【全效学习 中考学练测】2015版中考物理专题复习：专题四_浮力的相关计算(共23张PPT)

章内专题四浮力的相关计算类型之一浮力大小的定性分析根据公式F浮＝ρ液gV排可得，浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。定性分析浮力大小的变化，可以从ρ液和V排这两个物理量的变化来分析。例如：将一个物体从水面上缓慢地放入水中，直至浸没水中并下降至水底的过程中，其物体在水中的V排先增大，浸没后V排不变，故浮力先增大后保持不变。[2014·滨州]小滨同学看到鸡蛋浮在盐水上面，如图Z4－1所示，于是，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉，在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是()图Z4－1DABCD【解析】在加水的过程中，一开始鸡蛋漂浮，在此过程中受到的浮力等于鸡蛋的重力，所以其受到的浮力不变，随着加水，盐水的密度会变小，到时鸡蛋便会下沉，此过程中鸡蛋受到的浮力会变小，但不会变为0，故选D。[2013·镇江]如图Z4－2甲所示，边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连，容器中液面与A上表面齐平。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时，细线中拉力F随时间t的变化图象如图乙所示。木块密度ρ＝0.5×103kg/m3，容器的底面积为200cm2，g＝10N/kg。下列说法正确的是()图Z4－2CA．随着液体的排出，木块受到的浮力不断减小B．容器中的液体是酒精C．抽液机每秒钟排出液体的质量是10gD．第30s时，木块露出液面的高度是2cm[2014·重庆]如图Z4－3所示，台秤的托盘上放一个装有水的平底烧杯，一个不吸水的木块用细线系在烧杯底浸没于水中。剪断细线后，木块上浮至静止。下列说法正确的是()图Z4－3CA．剪断细线前，木块所受浮力等于木块的重力B．剪断细线前，托盘受到的压力等于烧杯与水的重力之和C．整个过程，水对杯底的压力变化量等于木块浮力的变化量D．整个过程，托盘受到压力的变化量等于木块浮力的变化量【解析】剪断细线前，木块受到的浮力为F浮＝ρ水gV排，木块的重力G＝mg＝ρ木gV木，木块浸没在水中，V排＝V木，ρ水ρ木，所以F浮﹥G，故A选项错误；将烧杯、水和木块看成一个整体，托盘受到的压力等于烧杯、水和木块三者重力之和，故B选项错误；整个过程中，设Δh为杯中水的深度的变化量，水对杯底的压力变化量等于水对杯底的压强变化量Δp与杯底面积S之积，即ΔF＝ΔpS＝ρ水gΔhS＝ΔF浮，故C选项正确，D选项错误。一个鸡蛋漂浮在装盐水的烧杯中，在慢慢往烧杯里注入清水的过程中()A．鸡蛋在露出部分越来越少的过程中受到的浮力变小B．鸡蛋在露出部分越来越少的过程中受到的浮力变大C．鸡蛋从悬浮到沉入烧杯底的过程中受到的浮力变小D．鸡蛋从悬浮到沉入烧杯底的过程中受到的浮力不变C类型之二称重法测浮力的相关计算利用弹簧测力计对物体进行二次称重可得物体所受浮力。但这种方法还存在一些特殊的情况，其一，若物体一半浸在液体中，则称重法算出的浮力仅为全部浸没时浮力的一半；其二，若一个能漂浮或悬浮在液体中的物体采用称重法，则会在第二次称重时，与通常情况存在一些不同之处，此时弹簧测力计的示数为零。称重法有时不仅仅计算浮力，结合浮力计算公式的推导式V排＝F浮ρ液g，可以用来计算物体的密度。[2014·长沙]小王在研究浸在液体中的物体所受的浮力的规律时，做了如图Z4－4所示的实验。分析比较图中有关数据可知：物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度__________(选填“有关”或“无关”)，物体浸没时所受到的浮力为______N，物体的体积为___________m3。无关22×10－4图Z4－4【解析】从最后两图可以看出，物体浸没在液体中的深度不同时，弹簧测力计的示数相同，即所受的浮力相同，故物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；物体的重力G＝3N，浸没时弹簧测力计的读数为1N，故物体浸没时所受到的浮力F浮＝G－F＝3N－1N＝2N；物体的体积V物＝V排＝F浮ρ水g＝2N1.0×103kg/m3×10N/kg＝2×10－4m3。[2013·佛山]水平桌面上放置底面积为80cm2，质量为400g圆筒，筒内装有16cm深的某液体，弹簧测力计悬挂底面积为40cm2、高为8cm的圆柱体，从液面逐渐浸入直到浸没，弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如图Z4－5所示。(圆筒的厚度忽略不计，筒内液体没有溢出)求：(1)圆柱体浸没在液体中所受浮力是多少？(2)筒内液体的密度是多少？(3)圆柱体浸没时，圆筒对桌面的压强是多少？图Z4－5【答案】(1)由图象知，当h＝0时，此时测力计的示数等于圆柱体的重力，所以G＝10N；当h≥8cm时，测力计的示数不变，说明此时浮力不变，圆柱体完全浸没，此时F＝2N；所以F浮＝G－F＝10N－2N＝8N；(2)物体排开液体的体积V排＝V物＝40×8×10－6m3＝3.2×10－4m3，由F浮＝ρ液gV排得，(3)液体的质量m液＝ρ液V液＝2.5×103kg/m3×80×16×10－6m3＝3.2kg将圆柱体、圆筒、水看作一个整体，则其对地面的压力F′＝(m液＋m筒＋m物)g－F＝(3.2kg＋400×10－3kg)×10N/kg＋10N－2N＝44Nρ液＝F浮gV排＝8N10N/kg×3.2×10－4m3＝2.5×103kg/m3p＝F′S＝44N80×10－4m2＝5.5×103PaA．