資源簡介

第7章 浮力(3~7分)
【基礎作業】
1.(2024·包頭)如圖,在游泳比賽中,運動員奮力向后劃水,身體快速向前游動。關于運動員在水中受力和運動情況的分析,下列說法正確的是 (　　)
A.運動員劃水時不受浮力
B.運動員劃水時受到水的推力向前游動
C.運動員加速劃水,受到的慣性增大
D.運動員對水的力和水對運動員的力是一對平衡力
2.(2024·福建聯考)如圖所示,在水槽中放一只不吸水的陶瓷小碗,碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,則碗沉入水底時比漂浮在水面上時,水面高度將 (　　)
A.下降 B.上升
C.不變 D.無法判斷
3.(2024·瀘州)中國長征18號核潛艇引領中國核潛艇新高度。在進行戰備訓練時,下列對該潛艇的說法中正確的是 (　　)
A.通過改變排開水的體積來實現上浮與下沉
B.在水面下勻速下潛過程中,受到的浮力增大
C.從長江潛行進入東海時,需要往水倉內注水
D.從長江潛行進入東海時,受到的浮力會變小
4.水平桌面上放置裝有適量水的燒杯,A、B為兩個材料相同且不吸水的小球,B球的體積是A球的2倍。先將A球放入燒杯中,溢出水的質量是30 g,如圖甲所示;再放入B球,又溢出水的質量是80 g,如圖乙所示。下列判斷正確的是(g取10 N/kg) (　　)
①A球受到的浮力大小為0.3 N
②B球受到的浮力大小為0.8 N
③圖甲中,放入A球前后,水對燒杯底部的壓強相等
④圖乙中,放入B球前后,燒杯對桌面的壓力大小不變
A.①② B.①④ C.②④ D.③④
5.(2024·貴州)泡茶時可以欣賞到茶葉在水中浮沉“起舞”。如圖所示,沖泡茶葉時,部分茶葉表面附著氣泡使其排開水的體積增大,由于浮力大于重力而　　　;茶葉充分吸水后由于其密度　　　水的密度而下沉。
6.(2024·遂寧)中國人民解放軍海軍山東艦是中國完全自主設計建造的第一艘航空母艦,當艦載機從航母上起飛后,航母所受的浮力將　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。艦載機飛行時,機翼上方空氣的流速比機翼下方的流速大,于是機翼上方的空氣壓強　　　(選填“大于”或“小于”)下方的空氣壓強,這個壓強差就使飛機獲得了升力。
7.(2024·蘭州)一根輕質且不可拉伸的細線將一邊長為10cm的正方體物塊拴接在容器底部,如圖甲所示,當水深為30cm時,細線剛好伸直;如圖乙所示,當水深為36cm時,物塊上表面恰好與水面相平,已知ρ水=1.0×103kg/m3,則此正方體物塊的密度為　　　kg/m3,乙圖中細線的拉力為　　　N。
8.(2024·福州一模)“曹沖稱象”是婦孺皆知的故事。某科創小組仿效曹沖,制作了一臺“浮力秤”,用來測量物體的質量。浮力秤由秤盤和高度為20 cm、底面積為0.1 m2的圓柱體組成。如圖所示,將浮力秤放入水中,靜止時,浮力秤浸入水中的深度為8 cm,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)當秤盤不放物體時,浮力秤下表面受到水的壓強。
(2)浮力秤所受的重力。
(3)浮力秤能測物體的最大質量。
【素養作業】
9.(2024·廈門聯考)(創新情境)物理課上,老師將整個橙子放入水中,橙子漂浮在水面上,如圖甲。將其切成大小兩塊,再次投入水中,發現大塊仍漂浮,小塊緩慢沉入水底,如圖乙。下列說法正確的是 (　　)
A.整個橙子的密度等于水的密度
B.大塊橙子受到的浮力大于其重力
C.小塊橙子緩慢沉入水底的過程中受到的浮力逐漸變小
D.兩塊橙子所受的浮力之和不可能大于整個橙子受到的浮力
10.科技制作活動中,小明將金屬夾夾在吸管一端使其密閉,制成簡易密度計,如圖所示。為了給密度計標刻度,他將密度計分別放入水和煤油中,密度計均豎直漂浮,吸管露出液面的長度為d。密度計在水中時,d為12 cm,浮力大小為F1;在煤油中時,d為10 cm,浮力大小為F2,則F1　　
　(選填“>”“<”或“=”)F2。若將密度計放入密度為1.25 g/cm3的液體中,則d為　　　cm。(ρ水=1.0 g/cm3,ρ煤油=0.8 g/cm3)
11.(2024·寧德一模)在“測量物塊密度”的實驗中:
(1)將托盤天平放在水平臺面并將游碼歸零后,小麗發現天平指針如圖甲所示,此時她應將平衡螺母向　　　調節,使天平橫梁水平平衡。
(2)將物塊放在托盤天平的左盤上,天平重新平衡時,右盤的砝碼和游碼位置如圖乙,物塊的質量m為　　　g;再把物塊放入裝有15 mL水的量筒內,量筒的水面如圖丙,物塊的體積為　
　　cm3;則物塊的密度為　　　kg/m3。
