1、 中考科学 （通用专用） 专题三 浮力 考点 浮力 1.(2020浙江台州,14,4分)如图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断 增大的阶段是( ) A. B. C. D. 答案答案 A 是运动员入水过程,排开水的体积增大,由F浮=水gV排可知运动员受到水的浮力不断增 大;、过程中,运动员浸没在水中,其排开水的体积不变,所受浮力不变;是运动员露 出水面的过程,运动员排开水的体积减小,所受浮力减小。故A正确,B、C、D错误。故选A。 思路分析思路分析 由阿基米德原理可知,物体在液体中所受浮力的大小只与液体的密度和排开液体的体积有 关;运动员从入水到露出水面的过程中,水
2、的密度不变,分析排开水的体积变化即可知浮力大小的变化。 2.(2019浙江湖州,14,3分)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外 力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积露出水面。下列叙述中,错误的是( ) A.在露出水面之前,木块所受浮力不变 B.在露出水面之前,木块所受浮力大于木块的重力 C.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底部的压强相等 D.木块的密度为0.6克/厘米3 答案答案 C 木块在露出水面前,排开水的体积不变,根据公式F浮=水gV排可知,木块所受浮力不变,A正确;在 露出水面之前,根据浮沉条件可知,木块所受浮力大于木块的重力,B正
3、确;因木块浸没时排开水的体积大 于木块漂浮时排开水的体积,所以,木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度,根据p=水gh可知,木 块浸没时水对烧杯底部的压强较大,C错误;木块最后漂浮,且有五分之二体积露出水面,则根据漂浮条件 可得F浮=G木,结合阿基米德原理和密度公式可得水gV排=木gV木,所以,木=水=1.0 g/cm3=0.6 g/ cm3,故D正确。故选C。 V V 排 木 2 1- 5 V V 木 木 思路分析思路分析 根据公式F浮=水gV排可分析木块露出水面前受到的浮力变化;根据p=水gh,通过分析排开水的 体积的变化得出水的深度的变化,进而得出压强的大小变化;木块漂浮,浮力等于重力
4、,利用密度公式和 阿基米德原理列出等式即可求解木块的密度。 3.(2020浙江衢州,14,2分)2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上 海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图 乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、 F丙,它们的大小关系正确的是( ) A.F甲=F乙=F丙 B.F甲F乙=F丙 C.F甲F乙F丙 D.F甲F乙F丙 答案答案 C 考察船和铁锚为一个整体,考察船和铁锚的总重力为G,图甲中铁锚部分浸入水中;考察船和 铁锚受力情况是:总重力
5、G、船身受到的浮力F甲、铁锚受到的浮力F浮1。由于考察船此时处于漂浮状态, 故F甲+F浮1=G,F甲=G-F浮1。图乙中铁锚完全浸入水中但未触底,故F乙+F浮2=G,F乙=G-F浮2。图丙中由于铁锚 沉底,则铁锚受到支持力的作用,所以,考察船和铁锚受力情况是:总重力G、船身受到的浮力F丙、铁锚受 到的浮力F浮3、支持力F支持。根据受力平衡可知,F丙+F浮3+F支持=G,F丙=G-F浮3-F支持;由于图甲铁锚部分浸入 水中,图乙和图丙中铁锚完全浸入水中,则铁锚排开水的体积V排1V排2=V排3=V铁锚,根据阿基米德原理可知, F浮1F乙F丙。故选C。 思路分析思路分析 根据物体的浮沉条件和阿基米德
