9.1 认识浮力
知识梳理
概念:浸在液体(或气体)中的物体会收到液体(或气体)对它 的 力
方向:
浮力 称重法求大小:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G,再测得物体浸在液体中时弹簧测力计的示数为F,则F浮=
产生原因:液体对物体向 和向 的压力差产生的
基础知识
1.下列关于浮力的说法错误的是( )
A.物体受到浮力作用时,向上的压力大于向下的压力
B.只有浸在液体的物体才受到浮力
C.在液体中下沉的物体也受浮力的作用
D.浮力起因于液体内部压强随深度的增加而增大
2.如图所示,将鸡蛋浸入容器里的盐水中,鸡蛋所受浮力的施力物体是( )
A.地球 B.鸡蛋 C.容器 D.盐水
3.一长方体物块浸没在水中,已知下表面受到水的压力为80 N,上表面受到水的压力是30 N,则物体受到的浮力为( )
A.30 N B.50 N C.80 N D.110 N
4.图中小球受到的浮力的方向是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
5.如图所示的四种情景,其中没有受到浮力的物体是( )
A.下潜的“蛟龙号”
B.遨游太空的“空间站”
C.航行的075攻击舰
D.升空的热气球
6.如图所示,取一个雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮;若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来,此实验说明了( )
A.浮力产生的原因
B.连通器原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度有关
7.游泳时人在水中会受到浮力,这个浮力是 对 的作用,浮力的方向是 。
8.弹簧秤下吊着重为14.7 N的正方形金属块,当它完全浸没在水中时,弹簧秤的示数为9.8 N,则金属块排开水的重力为 N。若金属块上表面所受水的压力为19.6 N,则金属块下表面所受水的压力为 N。
9.如图所示,浸没在液体中的物体,其下表面受到液体向上的压力 上表面受到液体向下的压力(选填“小于”“等于”或“大于”),这两个压力之间存在的压力差就是产生浮力的原因。浮力的方向总是 ,浮力的大小与该物体所受重力的大小 (选填“有关”或“无关”)。
重难点突破
10.2020年11月10日,中国载人深潜器“奋斗者号”刷新纪录,下潜至10909米的马里亚纳海沟,如图中“奋斗者号”正向左潜行开展科考活动,此时它所受浮力的方向表示正确的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示,A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水。则一定不受浮力的是( )
A.A B.B C.C D.D
12.如图所示,一块长方体正立静止在水中,已知其前后左右四个表面受到水的压力均为10 N,下表面受到水的压力为8 N,上表面受到水的压力为3 N,则该长方体受到的浮力为( )
A.5 N B.11 N C.21 N D.51 N
13.如图所示,一个边长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5 N,正方体受到的浮力为8 N(g取10 N/kg)。下列说法错误的是( )
A.正方体下表面受到的压力可能比上表面的压力小
B.两侧面受到的液体压力的合力一定为零
C.正方体上下表面受到压力的合力一定不为零
D.下表面受到液体的压力F2为13 N
14.在弹簧测力计下挂一重物,当重物浸没在某液体中,弹簧测力计上的读数表示( )
A.物体所受的重力
B.物体所受的浮力
C.物体在液体中失去的重力
D.物体所受重力与浮力之差
15.如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球 (选填“会”或“不会”)浮起来;再用瓶盖将瓶口堵住,过一会儿,观察到乒乓球将 。该实验说明,浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的 。
16.小聪同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验,图②中物体A受到水向上和向下的压力的合力为 。
17.如图所示,物体悬浮在水中,水对物体向上、向下的压力分别为F2和F1,F1 F2(选填“<”、“>”或“=”),物体受到的浮为 (写出计算公式)。
18.一个正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15 N压力,下表面受到20 N压力,则铁块受到浮力是 N;当铁块下沉到某位置时,上表面受到的压力增大至20 N,下表面受到的压力是 N,此时铁块上、下表面的压力差是 N。
19.如图,重为4 N的小球漂浮在水面上,请画出小球所受力的示意图。
能力提升
20.如图所示,将同一长方体分别水平与竖直静置在水中,它的上表面和下表面所受到的( )