(3)若不用量筒,如圖丁,用彈簧測力計、燒杯和水也可以測量出該物塊的密度。將物塊掛在彈簧測力計下端的掛鉤上,讓它完全浸入在裝有水的燒杯中,此時彈簧測力計示數為F。則物塊體積為　　　,密度為　　　。(用所測量的物理量表示)
12.(2024·安徽)某興趣小組要測量一金屬塊的密度,設計了如下方案:將裝有適量細沙的薄壁圓筒,緩慢豎直放入盛有適量水的、水平放置的長方體透明薄壁容器中,待圓筒靜止后,在圓筒上對應水面的位置標記點A,并在長方體容器上標出此時的水位線MN(如圖甲所示);然后將待測金屬塊用細線懸掛在圓筒下方,緩慢豎直放入水中,圓筒靜止后(金屬塊不接觸容器底部),在長方體容器上標出此時的水位線PQ(如圖乙所示);再向長方體容器中緩慢注水至圓筒上的A點與MN在同一水平面上(如圖丙所示)。測出PQ與此時水面的距離為h1,與MN的距離為h2。若圓筒的底面積為S,長方體容器的底面積為4S,A點到圓筒底部的豎直距離為h,不計細線的質量和體積,已知ρ水和g。
(1)求圖甲中圓筒和細沙總重力G的大小。(用題中給定的物理量符號表示)
(2)求金屬塊的體積V。(用題中給定的物理量符號表示)
(3)若h1=0.07m,h2=0.03m,ρ水=1.0×103kg/m3,求金屬塊的密度ρ。
13.(2024·泉州一模)市面上有一種防溺水手環,如圖,將手環系在手臂上,緊急情況下打開手環,手環內氣瓶的CO2會迅速充滿氣囊,最終使人漂浮于水面。為確保安全,人體浸入水中的體積不能超過人體總體積的五分之四,已知某運動員質量m人=51 kg,平均密度ρ人=1.02×103 kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,忽略手環體積和自重。
(1)求該運動員的重力。
(2)當人體浸入水中的體積為人體總體積的五分之四時,求該運動員在水中受到的浮力。
(3)人漂浮時,氣囊體積至少多大,才能確保運動員的安全
【參考答案】
1.B　2.A　3.C　4.C
5.上浮　大于
6.變小　小于
7.0.4×103　6
8.解:(1)如圖,由題可知,當秤盤不放物體時,浮力秤下表面受到水的壓強:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.08 m=800 Pa。
(2)由題可知,浮力秤靜止在水中時排開水的體積:
V排=S=0.1 m2×0.08 m=0.008 m3
根據阿基米德原理,浮力秤靜止在水中時受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.008 m3=80 N
因為浮力秤靜止在水中時處于漂浮狀態,則其所受的重力等于浮力,為80 N。
(3)當浮力秤上表面和水面相平時,受到的最大浮力:F大=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m2×0.2 m=200 N
所以該浮力秤能夠測出物體受到的最大重力:
G大=F大-G=200 N-80 N=120 N
則浮力秤能測物體的最大質量:
m===12 kg。
9.D
10.=　13.6
11.(1)左　(2)82.4　35　2.35×103　(3)　
12.解:(1)圖甲中,圓筒所受浮力等于圓筒和沙子的重力,G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh。
(2)圖乙和圖丙相比,浮力相等,V排相等,A點在水面下的深度相等,所以乙圖中,A點到水面PQ的距離應該等于(h1+h2),A點到MN的距離應該等于h1,圖乙和圖甲相比,ΔV排=ΔV筒浸+V金屬,金屬塊的體積:
V金屬=ΔV排-V筒浸=4Sh2-S(h1+h2)=3Sh2-Sh1。
(3)由圖甲、乙可知,金屬塊的重力:
G金屬=ΔF浮=ρ水g·4Sh2
金屬塊的質量:
m金屬==ρ水·4Sh2
金屬塊的密度:
ρ=====6×103kg/m3。
13.解:(1)該運動員的重力:
G人=m人g=51 kg×10 N/kg=510 N
(2)由ρ=得,人的體積:
V人===0.05 m3
當人體浸入水中的體積為人體總體積的五分之四時,該運動員在水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV人=1.0×103 kg/m3×10 N/kg××0.05 m3=400 N
(3)人漂浮時,受到的浮力=G人=510 N
由F浮=ρ水gV排得,此時排開水的體積:
V排1===0.051 m3
氣囊體積:
V氣囊=V排1-V人=0.051 m3-×0.05 m3=0.011 m3。

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