18NB．14NC．10ND．8N[2014·达州]用弹簧测力计竖直挂一物体，当物体浸入水中13体积时，弹簧测力计示数为4N；当物体浸入水中12体积时，弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中，物体静止时受到的浮力是()C【解析】由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的13时，弹簧测力计的示数为4N”可得：F浮1＝G－F拉1，即ρ水g·13V＝G－4N……①；由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的12时，弹簧测力计的示数为1N”可得：ρ水g·12V＝G－1N……②由①－②，解得V＝18Nρ水g。当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中，假设其全部浸没，那么它受到的浮力：F浮＝ρgV排＝1.0×103kg/m3×g×V＝1.0×103kg/m3×g×18Nρ水g＝18N，将V＝18Nρ水g代入ρ水g13V＝G－4N；解得G＝10N，由于F浮＞G，则取下物体将其缓慢的放入水中，物体漂浮，物体静止时受到的浮力等于其重力，为10N，故选C。类型之三浮沉条件的相关计算利用浮沉条件中，漂浮或悬浮的条件，根据二力平衡的知识可以方便地进行浮力的相关计算。也可根据浮沉条件定性分析物体和液体密度之间的大小关系。[2013·宜昌]人的密度跟水差不多，约为1×103kg/m3。已知一成年男子的质量为70kg，该男子的体积约为_______m3，当该男子漂浮在海面时，受到海水的浮力为_______N。(g＝10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3)0.07700[2013·贵港]取一支10cm长的圆柱形蜡烛，竖立在水平桌面中间，蜡烛对桌面的压强是_______Pa，若在蜡烛下端缠绕一段铅丝，竖立放在水中静止时恰好有体积110露出水面(容器中的水足够深)。点燃蜡烛让它燃烧，当燃烧到蜡烛上端恰好与水面相平时，蜡烛剩下的长度是______cm(铅丝的体积忽略不计，蜡烛的密度为0.8×103kg/m3，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg)。8005[2014·广东]建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成，隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成，如图Z4－6所示，建造隧道时，先将沉管两端密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。图Z4－6设某一节密封长方体沉管的长、宽、高分别是180m，35m，10m，总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F浮＝____________N。(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中，其下表面受到海水的压强大小将__________，当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时，注入的海水至少为____________kg，此时其下表面受到海水的压力等于______________N。(3)当密封沉管灌水下沉到海底后，将其下半部分埋入海底的泥沙中，再将灌入其中的海水全部抽出，此时空心密封沉管不会再上浮，请用浮力的知识来解释其原因。6×108增大3×1066.3×108答：__________________________________________________________________________________________________________此时密封沉管的下表面没有与海水接触，不再受到海水向上的压强，向上的压力为零，所以密封沉管不会再上浮。【解析】(1)沉管灌水前漂浮，由漂浮条件可得F浮＝G＝mg＝6×107kg×10N/kg＝6×108N；(2)①由液体压强的特点，液体内部的压强随深度的增加而增大知，密封沉管灌水使其下沉过程中，其下表面受到海水的压强将增大；②沉管浸没水中，受到的浮力为：F浮′＝ρ海水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(180m×35m×10m)＝6.3×108N，因为此时密封沉管处于悬浮状态，所以F浮＝G总＝G管＋G水，则G水＝F浮－G管＝6.3×108N－6×108N＝0.3×108N，m＝Gg＝0.3×108N10N/kg＝3×106kg；③浸没在液体中的物体受到的浮力等于物体上下表面的压力差，故沉管下表面受到海水的压力F下＝6.3×108N；(3)沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的压力，根据浮力的产生原因，沉管不再受海水的浮力，此时空心密封沉管不会再上浮。