一、初中物理浮力类问题1.如图一个装有石块的小船漂浮在水面,如果将石头投入水中,容器的水位将A.升高C.不变B.降低D.无法确定【答案】B【解析】【分析】【详解】石头在船上,船和石头受到的浮力:F浮G总G船G石G船石V石 g ①,石块放入水中后,船和石头受到的浮力等于船受到的浮力 F 船加上石头受到的浮力 F 石,F浮F船F石,由于船漂浮:F船G船,石头沉入水底:F石水 gV排,∴ F浮F船F石G船水 gV石②,∵石水,由①②可得:F浮F浮,即:石头在船上时,船和石头受到的浮力大,由阿基米德原理可知石头在船上时,船和石头排开水的体积大、水位高,所以把船上的石头投入水中,池内水位下降。
故ACD 项不符合题意, B 项符合题意;故选 B 。
2.如图所示,两个相同的盛满水的甲乙容器放在水平地面上,甲容器中漂浮一物块,物块密度ρ物=0.6ρ水。
下列说法正确的是()A .水对甲容器的压强大于水对乙容器的压强B .甲容器对水平地面的压力大于乙容器对水平地面的压力C .漂浮的物块,受的重力与浮力平衡,且露出水面体积为物体总体积的 0.4 倍D .用手将物块缓慢下压至浸没,物块这时受到手的压力和水对物块压力还有浮力和重力【答案】 C【解析】【分析】【详解】A .两容器中都是水,且水的深度相同,根据液体压强公式 p=gh可知,水对甲容器的压强等于水对乙容器的压强,故A 错误;B .因为甲容器中物体漂浮,所以浮力与重力相等,则物体的重力等于排开水的重力,因此两容器对水平地面的压力相等,故 B 错误;C .物体漂浮,所以F 浮 =G ,则ρ水 gV 排=ρ物 gV物 V 排 =V=0.6V水则露出水面的体积为0.4V ,即露出水面体积为物体总体积的0.4 倍,故 C 正确;D .将物块缓慢下压至浸没的过程中,物块这时受到重力、手的压力和水对物块的浮力,故 D 错误。
故选 C 。
3. 如图是工人将重 160 N 的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为 3 m ,用时 3s ,工人的拉力为 50 N ,工人质量为 50kg (物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时 工人放绳的速度为 v 1 , 滑轮组的效率1η ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为 η2,已知 1∶2 4∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g 取 10 N/kg ) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为 F 浮,工人对地面的压力为 F 2. 则()112D . F =120 N浮【答案】 C【解析】【分析】【详解】A.物体下降速度为h 3mv=1m/st3s因为有 4 段绳子,所以工人放绳的速度为v14v物41m/s4m/s故 A 不符合题意;B.已知物体下降的距离为 3 m,因为有 4段绳子,所以绳子运动距离s 4h43m12m放绳子的做的有用功W有用Gh160N3m480J放绳子的做的总功W总Fs50N12m600J滑轮组的效率W有用100%480J100%80%1W总600J故 B 不符合题意;CD.物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由 F 1(G动G ) 可得,动滑轮重力nG动 4F G450N160N 40N已知η2,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为:η=4: 3231380%60%44物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率W有用F拉物 h F拉物60%2W总F拉物 h G动h F拉物 40N解得 F 拉物 =60N;物体的重力为160N,根据公式可得F浮 =G F拉物 =160N-60N=100N故 D 不符合题意;完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、 4 段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得4F绳F拉物G动则人对绳子的拉力1( F拉物G动 )140N)25NF绳(60N44因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为G人m人 g50kg10N/kg500N对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力F支G人F绳500N+25N=525N因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N,故 C 符合题意。
故选 C。
4.甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示,分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体 a 和 b,放在足够多的水中静止后则()A. a 漂浮, a 受到的浮力大于B. a 沉底, a 受到的浮力大于C. b 漂浮, b 受到的浮力大于D. b 沉底, b 受到的浮力大于b受到的浮力b受到的浮力a受到的浮力a受到的浮力【答案】 B【解析】【分析】【详解】AD m甲= m 乙=4g时,V 甲=2cm 3,V 乙= 8cm3,则甲、乙两种物质的密.由图象可知,当度分别为甲= m甲=4g3 =2g cm3 V 甲 2cm乙 = m乙=4g3 =0.5g cm 3 V乙8cm用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体 a 和 b,放在水中静止后甲>水>乙所以 a 沉底, b 漂浮,故AD 不符合题意;BC.设 a、b 物体的体积为V,两物体所受浮力分别为F浮a=水gV排=水gVF浮b= G b= m b g=乙Vg其中水>乙,所以F浮a>F浮b故B 符合题意, C 不符合题意。