A.压强差不等,压力差相等
B.压强差不等,压力差不等
C.压强差相等,压力差不等
D.压强差相等,压力差相等
21.如图所示的四个情景中,没有受到浮力的物体是( )
A.大桥的桥墩
B.水面上的赛艇
C.水里下落的苹果
D.沉底的鸡蛋
22.右图所示,用调零后的测力计,吊着实心物体浸没在液体中静止.以下判断正确的是( )
A.测力计的示数是1.2 N
B.物体所受的重力可能是1.2 N
C.物体所受的浮力可能是1.2 N
D.此时物体处于悬浮状态
23.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为8 N,浮力的方向是 ,如果物体上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为 N。
24.如图所示,在容器中放一个均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓
(选填“受”或“不受”)浮力。
25.一均匀的正方体浸没在液体中,如图所示,已知它的棱长为a,上表面所处的深度为h,则正方体下表面所受到液体的压力表达式为 ,正方体所受浮力表达式为
(液体密度ρ和g为已知量)
参考答案与试题解析
知识梳理
竖直向上;托;竖直向上;G-F;上;下
基础知识
1.【解答】解:A.产生浮力的实质是物体上下表面受到的压力差,因此,物体受到浮力作用时,向上的压力大于向下的压力,故A正确;
B.浸在液体或气体的物体都可能受到浮力,故B错误;
C.在液体中上浮、下沉、漂浮或悬浮的物体都可能受浮力的作用,与物体的浮沉状态无关,故C正确;
D.浮力起因于物体上下表面受到的压力差,因为液体内部压强随深度的增加而增大,故物体下表面的压强和压力会大于上表面受到的压强和压力,故D正确。
故选:B。
2.【解答】解:浸入盐水中的鸡蛋,会受到盐水对鸡蛋上下表面的压力差,这个压力差就是浮力,故浮力的施力物体是盐水。
故选:D。
3.【解答】解:物体受到的浮力F浮=F向上﹣F向下=80 N﹣30 N=50 N。
故选:B。
4.【解答】解:由浮力产生的原因可知:浮力的方向总是竖直向上的。故图中小球受到的浮力的方向是1。
故选:A。
5.【解答】解:
A.下潜的蛟龙号,尽管下潜,但浸没在水中,仍然受到水的浮力,故A不符合题意;
B.太空中没有空气,故遨游的天宫一号不受到浮力,故B符合题意;
C.航行的075攻击舰,能浮在海水面上,就是因为受到的浮力等于重力,故C不符合题意;
D.升空的热气球,受到空气的浮力,热气球之所以上升,就是因为受到的浮力大于重力,故D不符合题意。
故选:B。
6.【解答】解:开始时乒乓球受到液体压强作用,下部液体较少且随时流走,所以受到液体向上的压强小于向下的压强,向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用。向上的液体压强大于向下的液体压强,乒乓球上浮,故此实验说明了浮力产生的原因。
故选:A。
7.【解答】解:浸在液体中的物体受到向上的浮力,游泳时人在水中受到的浮力是水对人的作用,浮力的方向是竖直向上。
故答案为:水;人;竖直向上。
8.【解答】解:金属块受到的浮力为:F浮=G物﹣F示=14.7 N﹣9.8 N=4.9 N;物体所受到的浮力等于排开液体的重力。
下表面所受水的压力为F下表面=F浮+F上表面=19.6 N+4.9 N=24.5 N;
故答案为:4.9;24.5。
9.【解答】解:据相同深度处液体向各个方向的压强相等的特点可知,物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消;
而物体上、下表面所受的液体压力是不同的,
设上表面所处的深度为h1,下表面所处的深度为h2。
则上表面受到的压强为p向下=ρ液gh1,受到的压力为F向下=p向下S=ρ液gh1S;
下表面受到的压强为p向上=ρ液gh2,受到的压力为F向上=P向上S=ρ液gh2S。
因为h1<h2,
所以F向上>F向下,
则液体对物体产生向上的压力和向下的压力不相等,压力差就产生了浮力,即F浮=F向上﹣F向下。
浮力的方向总是竖直向上的;
浮力的大小与该物体所受重力的大小无关。
故答案为:大于;竖直向上;无关。
10.【解答】解:在水下向左潜行的“奋斗者号”,受到的浮力方向是向上的,故B正确。
故选:B。
11.【解答】解:
AD.由图可知,水对A、D物体上、下表面都产生了压力差,故A、D物体都受浮力的作用,故AD不符合题意;
B.B物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对B物体上、下表面产生了向上的压力差,故B物体一定受浮力的作用,故B不符合题意;
C.C物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对C物体上、下表面没有产生向上的压力差,故C物体一定不受浮力的作用,故C符合题意。
故选:C。
12.【解答】解:四个表面受到水的压力均为10 N,长方体在水平方向上受到的合力为0;由浮力的产生原因可知,该长方体受到的浮力为:F浮=F下﹣F上=8 N﹣3 N=5 N。