6、原理即可分析判断;物体漂浮或悬浮时浮力等于重力,物体 下沉到容器底部时,容器底会对物体产生支持力。 4.(2016浙江丽水,15,3分)潜水器从刚好浸没时开始下潜,到返回水面合计10分钟,显示器上分别显示全过 程深度曲线和速度图像如图,下列对潜水器分析正确的是( ) A.在13分钟,受到水的压强逐渐减小 B.在13分钟,受到水的浮力逐渐变大 C.在46分钟,都是处于水下静止状态 D.在68分钟,都是处于受力平衡状态 答案答案 C 由 h-t图像可知,在13 min内潜水器所处的深度逐渐增大,由p=水gh可知,受到水的压强逐渐 增大,故A错误;在13 min内,潜水器排开水的体积不变,由F浮=水
7、gV排可知,受到水的浮力不变,故B错误;由 v-t图像可知,在46 min内,潜水器的速度为0,处于静止状态,故C正确;由 v-t图像可知,在68 min内,潜水器 加速上升,处于非平衡状态,故D错误。故选C。 5.(2019浙江台州,24,9分)如图是探究浮力大小影响因素的实验。 (1)丁图中圆柱体所受浮力为 牛。 (2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,可以探究浮力大小跟 的关系。 (3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,还应进行的实验操作是 。 答案答案 (1)5 (2)液体的密度 (3)测出空桶的重力、桶和溢出液体的总重力 解析解析 (1)由甲图知,圆柱体的重力G=6 N;由甲、丙
8、图知,圆柱体浸没在液体中后所受浮力F浮=G-F=6 N- 1 N=5 N;丁图中圆柱体排开液体的体积不变,则所受浮力仍然为5 N;(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述 实验,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,可以探究浮力大小跟液体的密度的关系;(3)要探究浮 力大小和排开液体的重力的关系,需要测量的量有四个,圆柱体重力、圆柱体浸在液体中时弹簧测力计 的示数、空桶的重力、桶和溢出液体的总重力,所以还应进行的实验操作是测出空桶的重力、桶和溢 出液体的总重力。 6.(2018浙江宁波,33,12分)为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示 的市政自动排水装置模型,控制电
9、路由电压为12 V、最大容量为100 Ah的蓄电池供电,蓄电池用“发电 玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相 连,ABBO=41,压敏电阻的阻值随压力变化的关系如表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线 圈电阻忽略不计,所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220 V) 压敏电 阻受到 的压力 F/N 60 120 180 240 300 360 420 480 压敏电 阻R阻 值/ 500 360 260 180 120 80 65 55 (1)当水位在安全位置以下时绿灯亮,排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常
10、 工作。请按要求完成图中工作电路的连接。 (2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5 h内对控制电路的蓄电池充满电,则选用的“发电玻 璃”面积至少为 m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1 000 W计算,计算结果精 确到0.1 m2) (3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为360 N,通过电磁铁线圈 的电流为100 mA,排水泵启动;当水位回落到浮体只有体积浸入水中时,硬质杠杆ABO仍处于水平位 置,线圈中电流为30 mA,排水泵停止工作,则小科应选择重力为多大的浮体? (4)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未
