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第15讲 浮力相关实验 知识点强化训练
1. (2023温江区一诊改编)如图所示，取一只去底的矿泉水瓶，瓶口朝下，瓶口直径略小于乒乓球的直径，放入乒乓球．
甲 乙
第1题图
(1)如图甲所示，往瓶中注水，可观察到的现象：乒乓球被水压在瓶底，同时有少量水从瓶口流出．此时乒乓球上方受到水对它向下的__________，乒乓球下方________(选填“有”或“没有”)受到水向上的压力，乒乓球不上浮说明乒乓球________(选填“受”或“不受”)浮力．
(2)如图乙所示，用瓶盖(或手)堵住漏水的瓶口，当乒乓球下面积满水时，乒乓球会上浮．
(3)上述实验说明：①浸在液体中的物体____(选填“一定”或“不一定”)受到浮力；②浮力产生的根本原因是__________．
2. (2023广东改编)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中：
第2题图
(1)调零时，弹簧测力计应在__________(选填“竖直”或“水平”)方向上调零．
(2)如图甲所示，在弹簧测力计下悬挂在一个高为6 cm的长方体物块(可塑)，测出重力．将它缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h.根据实验数据画出的物块所受浮力F浮随h变化的图像如图乙所示．
(3)分析图像可知：浸没前，h增加，F浮________；浸没后，h增加，F浮________．(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体，重复上述实验．两次实验所得的F浮随h变化的图像__________(选填“相同”或“不同”).
典型试题拓展 第2题 进一步追问：为证明“浸在液体中的物体受到的浮力大小可能与物体体积有关”这个猜想是错误的，小明用两个大小不同的塑料药瓶分别装上不等量的细沙，使它们的________________相等，把两药瓶放入水中，均能漂浮在水面上，如图所示，根据______________________可知：药瓶受到的浮力大小等于药瓶和细沙受到的重力大小，则这两个药瓶受到的浮力大小_______．
3. (2022北京)小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的，他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验．
(1)以下是他的部分实验步骤，请帮他补充完整．
①将金属块悬挂在弹簧测力计下，测量金属块受到的重力G并记录．
②在烧杯中装入适量的水，______________________________________，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录．
③____________________________________，静止时记录弹簧测力计的示数F，用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录．
④用公式______________计算金属块所受的浮力F浮1、F浮2并记录．
(2)由水的深度变化时，F浮1________(选填“＝”或“≠”)F浮2，就可以证明这种观点是错误的．
4. 一题多设问 小明利用如图甲所示器材探究“浮力大小与液体密度的关系”．
甲 乙
第4题图
(1)实验时用细线将金属圆柱体挂在弹簧测力计下测出其重力，之后将金属圆柱体分别浸没在水和盐水中，保证________________________相同．
(2)正确操作后将弹簧测力计的示数记录在下表中，则金属圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力为__________N．根据实验数据可初步得出：同一物体浸没在不同液体中，液体的密度越大时，物体受到的浮力越__________．
金属圆柱体位置 空气 水 盐水
弹簧测力计示数/N 2.0 1.5 1.4
(3)为了使实验结论具有普遍性，小明可进行的操作是__________(选填字母).
A. 换用不同的物体多次实验
B. 换用不同密度的盐水多次实验
(4)同学小康看完小明的实验后认为利用以下操作也可以得到浮力大小与液体密度的关系．如图乙所示，将一枚新鲜的鸡蛋分别放在水和浓盐水中，鸡蛋在水中沉底，在浓盐水中悬浮，则鸡蛋在水中受到的浮力__________(选填“大于”“等于”或“小于”)其在浓盐水中受到的浮力，故可得到相同的结论．
拓展设问
(5)另一组同学在探究浮力与液体密度的关系时，发现液体密度改变，而金
属块受到的浮力变化却不明显．小明想出下列四种实验改进方案，其中不可行的是________(选填字母).
A. 换用体积更大的同种金属块
B. 换用密度比水小得多的液体
C. 换用精确程度更高的弹簧测力计
D. 利用现有器材进行多次实验
5. (2023天津改编)在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究．请你完成下列任务：
【实验探究】通过如图1所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系．由实验可得结论：__________________________________．这就是阿基米德原理．
甲 乙 丙 丁
第5题图1
【理论探究】第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如图2所示；
第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理．
请你写出推导过程．提示：推导过程中所用物理量需要设定(可在图2中标出).