故选 B。
【点睛】由图象读出任意一组质量和体积值,根据密度公式求出甲、乙的密度;分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体 a 和 b,放在水中静止后,比较物体密度与水的密度判断出两物体在水中的状态,物体沉底时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理表示出受到的浮力,物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据重力公式和密度公式表示出受到的浮力,然后比较判断两物体受到浮力之间的关系。
5.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器重8N ,容器的底面积为100cm2,在弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面上方开始以恒定的速度,缓慢直至全部浸没入水中,容器内水的深度由16cm 升高到 20cm 在金属块未触底且水未溢出的过程中,弹簧测力计示数 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示。
若不计水的阻力,则下列分析不正确的是()A.金属块未浸入水中时,水对容器底的压强为1600PaB.金属块浸没后受到的浮力为4NC.金属块的密度为332.5 × 10kg/mD.金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为2400Pa【答案】 D【解析】【分析】【详解】A.物块未放入水中时,容器底受到的水的压强33p=ρ gh=1.0 × 10kg/m × 10N/kg × 0.16m=1600Pa故正确,不符合题意;B.由图乙可知,空气中弹簧测力计的示数等于物体重力为为 6N,由称重法可知金属块浸没后受到的浮力为10N,浸没后弹簧测力计的示数10N-6N=4N故正确,不符合题意;C.物块浸没后,水的深度增加量h 20cm-16cm = 4cm = 0.04m物块浸没在水中时物体排开水的体积V排 V物S h0.01m2 0.04m = 410 4 m3物块的质量m G10N= 1kgg10N / kg物块的密度物m41kg 2.5 103 kg / m 3V物10 4 m 3故正确,不符合题意;D.由于力的作用是相互的,液体给物块4N 的浮力,则物块给装置4N 的压力,容器中水的重力为G水 m水 g水V水 g =103 kg/m 31 10 2 m2 0.16m10N / kg=16N因此金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为p F = G容器G水F压8N +16N + 4N 2.8 103 Pa S S 1 10 2 m2故错误,符合题意。
故选 D。
6.甲、乙两完全相同的烧杯中装有不同液体,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平,如图所示。
液体对两个物体下底面的压强分别是p甲、p乙,容器对水平桌面的压力分别是F甲、 F乙。
下列判断正确的是()A.p甲p乙F甲F乙B.p甲>p乙F甲F 乙C.p甲p乙F甲F乙D.p甲>p乙F甲F乙【答案】 C【解析】【分析】【详解】由图可知,甲烧杯中的物体漂浮在液体中,乙烧杯中的物体悬浮在液体中,所以甲烧杯中的物体和乙烧杯中的物体所受的浮力都等于物体的重力,即F浮甲F浮乙G物又根据压强与浮力关系,可知F浮甲p甲底 SF浮乙p乙底Sp乙顶 S则p甲底 S p乙底 S p乙顶 S即p乙顶p乙底p甲底故p甲 p乙;因为甲烧杯中的物体浸入液体的体积小于乙烧杯中的物体浸入液体的体积,根据公式F浮液gV浸可知甲液体的密度大于乙液体的密度;两烧杯对水平桌面的压力分别为F 甲G容G物G甲液G容G物甲 g (hS容V甲浸 )F 乙G容G物G乙液G容G物乙 g (hS容V乙浸 )由于F浮甲甲gV甲浸G物F浮乙乙gV乙浸G物则F甲G容甲ghS容F乙G容乙ghS容因为甲>乙,则F甲F乙故选 C。
7.用图中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。
下列说法正确的是()A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响B.溢水杯装满水后进行实验,物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧测力计变化量总相等C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大D.通过计算可知实验所用物块的密度为33 1.5 × 10kg/m【答案】 B【解析】【分析】【详解】A.物体放入水中前,溢水杯应该是装满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积。
所以实验前溢水杯未装满水,对实验结果有影响,故 A 错误;B.根据称重法可知:左边的弹簧秤示数F= G- F 浮则弹簧秤变化量F= F 浮右边的弹簧秤示数F′= G 桶+G 排则弹簧秤变化量F′= G 排根据阿基米德原理可知F 浮 =G 排所以物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧秤变化量总相等,故 B 正确;C.左侧实验中,在物块完全浸没水中前,随着物块浸入水中深度的增加,排开水的体积增大,溢出去的水增多,故弹簧测力计的示数变大;物块完全浸没水中,排开水的体积不变,弹簧测力计的示数不再变化,故 C 错误;D.由测力计的示数可知,物体的重力G= 2N物体的质量G 2.00Nm0.2kgg10N/kg物体浸没水中后的浮力F 浮=G- F= 2N-1N=1N由阿基米德原理F浮 =液gV排可得,物体的体积F 浮1N10 4m3 V V 排 =1 103 kg/m 3水g10N/kg物体的密度m 0.2kg 2 103 kg/m 3V10 4 m 3故 D 错误。