到一楼过程中，发现玻璃管内水柱_______________，说明____________。‎ ‎(3)小明将简易气压计放在阳光下，过一会儿，他发现玻璃管内水柱发生了变化，这一现象说明，简易气压计的测量结果会受到_________________________影响。‎ ‎【答案】：(1). 向瓶内吹适量的气 (2). 下降 (3). 高度越高，大气压越低 (4). 外界温度 ‎【解析】：（1‎ ‎）将插有玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口，红水升到玻璃管一定的高度，但高度不够，根据知，当液体膨胀体积一定时，要想减小高度，需要增大横截面积，即换用较粗的玻璃管，使水上升到瓶口以上适当位置；也可以向瓶内吹适量的气；‎ ‎（2）四楼移到一楼过程中，高度减小，大气压增大，管内水柱高度会降低，说明大气压随高度的减小而增加；‎ ‎（3）小明将简易气压计放在阳光下，过一会儿，瓶内气体温度升高，压强增大液柱升高，说明简易气压计的测量结果会受到温度的影响。‎ ‎【点评】：学生利用身边的器材做成气压计，探究大气压的变化、用所学的知识分析判断，学以致用！‎ 变式训练1：（2018l泰州）某实验小组在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图所示的实验。观察图片并分别比较图中有关数据可知：‎ ‎ ‎ ‎（1）当物体逐渐浸入水中，物体底面所受压强将逐渐　 　；‎ ‎（2）当物体浸没在水中时，受到的浮力为　 　N；‎ ‎（3）比较（b）、（c）两图，可以得出　 　越大，物体受到的浮力越大；‎ ‎（4）比较　 　两图可知，物体所受浮力的大小与液体密度有关。‎ ‎【答案】：（1）变大；（2）1；（3）物体排开液体的体积；（4）（c）、（d）。‎ ‎【解析】：（1）当物体逐渐浸入水中，下底面在水中的深度增加，根据p=ρgh可知，下底面所受的压强变大；‎ ‎（2）由a图知，物体的重力G=4N，由图c知，物体完全浸没在水中受到的拉力为3N，所以物体浸没在水中时，受到的浮力为F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N；‎ ‎（3）（b）、（c）两图，液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，物体排开液体的体积越大，测力计的示数越小，可得物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；‎ ‎（4）（c）、（d）两图，物体都是完全浸没，排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，可得物体所受浮力的大小与液体密度有关。‎ ‎【点评】：探究浮力的影响因素的方法，以及实验的理解！‎ 变式训练2：（2018l巴中）边长为10cm的正方体木块，漂浮在水面上，露出水面体积与浸在水中的体积比为2：3，如图甲所示；将木块从水中取出，放入另一种液体中，并在木块上表面放一重为2N的小铁块，静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示。求：‎ ‎（1）图甲中木块所受浮力大小；‎ ‎（2）图乙中液体的密度；‎ ‎（3）图乙中木块下表面所受压强的大小。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：（1）图甲中木块受的浮力为6N；‎ ‎（2）图乙中液体的密度为0.8×103kg/m3；‎ ‎（3）图乙中木块下表面受到液体的压强为800Pa。‎ ‎【解析】：（1）由题可知，木块的体积：V木=（10×10﹣1）3m3=10﹣3m3，‎ 露出水面体积与浸在水中的体积比为2：3，则V排=V木=×10﹣3m3，‎ 由阿基米德原理可得：‎ F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3××10﹣3m3×10N/kg=6N；‎ ‎（2）木块的重力：G木=F浮=6N，‎ 木块表面上放一重2N的铁块，当它静止时，F'浮=G总，‎ 即ρ液V木g=G木+G铁，‎ 液体的密度：ρ液===0.8×103kg/m3。‎ ‎（3）图乙中木块下表面受到液体的压强：p=ρ乙gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.1m=800Pa。‎ ‎【点评】：考察了压强和浮力的影响因素和计算，同时掌握物体的受力分析方法。‎ 变式训练3：（2018l乐山）在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是2.7N．当把零件浸没在水中时，弹簧测力计的示数是1.7N．现把该零件浸没在另一种液体中时，弹簧测力计的示数是1.9N，求：‎ ‎（1）该零件浸没在水中时受到的浮力F浮 ‎（2）该金属零件的密度ρ金；‎ ‎（3）另一种液体的密度ρ液 ‎【答案】：（1）1N；（2）2.7×103kg/m3；（3）0.8×103kg/m3。‎ ‎【解析】：（1）在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是2.7N，即物体的重为2.7N，浸没在水中时，弹簧测力计的示数是1.7N．根据称重法测量浮力的原理得浮力为：‎ ‎；‎ ‎（2）根据得零件和体积为：‎ 根据得零件的密度为：‎ ‎；‎ ‎（3）把该零件浸没在另一种液体中时，弹簧测力计的示数是1.9N，根据称重法测量浮力的原理得此时的浮力又为：‎ 根据得另一种液体的密度为：‎ ‎。‎ ‎【点评】：重点是称重法测量浮力的原理及阿基米德原理的应用，称重法求出浮力后，根据可求排开水的体积，即物体的体积，再根据在另一种液体中时的浮力可求该液体密度的大小。‎ 练习题 ‎1、（2018l连云港）如图所示，小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中，此时小球所受的浮力　 　小球的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”），剪断绳子后，小球上升过程中所受的浮力　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），水对烧杯底部的压强　 　。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：大于；变小；变小。