11、启动。如果在其他条件保持 不变的前提下,要使排水装置符合设计要求,应该将与压敏电阻相连的压板向 (填“左”或 “右”)移动。 2 5 答案答案 (1)见解析 (2)1.3 (3)8 N (4)右 解析解析 (1)当水位在安全位置以下时,浮体受到浮力较小,则浮体通过连杆对A端的向上作用力较小,压敏 电阻受到杠杆的压力较小,由表格数据可知,压敏电阻的阻值较大,由欧姆定律可知控制电路中电流较小 (不能吸引衔铁),电磁继电器衔铁在弹簧作用下被向上拉起,动触点与上方静触点接通。由题知,绿灯亮, 排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常工作,说明绿灯与红灯、排水泵间互 不影响,即并联,
12、红灯与排水泵同时工作,同时停止工作,且它们的额定电压均为220 V,所以红灯与排水泵 并联,由此画出工作电路图连接情况如图所示。 (2)蓄电池充满电时储存的电能W=UIt=12 V100 A3 600 s=4.32106 J=1.2 kW h,由题知,“发电玻璃” 光电转化率接近18%,要求在5 h内对控制电路的蓄电池充满电,太阳能辐射到每平方米地面上的平均功 率1 000 W=1 kW,设“发电玻璃”面积至少为S,则 18%1 kW/m2S5 h=1.2 kW h,解得S1.3 m2。 (3)当浮体刚好浸没时,压敏电阻受到压力为360 N,由表中数据知,此时压敏电阻的阻值R=80 ,控制电路
13、 中R与R0串联,控制电路中的电流I=100 mA=0.1 A, 由串联电路特点和欧姆定律可得,定值电阻的阻值 R0=R总-R=-R=-80 =40 , 设此时连杆对A端的作用力为FA,压敏电阻对B处的作用力为FB, 已知ABBO=41,则AOBO=51, 根据杠杆的平衡条件有FALAB=FBLBO, 则FA=360 N=72 N, 因为力的作用是相互的,所以A端对浮体向下的压力:F=FA=72 N, 由力的平衡条件可得,此时浮体受到的浮力:F浮=G+FA=G+72 N 当浮体只有体积浸入水中时,由阿基米德原理可得此时的浮力 U I 12V 0.1A BBO AB FL L 1 5 2 5 F
14、浮=F浮, 此时控制电路中电流为30 mA=0.03 A,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时压敏电阻的阻值 R=R总-R0=-40 =360 , 由表中数据知,压敏电阻受到的压力FB=120 N, 由杠杆平衡条件有FALOA=FBLOB, 所以FA=120 N=24 N, 同理可得,此时浮体受到的浮力:F浮=G+FA, 即F浮=G+24 N 由式可得:F浮=80 N,G=8 N, 所以,应选择重力为8 N的浮体。 (4)水位已达到安全位置上限,排水装置还未启动(说明控制电路的电流较小),由欧姆定律可知,应减小控 2 5 12V 0.03A BOB OA FL L 1 5 2 5 制电路中的电阻
15、以增大电流,从而使电磁铁磁性增强吸下衔铁,而其他条件保持不变,则应减小压敏电阻 R的阻值,根据表格数据可知,应增大压敏电阻受到的压力。在A端作用力和动力臂不变的情况下,由杠杆 平衡条件知,将压板向右移动时,减小了阻力臂,可增大对压敏电阻的压力。 7.(2017浙江杭州,34,6分)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0.5103千克/米3, 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厘米,横截面积为0.1 米2,其上表面可以作为秤盘(g=10牛/千克,水=1.0103 千克/米3),问: (1)质量为0的刻度线的位置在哪里? (2)距离上表面
16、10厘米处的刻度对应的质量为多少? 答案答案 (1)距下表面0.2 m处 (2)10 kg 解析解析 (1)将这段木料竖直漂浮于水中,水面到达木料的位置即零刻度线位置 故F浮=G木 又因为F浮=水gV排,G木=木V木g 故水gSh=木SLg h=L=40 cm=20 cm=0.2 m 离下表面竖直距离0.2 m处为零刻度线位置 (2)设距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为m F浮=G木+mg F浮=水gV排=水gSh =1.0103 kg/m310 N/kg0.1 m2(0.4-0.1) m =300 N G木=m木g=木V木g=木SLg =0.5103 kg/m30.1 m20.4 m10
