蔡世鋒
一、考情分析
《浮力》近年中考考查的知識點有:浮力的測量(稱重法、阿基米德原理、平衡法)、物體的浮沉條件及其應用等。浮力部分的知識綜合性很強。它結(jié)合了受力分析、密度、壓強,也可以與杠桿等知識相互聯(lián)系,所以這部分知識難度較大。
從2016年全國中考物理試題中可以看到新的變化有:涉及兩個以上的物體的連體問題一般不會出現(xiàn),浮力與壓力和壓強、浮力與杠桿平衡結(jié)合的綜合題比例在下降,計算題難度一般不大,難題常常在選擇題中出現(xiàn),整體難度呈下降趨勢。
今后命題趨勢有:考查重點放在分析問題和解決問題的能力、實驗的操作能力和物理方法等方面。關注社會熱點,根據(jù)物體的浮沉條件判斷物體浮沉狀態(tài)的試題比重將會增加。
二、考點演練
【基礎強化】
1.(2016·新疆)小華在探究浮力與哪些因素有關時,將一金屬塊懸掛在彈簧測力計下,示數(shù)為7.5N。當把金屬塊完全浸沒在水中時,彈簧測力計示數(shù)為6.5N,金屬塊所受浮力為N;當金屬塊在水中深度增加時,發(fā)現(xiàn)測力計示數(shù)不改變,說明浮力大小與物體浸沒在水中的深度(填“有關”或“無關”)。
2.(2016·海南)潛水員在較深的海水中工作時要穿抗壓潛水服,這是由于海水的壓強隨著深度的增加而;若不考慮海水密度的變化,則潛水員在水中下潛過程中,所受浮力。(均填“增大”“減小”或“不變”)
圖13.(2016·菏澤)新舊兩只雞蛋放入水中的狀態(tài)如圖1所示。兩只雞蛋的體積分別是VA、VB,質(zhì)量分別是mA、mB,兩只雞蛋受到的浮力分別為:FA=,F(xiàn)B=。(已知水的密度為ρ)
4.(2016·揚州)小明用如圖2所示的實驗裝置,驗證下沉的物體是否受到浮力的作用。由圖2可知彈簧測力計前后示數(shù)變化了N,為了使彈簧測力計前后示數(shù)變化更明顯,他可采取的措施有、(填兩種方法)。
圖25.(2016·黑龍江)將一個新鮮的雞蛋分別浸入水和濃鹽水中,靜止后如圖3所示,則雞蛋在兩液體中的浮力關系是F甲F乙,若雞蛋的質(zhì)量為50g,則雞蛋在乙杯鹽水中所受到的浮力為N。
圖36.(2016·鄂州)小紅班上的物理老師將一個新鮮雞蛋煮熟后放入盛有鹽水的量筒內(nèi),雞蛋恰好懸浮于鹽水中。老師將此量筒放進實驗室柜子,準備第二天上課用。
(1)第二天,老師發(fā)現(xiàn)原來懸浮著的雞蛋沉了下去!老師告訴小紅:這是因為雞蛋在鹽水中,由于現(xiàn)象,鹽分子不斷進入雞蛋后導致鹽水密度(填“變大”“變小”或“不變”),雞蛋受到的浮力(填“變大”“變小”或“不變”),所以下沉。
(2)老師再向量筒加一些濃鹽水后雞蛋又重新懸浮起來。但上完課后幾天,老師又發(fā)現(xiàn)懸浮著的雞蛋漂浮在水面上!這次老師讓小紅自己分析原因:鹽水靜置久了之后,由于水分不斷(填物態(tài)變化名稱),雞蛋受到的浮力又增大,所以上浮。
7.(2016·連云港)現(xiàn)有一形狀不規(guī)則的木塊,小明同學用圖4甲、乙、丙所示的方法測出了木塊的密度,實驗步驟如下:(1)向容器內(nèi)倒入適量的水,水的體積記作V1。(2)將木塊輕輕放入容器中,液面上升至V2。(3)用細針將木塊按壓,使木塊浸沒于水中,液面上升至V3。請寫出下列物理量的表達式:木塊的質(zhì)量m=,木塊的體積V=,木塊密度ρ=(已知水的密度為ρ水)
圖48.(2016·株洲)(多選)某實驗小組在探究“浮力大小跟排開液體所受重力的關系”時,做了如圖5所示的四次測量,彈簧測力計的示數(shù)分別為F1、F2、F3和F4,則()
圖5A.F浮=F3-F1B.F浮=F4-F1
C.F浮=F2-F3D.F浮=F2-F4
9.(2016·岳陽)關于物體受到的浮力,下列說法正確的是()
A.浮在水面上的物體比沉入水底的物體受到的浮力大
B.物體的密度越大受到的浮力越小
C.物體沒入水中越深受到的浮力越大
D.物體排開水的體積越大受到的浮力越大
10.(2016·成都)關于物體沉浮條件及應用實例,下列分析合理的是()
A.同一密度計在不同液體中漂浮時,所受浮力大小相同
B.輪船從長江駛?cè)霒|海,吃水深度變大
C.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通過改變自身重力實現(xiàn)的
D.潛水艇靠改變排開水的體積來改變浮力,從而實現(xiàn)上浮和下沉
圖611.(2016·大慶)如圖6所示,燒杯中裝有某種液體,A為圓柱形木塊,用外力F緩慢將A壓入其中,h表示木塊的下表面到液面的距離,下列關于所受浮力F浮和h的關系圖象正確的是圖7中的()