‎ ‎2、（2018•南京）如图所示，水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水，水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2，缸对桌面的压强分别为p1′和p2′．两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2，则它们的大小关系为：p1 　 　p2，p1′　 　p2′，F1　 　F2，若乙图中小玩具鸭的质量为15g，它排开水的体积是　 　cm3。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：=；=；＞；15‎ ‎3. （2018l徐州） 如图所示的希罗喷泉，用3根管子连接3个容器，容器a是敞口的，容器b和c是密闭的．容器中有一些水，管B有水喷出．管A中水流的方向是向______，容器b中气体压强的大小比外界大气压______，要增大喷泉的高度，应增加容器______的高度．‎ ‎ ‎ ‎【答案】：下；大；b ‎4.（2018•扬州）为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋（塑料袋很轻很薄）中装入大半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中，观察到测力计的示数变　 　，说明盛水的塑料袋排开　 　越大，受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到　 　现象时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是　 　原故。‎ ‎ ‎ ‎【答案】：小；水的体积；袋内水面与烧杯中的水面相平的；塑料袋中水没有装满 ‎5. （2018l镇江）如图所示，水平桌面上有两个相同的圆柱形容器A和B，置于其中的圆台形实心铁块甲和乙完全相同，它们的上表面均与容器中水面相平，则甲、乙受到的浮力______，当从两容器中分别取出相等质量的水后未取完，A、B底部受到水的压强______，甲、乙受到的浮力______均选填“”“”或“” ‎ ‎ ‎【答案】：=；＞；＞‎ ‎6. （2018l德州）‎ 在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计，现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中，如图所示，当它们竖直静止在液体中时，液面高度相同。从观察到的现象可以判断：两个简易密度计所受浮力F甲_____F乙、两杯液体的密度ρ甲_____ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲_____p乙（选填”大于”、“小于”或”等于“）‎ ‎ ‎ ‎【答案】：等于；小于；小于。‎ ‎7. （2018l安徽） 重为200N的方形玻璃槽，底面积为0.4m2，放在水平台面上，向槽中加水至水深0.3m(已知=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，玻璃槽的侧壁厚度不计)‎ ‎（1）求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强；‎ ‎（2）将边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中，当其静止时，测出该物块露出水面的高度为5cm，求该物块的密度；‎ ‎（3）用力F垂直向下作用在物块的上表面，使物块露出水面的高度为2cm并保持静止，求此时力F的大小。‎ ‎【答案】：（1）3000pa；3500pa（2）0.75×10³kg/m³（3）12N ‎8. （2018l大庆）为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数。物体未放入前溢水杯装满水，物体浸没后，用量筒测出了溢出水的体积，如图丁所示。‎ ‎ ‎ ‎（1该小组同学通过比较F1和F2的大小，得到了“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论是否正确）_______（选填“正确”或“不正确”）。‎ ‎（2）为了探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择________两图。‎ ‎（3）物体浸没在水中时，所受浮力大小为_________N，盐水的密度为_____kg/m3(g=10N/kg）‎ ‎【答案】：不正确；乙、丙；0.5；1.2×10³‎ ‎9. （2018l徐州）阅读短文，回答文后的问题．‎ 浮子流量计 ‎ 气体的流量一般指单位时间内流过通气管道的气体体积，流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积．生活生产中经常要对气体的流量进行控制，例如医院给病人输氧时，用阀门控制氧气瓶输出氧气的流量，在管道中接入流量计，可以反映流量的大小．‎ ‎ 浮子流量计是一种常用的流量计．其结构如图所示，一个上粗下细的锥形管，管内倒放着一个铝制的圆锥体浮子．工作时，气体从锥形管下端流入，向上冲击浮子，然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙，从上端流出．如果浮子受到气流的冲力大，就会向上移动，环形空隙加大，气体流速变小，对浮子的冲力就会变小，这样浮子最终稳定在某一位置，这个位置的高低就反映了气体流量的大小． ‎ ‎ ‎ ‎（1）浮子流量计使用时，锥形管应处于（______）‎ ‎ A.水平方向 B.竖直方向 C.斜向上 D.斜向下 ‎（2）浮子所受气体浮力很小，可以忽略．当浮子稳定在某一位置时，气流对浮子的冲力和浮子重力的关系是______．‎ ‎（3）对于某个制成的浮子流量计，浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比，比例系数为k1；气流对浮子的冲力和流速成正比，比例系数为k2；浮子的质量为 m．当浮子稳定在高度h时，气体流量Q的表达式为Q =___________．‎ ‎（4）浮子流量计能反映的最大流量是有限的，如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量，请你提出一条可行的改进措施：_________________________________________．‎ ‎【答案】：B; 二力平衡；；用密度更大的材料制作浮子。‎