17、 N/kg 木 水 33 33 0.5 10 kg/m 1.0 10 kg/m =200 N m= = =10 kg -FG g 浮木 300N-200N 10N/kg 8.(2020浙江湖州,30,5分)2019年12月17日,由我国自主建造的第一艘国产航母山东舰(如图甲),正式 交付海军。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼-15舰载机。若每架舰载机质量为25吨。(海水 的密度取1.03103千克/立方米,g取10 N/kg) (1)舰载机起飞时(如图乙),以舰载机为参照物,航母是 (选填“运动”或“静止”)。 (2)在标准排水量时,航母所受的浮力为 。 (3)当36架舰载机全部飞离
18、航母后,航母排开海水的体积减小了 立方米。(结果保留一位小数) 答案答案 (1)运动 (2)5108 N (3)873.8 解析解析 (1)舰载机起飞时,航母与舰载机的相对位置不断变化,以舰载机为参照物,航母是运动的; (2)航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力F浮=G总=m排g=5107 kg10 N/kg=5108 N; (3)物体所受重力与质量成正比,36架舰载机全部飞离航母后,排开海水的重力减小值m排=m舰载机=362.5 104 kg=9.0105 kg, 由密度公式=得, 航母排开海水的体积减小量V=873.8 m3。 m V m 排 海水 5 33 9.0 10 kg
19、 1.03 10 kg/m 9.(2019浙江宁波,30,8分)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8 N、边长为10 cm的立方体物 块M,M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如 图乙所示。g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3。请解答下列问题: (1)当t=140 s时,物块M在水中处于 (填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态。 (2)当t=140 s时,水对容器底部的压力大小是多少? (3)图乙中a的值是多少? (4)在040 s和40 s140 s两个阶段,浮力对物块做功分别是多少? 答案答案 (1)漂浮 (2)15
20、 N (3)8 (4)0 0.32 J 解析解析 (1)物块M的体积V=(0.1 m)3=0.001 m3;物块M的质量:m=0.8 kg;物块M的密度M= =0.8103 kg/m3蛋;鸡蛋在乙杯中悬浮,可得乙=蛋;所以 甲乙,错误。C项,由题可知,两液面相平,即h甲=h乙,且甲乙,根据p=gh可得容器底部所受液体压强p甲p 乙,错误。D项,在甲杯液体中加入食盐后,甲杯中液体的密度变大,鸡蛋仍然漂浮,其所受浮力仍然等于其 所受重力,根据F浮=液gV排可知,排开液体的体积变小,所以鸡蛋会上浮一些,错误。故选A。 3.(2020浙江杭州西湖一模,33)有个足够大的水池,在其水平池底以不同的方式放
21、置一个木块,木块规格 为1米1米2米,密度为0.5103千克/米3。(g取10牛/千克,水取1.0103千克/米3) (1)如图所示,甲、乙两种放置方式,向水池内加水,木块漂浮时,木块排开水的体积V甲 V乙(选填 “”)。 (2)木块的重力是多少牛。 (3)当水池内注水深度达到0.6米时,求两种不同的放置方式木块所受的浮力F甲和F乙。 答案答案 (1)= (2)104 N (3)6 000 N 104 N 解析解析 (1)物体漂浮时,浮力等于重力,因此两种放置方式木块受到的浮力相等,由F浮=水gV排可知,木块排 开水的体积相等; (2)m=V=0.5103 kg/m32 m3=1 000 kg