故选:A。
13.【解答】解:
A.浸入液体中的物体受到的浮力等于物体上下表面的压力差,所以下表面受到的压力一定要大于上表面受到的压力,故A错误;
B.根据相同深度处液体向各个方向的压强相等的特点可知,正方体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相等,合力为0,故B正确;
C.物体受到了浮力,则正方体上下表面受到压力的合力一定不为零,故C正确;
D.物体受到的浮力为8 N,上表面受到的压力为5 N,则下表面受到的压力为:F2=F1+F浮=5 N+8 N=13 N,故D正确。
故选:A。
14.【解答】解:分析重物受到的力(如图):
弹簧对它的向上的拉力F拉,水对它的向上的浮力F浮,地球对它的向下的重力G,
此时重物静止,根据力的平衡知识可知:F拉+F浮=G,
所以,F拉=G﹣F浮,即弹簧测力计上的读数表示物体所受重力与浮力之差。
故选:D。
15.【解答】解:图中乒乓球静止时,虽然有少量水从瓶口向下流出,但球的下表面没有受到水的压力,而上表面受到水向下的压力,则受到的合力方向向下,即乒乓球不受浮力的作用,所以乒乓球不能上浮;
用手堵住瓶口,乒乓球受到液体对乒乓球上下表面的压力差即浮力作用,当浮力大于重力时,乒乓球上浮,最终乒乓球漂浮在水中;由该实验可以说明:浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的压力差。
故答案为:不会;上浮;压力差。
16.【解答】解:图②中,物体A受到水向上和向下的压力的合力即受到的浮力,
根据称重法测浮力:
F浮=G﹣F拉=8 N﹣6 N=2 N;
故答案为:2 N。
17.【解答】解:由图可知,下表面的深度深,根据p=ρgh可知,下表面受到的压强大,上、下表面的受力面积相同,根据F=pS可知,上表面受到的压力要小于下表面受到的压力;
根据浮力产生的原因可知,物体受到的浮为F浮=F2﹣ F1。
故答案为:<;F浮=F2﹣ F1。
18.【解答】解:(1)由题知,F下表面=20 N,F上表面=15 N,
根据浮力产生的原因可得,铁块受到浮力:F浮=F下表面﹣F上表面=20 N﹣15 N=5 N;
(2)液体的密度和铁块排开液体的体积保持不变,
所以根据F浮=ρ液gV排可知,铁块受到的浮力保持不变,
当上表面受到的压力增大为20 N时,
下表面受到的压力为:F下表面′=F浮+F上表面′=5 N+20 N=25 N;
此时铁块上、下表面的压力差是F下表面′﹣F上表面′=25 N﹣20 N=5 N。
故答案为:5;25;5。
19.
20.【解答】解:长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差不变;
而长方体物块上下表面受到水的压强差:△p=,竖直放置比水平放置上下表面积小,所以长方体物块上下表面受到水的压强差不相等。
综合上述分析可知,故A正确。
故选:A。
21.【解答】解:
(1)大桥的桥墩由于底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,根据浮力产生的原因可知桥墩不受浮力作用,故A符合题意;
(2)水面上的赛艇、水里下落的苹果和沉底的鸡蛋都浸在液体中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故它们均受到浮力作用,故BCD不符合题意。
故选:A。
22.【解答】解:
A.由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,示数为1.4 N,故A错误;
BC.由图可知,浸入液体的物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的拉力,所以物体的重力要大于拉力,即大于1.2 N;物体受到的浮力可能为1.2 N,故B错误,C正确;
D.物体悬浮时,只受到浮力和重力的作用,此时物体受到三个力的作用,不是悬浮状态,故D错误。
故选:C。
23.【解答】解:浮力的方向是竖直向上的;
由题意可知,物体受到的浮力F浮=8 N,上表面受到水向下的压力F向下=4 N,
由浮力产生的原因可得:F浮=F向上﹣F向下,
则物体下表面受到水向上的压力:F向上=F浮+F向下=8 N+4 N=12 N。
故答案为:竖直向上;12。
24.【解答】解:由图可知,石鼓中间粗、两端细,浸在水中,因为水有流动性和受到重力作用,所以水对浸在其中的石鼓有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。
故答案为:受。
25.【解答】解:正方体一个面的面积:S=a2;
下表面的深度为:h+a,
由液体压强公式p=ρgh及压强公式的变形公式F=pS得:
正方形下表面所受到液体的压力:F1=p1S=ρ液g(h+a) a2;
正方形上表面所受到液体的压力:F2=p2S=ρ液gh a2;
正方体所受浮力:F浮=F1﹣F2=ρ液g(h+a) a2﹣ρ液gh a2=ρ液ga3。
故答案为:F1=ρ液g(h+a) a2;F浮=ρ液ga3。
1