第5题图2
【原理应用】水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器，内装质量为m的液体．现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合)，整个过程液体未溢出．金属圆柱体静止时所受浮力F浮＝__________．
能力提升4 B卷压强、浮力综合计算
基础题
万唯原创 实心正方体木块(不吸水)漂浮在水面上，如图所示，此时浸入水中的体积为6×10－4 m3，然后在其上表面放置一个重4 N的铝块，静止后木块上表面刚好与水面相平，已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，则( )
第1题图
A. 木块的密度是0.7×103 kg/m3
B. 放置铝块后，木块排开水的体积是1×10－3 m3
C. 未放置铝块前，木块受到的浮力是10 N
D. 放置铝块后，此时木块下表面受到水的压强为100 Pa
2. 万唯原创 如图甲所示，一个圆柱形容器置于水平桌面上，容器足够高，弹簧测力计下挂有一个实心物体，先向容器内缓慢注水，一段时间后停止注水，在注水过程中，弹簧测力计对物体的拉力F随注水时水面上升的高度h的变化关系如图乙所示，已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，则下列说法不正确的是( )
甲 乙
第2题图
A. 物体的重力为4 N
B. 物体的高度为1 cm
C. 物体的密度是1.5×103 kg/m3
D. 物体受到的最大浮力为2 N
3. (2023遂宁)小刘应用图甲所示器材进行如下探究：升降台AB上放置轻质薄壁柱形容器，容器底面积为200 cm2，内装15 cm深的水；将弹簧上端固定在力传感器上，下端悬挂重20 N、高20 cm、横截面积为50 cm2的长方体石块，石块下表面刚好与水面接触；已知弹簧伸长量ΔL与受到的拉力F的关系如图乙所示．将升降台AB缓慢升高(全过程水不会溢出)，当传感器显示拉力为12 N时(不计弹簧自重)，与升降台升高前相比，容器底部对升降台AB的压强变化了__________Pa，升降台AB升高的高度为__________cm.(ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg)
甲 乙
第3题图
4. (2023成都名校二诊)如图甲所示，一个柱形容器放在水平桌面上，容器中竖直放着一个底面积为100 cm2、高为12 cm均匀实心长方体木块A，A的底部与容器底用一根细绳连在一起，现慢慢向容器中加水，当加入1.8 kg的水时，木块A对容器底部的压力刚好为0，如图乙所示，此时容器中的水的深度为9 cm.已知细绳长度为L＝8 cm，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：
甲 乙 丙
第4题图
(1)当木块A对容器底部的压力刚好为0时，A受到的浮力；
(2)木块A的密度；
(3)若继续缓慢向容器中加水，当容器中的水的总质量为4.5 kg时，停止加水，如图丙所示，此时将与A相连的细绳剪断，求细绳剪断前、剪断后木块静止时，水对容器底部压强的变化量．(整个过程中无水溢出)
拔高题
5. (2023南充)(多选)甲、乙、丙三个烧杯中均装有适量的酒精(ρ酒精＝0.8×103 kg/cm3)，现有质地均匀，不吸且不溶于酒精的a、b两实心柱体，质量之比为3∶1，把它们分别放入甲、乙烧杯中，当a、b静止时，如图甲、乙所示；若将b置于a上面一起放入丙烧杯中，静止时a的上表面刚好与液面相平，如图丙．下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
第5题图
A. a的密度为0.4×103 kg/m3
B. 在图甲中a有四分之一的体积露出液面
C. 在图甲中a的下表面液体压强与图丙中a的下表面液体压强之比为3∶5
D. a、b的体积之比为4∶1
6. 万唯原创 如图甲所示的“提子”是早前商店用来打酱油的器具，其模型由一个圆柱形容器和一根细长的柄构成(如图乙).某个提子的容器部分如图丙所示，质量m＝200 g，内高h1＝10 cm，外高h2＝12 cm，内底面积S1＝27 cm2，外底面积S2＝30 cm2，细长柄质量不计．如图丁所示是提子漂浮在酱油中的示意图，已知圆柱形酱油桶装有20 cm深的酱油，桶的底面积S3＝90 cm2，酱油密度ρ酱＝1.2 g/cm3，g取10 N/kg.求：
甲 乙 丙 丁
第6题图
(1)图丁中提子所受的浮力；
(2)在图丁中，继续将提子下压，使提子浸入酱油的深度为6 cm，此时人对长柄的作用力大小；
(3)在(2)的基础上继续向下压提子，直到提子中装满酱油且提子容器口再次与酱油面相平为止，这个过程中酱油对桶底的压强改变量．
参考答案
1. (1)压力 没有 不受 (3)不一定 液体对物体上、下表面产生压力差 2. (1)竖直 (3)变大 不变 (4)不同
典型试题拓展 第2题 总质量(或总重力) 二力平衡(或沉浮条件) 相等
3. (1)②将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ③向烧杯中加水，将金属块浸没在水中且不接触烧杯 ④F浮＝G－F (2)＝ 4. (1)排开液体的体积 (2)0.5 大 (3)B (4)小于 (5)D
5. 【实验探究】物体在液体中受到的浮力等于物体排开液体所受的重力(或F浮＝G排)
【理论探究】设长方体的上下底面积均为S，长方体的高度为h，液体密度为ρ液，长方体上表面到液面的高度为h1，下表面到液面的高度为h2，如解图所示．图中液体对长方体向上的压力大于对它向下的压力，两个压力的差值即为浮力的值，F浮＝F2－F1＝ρ液gh2S－ρ液gh1S＝ρ液g(h2－h1)S＝ρ液ghS＝ρ液gV长方体＝ρ液gV排＝G排
【原理应用】
第5题答图
能力提升4 B卷压强、浮力综合计算
1. B 2. C 3. 400 20 4. (1)9 N (2)0.75×103 kg/m3 (3)50 Pa 5. BD 6. (1)2 N (2)0.16 N (3)120 Pa
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