22、, G=mg=1 000 kg10 N/kg=104 N; (3)F甲=水gV甲=1 000 kg/m310 N/kg0.6 m3=6 000 N, F乙=水gV乙=1.0103 kg/m310 N/kg1.2 m3=1.2104 N, F乙G,木块上浮直至漂浮, 根据漂浮条件,此时木块受到浮力等于其重力,即104 N。 关键点拨关键点拨 (1)物体漂浮时,浮力等于重力,据此可知浮力的大小,利用F浮=水gV排可知排开水的体积;(2)先 根据密度公式求出木块的质量,然后根据G=mg求出重力;(3)假设木块未漂浮,根据F浮=水gV排求出木块所 受到的浮力大小,如果浮力小于木块重力,木块未漂浮,符合
23、实际,如果浮力大于木块重力,木块漂浮,根据 漂浮条件得,木块受到的浮力等于重力。 疑难突破疑难突破 本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理和漂浮条件的掌握 和运用,本题难点在第三问,确定当向水池内注水深度达到0.6 m时木块所处的状态是解题关键。 4.(2018浙江杭州西湖一模,34)小明学了浮力的知识后,把一个边长为 10 cm,密度为 0.6 g/cm3的正方体塑 料块用一根无弹性的轻质细绳系在烧杯底部(如图甲),再往烧杯中逐渐缓慢均匀加入水至浸没塑料块 (如图乙),问:(g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3) (1)当塑料块对烧杯底部压强刚刚为零时,塑
24、料块处于 状态(选填“悬浮”、“漂浮” 或“沉 底”);此时塑料块受到的浮力为多大? (2)在坐标图中,画出整个过程中,塑料块受到的浮力大小与加水深度关系。 答案答案 (1)漂浮 6 N (2)见解析 解析解析 (1)塑料块对烧杯底部压强刚刚为0,说明塑料块与烧杯底部有接触但没有压力,绳子没有被拉伸, 所以塑料块在重力与浮力作用下平衡,又因为塑料块密度小于水的密度,所以此时塑料块处于漂浮状态, F浮=G=gV=0.6103 kg/m310 N/kg10310-6 m3=6 N; (2)如图所示, 0:容器中无液体,塑料块受到的浮力为0; 0a:容器中液体缓慢均匀增加,所以V排缓慢均匀增大,浮力
25、缓慢均匀增大; a:塑料块刚好漂浮,浮力与重力相等; ab:塑料块一直处于漂浮状态,且绳子未被拉直,无拉力,浮力一直等于重力; b:绳子刚好被拉直,浮力与重力相等; bc:由于被绳子拉住,塑料块位置保持不变,塑料块受到的浮力随液体深度增大而增大; c:塑料块刚好被浸没,F浮=水gV排=1103 kg/m310 N/kg10310-6 m3=10 N; c之后:V排保持不变,浮力不变。 5.(2019浙江杭州西湖一模,35)右图是我国的“辽宁号”航空母舰,它的一些参数如下表所示(表中的 “排水量”是指航行时排开水的质量)。若海水密度取1.1103 kg/m3,g取10 N/kg问: 舰长 304
26、 m(全长) 吃水深度 10.5 m(满载) 正常排水量 55 000 t 满载排水量 67 500 t 功率 147 200 kW 最大航速 57.6 km/h (1)辽宁号满载航行时,所受的浮力。 (2)辽宁号正常航行时,排开水的体积。 (3)辽宁号满载航行时,其底部所受海水的压强比正常航行大,请说明理由 。 答案答案 (1) 6.75108牛 (2)5104米3 (3)满载航行时,浮力增大,排开水的体积增加,吃水深度增加,在液体 密度不变的条件下,深度越大,压强越大 解析解析 (1)由题意知,“辽宁舰”满载时,处于漂浮,则F浮=G排=m排 g=67 500103 kg10 N/kg=6.
27、75108 N; (2)正常航行时,F浮=G排=m排 g,即1.1103 kg/m310 N/kgV排=55 000103 kg10 N/kg,V排=5104米3。 6.(2019浙江温州外国语学校二模,30)如图是一款厕所便桶水箱结构示意图(图中已略去了向水箱中注水 的装置),出水口上的橡胶盖是空心的,质量为0.1 kg,体积为150 cm3,能在水中漂浮。AOB是手柄,按下手 柄外侧A点,手柄绕固定轴O点转动,通过细尼龙绳将橡胶盖提起,水从出水口流出。橡胶盖浮起后遇到 定位器而停在定位器下端,随着水的流出,水面逐渐降低,橡胶盖随水位降低直到盖住出水口,放水过程结 束。注水过程中和注满水后,
28、橡胶盖都盖住出水口,盖紧时橡胶盖上表面与池底平行,固定轴O点到细尼 龙绳头B点的距离是20 cm,手柄外侧A点到固定轴O点的距离是10 cm,AB杆的质量忽略不计,回答以下问题: (1)注水过程中,橡胶盖上表面受到水的压强变化是 。 (2)注满水后,至少要用30牛的力作用在手柄A点处,才能拉起橡胶盖完成一次冲水。若此时手柄处于水 平位置,则B点的细尼龙绳受到的拉力为 牛。 (3)如图,按下手柄A点开始放水,通过计算画出水位从a经b(定位器下端)下降到c(橡胶盖尚未盖住出水 口)的过程中橡胶盖受到的水的浮力变化大致图像(b、c间的距离大于橡胶盖的高度,g取10 N/kg)。 答案答案 (1)不断
29、增大 (2)15 (3)如图所示 解析解析 (1)压强与深度和密度有关,深度和密度越大,压强越大; (2)根据杠杆平衡条件可得FB=15 N; (3)水位在ab之间,橡胶盖浸没,其受到的浮力F浮1=gV=gV盖=1103 kg/m310 N/kg15010-6 m3=1.5 N, 水位在bc之间,橡胶盖逐渐浮出水面至漂浮,漂浮时受到的浮力F浮2=G盖=mg=0.1 kg10 N/kg=1 N。 A FOA OB 7.(2020浙江杭州富阳一模,35)底面积为S的薄壁圆柱形容器内装有水,其底部有一阀门K。边长为a的正 方体物体由一段非弹性细绳悬挂,当其总体积的一半露出水面时细绳刚好伸直,如图所示
30、。已知细线能 承受的最大拉力为T,水的密度为水。回答下列问题: (1)求出物体的密度。 (2)打开阀门使水缓慢流出,当细绳断裂的瞬间关闭阀门,求流出水的质量。 (3)细绳断裂后,待物块稳定,继续缓慢放出水,直到物体刚好对容器底产生压力时关闭阀门,求水对容器 底的压力。 答案答案 (1)水 (2) (3)水gaS 1 2 2 2 ( -)T S a ga 1 2 解析解析 (1)当物体总体积的一半露出水面时,细绳刚好伸直(拉力为0),物体漂浮,所以浮力等于重力,即F浮 =G, 由阿基米德原理和重力公式可得水gV=物gV, 所以物=水; (2)绳子刚好伸直时,物受重力和浮力,则G=F浮; 当细绳断
31、裂的瞬间,物体受到重力、浮力和拉力,则G=F浮+T; 两种状态浮力的变化量:F浮=T, 由F浮=水gV排可得,V排=, 由V排=S物h可得水面下降的高度h=, 由m=V和V=Sh可得流出水的质量为: 1 2 1 2 T g 水 2 T ga 水 m=水(S-a2)h=; (3)当物体即将对容器底有压力时,物体还处于漂浮状态,由(1)可知物体有一半的体积浸在水中, 所以容器内水的深度为a; 由F=pS和p=gh可得水对容器底的压力:F压=水gaS=水gaS。 2 2 ( -)T S a ga 1 2 1 2 1 2 关键点拨关键点拨 本题考查了阿基米德原理和液体压强、重力、密度公式的灵活应用,判
32、断出细绳刚好断裂 时物体的受力情况是关键。 一、选择题一、选择题(每小题每小题3分分,共共6分分) 1.(2020浙江杭州萧山一模,19)如图所示,实验装置有良好的密封性,当将针筒的柱塞用力F上提时,发现 装有小玻璃球的气球在上浮并露出了水面。针对实验中的气球,下列说法错误的是( ) A.与潜水艇的沉浮原理一样,气球是靠改变自身重力实现上浮的 B.气球在水中上浮时,浮力大于重力 C.气球露出水面静止后,浮力等于重力 D.当撤销柱塞上的力F后,气球最终将沉入水底 答案答案 A 将针筒的柱塞用力F上提时,导致瓶内水面上方气压减小,从而使气球上升,上升过程中气球 自身重力不变,A项错误。故选A。 2
33、.(2020浙江杭州江干一模,14)如图所示,两只完全相同的容器分别装等质量的水放在台秤上,用细线悬 挂着实心铅球和铝球,将其浸没在水中,此时水未溢出,两容器中水面高度恰好相同。此时台秤的示数分 别为N1和N2,线的拉力分别为T1和T2,已知铅铝,则下列关系正确的是( ) A.N1=N2 T1=T2 B.N1N2 T1T2 D.N1T2 答案答案 C 根据题干可知两只完全相同的容器分别装等质量的水,则水的质量m1=m2,根据V=可知水的 体积关系是V1=V2, 根据将实心铅球和铝球浸没水中,此时水未溢出,两容器中水面高度恰好相同可知,V1+V铅排=V2+V铝排, 所以V铅排=V铝排, 则根据F
34、浮=液gV排可知,F铅浮=F铝浮; 根据物体间力的作用是相互的可知实心球对水的压力F向下=F浮, 由于台秤的示数=G容器+G水+F向下,则台秤的示数分别为 N1=G容器+G水+=G容器+G水+F铅浮, N2=G容器+G水+=G容器+G水+F铝浮, 所以N1=N2,故B、D错误。 由于实心铅球和铝球全部没入水中,则V排=V物,所以V铅=V铝, 已知铅铝,根据m=V可知实心铅球和铝球的质量关系是m铅m铝, 则G铅G铝; m 1 F向下 2 F 向下 对悬吊在水中的球进行受力分析,它受到自身的重力G、水对它的浮力F浮和线对它的拉力T三个力的作 用而处于平衡状态,则此三力间应有关系为T=G-F浮, 则
35、T1=G铅-F铅浮,T2=G铝-F铝浮, 所以T1T2,故A错误,C正确。故选C。 审题技巧审题技巧 台秤的示数N=G容器+G水+F向下,先判断实心铅球和铝球的体积关系,根据F浮=液gV排求得实心球 受到的浮力,然后根据物体间力的作用是相互的可求得实心球对水的压力,最后即可得出台秤的示数。 首先根据实心球的体积判断实心铅球和铝球的重力大小关系,最后根据物体受力平衡判断拉力大小关系。 二、非选择题二、非选择题(共共14分分) 3.(2019重庆A卷,19)(7分)图甲的储水容器底有质量0.5 kg,底面积100 cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质 弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0
36、.4 m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙 所示,其电源电压U=12 V,R0=10 ,当电流表示数为0.6 A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排 水。力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如表所示(弹簧均在弹性限度内)。g取10 N/kg,水=1.0103 kg /m3。求: 压力F/N 2 4 12 15 电阻R/ 110 70 16 10 (1)浮桶的重力是多少牛? (2)未加水时,力敏电阻所受压力为2 N,电流表的示数是多少安? (3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水? 答案答案 (1)5 N (2)0.1 A (3)0.6 m 解析解析 (1)G=mg=0.5 k
37、g10 N/kg=5 N (2)当F=2 N,由表中数据可知力敏电阻阻值R=110 I=0.1 A (3)当电流为0.6 A时,力敏电阻阻值R=-R0=-10 =10 由表中数据可知:此时力敏电阻所受压力为15 N,通过对浮桶受力分析可知 F浮=F+G=20 N V排=210-3 m3,h浸=0.2 m h=0.2 m+0.4 m=0.6 m U R总 0 U RR 12V 120 U I 12V 0.6A F g 浮 水 V S 排 桶 4.(2019浙江杭州拱墅一模,34)(7分)如图所示,浸没在水中一定深度的物体A,质量为27 kg,体积为10 dm3; 现用动滑轮缓慢匀速提升;若不计摩
38、擦、绳重和动滑轮重,g=10 N/kg,水=1.0103 kg/m3。计算: (1)浸没在水中一定深度的物体A所受浮力是多少? (2)若将物体A从图示位置缓慢匀速提升1 m,此过程中物体A未露出水面,拉力F做的功是多少? (3)若将物体A从图示位置缓慢匀速提升出水面一定高度,在坐标图中大致作出,此过程中拉力F与上升高 度h的变化关系图像。(不需要标注相关数据) 答案答案 (1)100 N (2)170 J (3)如图所示 解析解析 (1)F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg1010-3 m3=100 N; (2)GA=mAg=27 kg10 N/kg=270 N, 又F=(GA-F浮)=(270 N-100 N)=85 N, s=1 m2=2 m, W=Fs=85 N2 m=170 J; (3)在物体没有露出水面过程中,浮力不变,拉力也不变;从物体开始露出水面至完全露出水面过程中,V排 减小,浮力减小,F=(G-F浮),故拉力F增大;当物体完全露出水面后,拉力F=G不变。 1 2 1 2 1 2 1 2