圖712.(2016·龍東)2016年6月4日四川廣元“雙龍”號游船翻沉,水下機器人下水執(zhí)行搜尋任務,在機器人全部浸入水中后繼續(xù)下降的過程中,它所受到的壓強和浮力變化情況是()
A.壓強不變浮力不變
B.壓強不變浮力變大
C.壓強變大浮力不變
D.壓強變大浮力變大
13.(2016·齊齊哈爾)(多選)測量液體密度的儀器叫密度計。將其插入被測液體中,待靜止后直接讀取液面處的刻度值,即可測出該液體密度(圖8甲)。自制的簡易密度計是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的。水平桌面放置兩個完全相同的燒杯,燒杯里裝有密度不同的液體,將兩只完全相同的自制密度計分別放入乙、丙燒杯中,待密度計靜止后,兩燒杯中液面相平(如圖8乙和丙所示)。以下說法正確的是()
圖8A.乙燒杯中液體的密度小于丙燒杯中液體的密度
B.密度計在乙杯中受到的浮力等于在丙杯中受到的浮力
C.乙燒杯對桌面的壓力大于丙燒杯對桌面的壓力
D.密度計在乙燒杯中排開液體的質(zhì)量等于在丙燒杯中排開液體的質(zhì)量
圖914.(2016·廣安)如圖9所示,將一枚雞蛋放在一杯鹽水中,雞蛋剛好處于懸浮狀態(tài),再往杯中加入清水的過程中,下列判斷正確的是()
A.雞蛋將上浮,在未露出水面之前,所受浮力在減小
B.雞蛋將上浮,在未露出水面之前,所受浮力不變
C.雞蛋將下沉,所受浮力在減小
D.雞蛋將下沉,所受浮力不變
15.(2016·溫州)半潛船可用來運輸超大型貨物,空載時漂浮于海面(如圖10甲);裝載時需向船體水艙注水,船體重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如圖10乙);待貨物被拖到甲板上方時,排出水艙中的水,船體重力減小,甲板上浮至海面,完成貨物裝載(如圖10丙)。半潛船在甲、乙、丙三種狀態(tài)時所受的浮力分別為F1、F2、F3,則以下判斷正確的是()
圖10A.F1>F3>F2B.F2>F3>F1
C.F3>F1>F2D.F3>F2>F1
16.(2016·巴中)一物體漂浮在水中,有14體積露出水面,則物體的密度為()
A.1g/cm3B.0.75g/cm3
C.0.5g/cm3D.0.25g/cm3
17.(2016·臨沂)某物理興趣小組做了如圖11所示的實驗來探究影響浮力大小的因素。
圖11(1)物體浸沒在水中時受到的浮力是N,方向為;
(2)物體浸沒在酒精中時排開酒精的重力是N;
(3)比較兩幅圖可知,浸沒在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關;
(4)由ABCD四個步驟可知,浮力的大小有時與深度有關,有時又與深度無關,對此正確的解釋是浮力的大小與有關。
18.(2016·廣東)如圖12所示,圖A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排開液體所受重力的關系”實驗的五個步驟。
圖12(1)兩步驟可計算出圓柱體物塊浸沒在水中時受到的浮力F浮=N。兩步驟可得出物塊排開水所受的重力G排。比較F浮與G排,可以得到浮力的大小跟物塊排開水所受重力的關系。
(2)如圖13所示是圓柱體物塊從水面緩慢浸入水中時,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出彈簧測力計示數(shù)F隨物塊浸入深度h變化的關系圖像。分析圖像可得:當物塊沒有浸沒之前,h增大時,彈簧測力計示數(shù)(填“變大”“變小”或“不變”)。當h=4cm時,物塊所受的浮力為N,浸沒后,h繼續(xù)增大時,彈簧測力計示數(shù)為N,該圓柱體物塊的高度是cm。
圖1319.(2016·蘇州)小明在研究物體的浮沉時,發(fā)現(xiàn)鐵塊放入水中下沉,塑料塊浸沒在水中后上浮。為進一步探究物體的浮沉條件,他找來了下列器材:彈簧測力計、一杯水、細線、鐵塊A、塑料塊B和塑料塊C(B與A體積相同,C與A質(zhì)量相同)。
圖14(1)他按圖14甲和乙進行了實驗,測出鐵塊受到的浮力大小為,并與重力比較,由此得出了物體下沉的條件。
(2)實驗時,他無意中發(fā)現(xiàn)增大鐵塊浸沒在水中的深度,某一時刻測力計的示數(shù)會突然變小,示數(shù)變小的原因是:。
(3)為探究物體上浮的條件,他選擇了合適的塑料塊,利用現(xiàn)有器材在題中(1)實驗的基礎上,增加一個實驗步驟就完成了探究。
①選擇的塑料塊是(填“B”或“C”)。
②增加的步驟是(用字母表示測得的物理量)。
③當滿足(用測得的物理量表示)條件時,物體上浮。
圖1520.(2016·益陽)如圖15所示,彈簧測力計下懸掛重為16N的物體,當把物體浸沒在水中時,測力計的示數(shù)為10N,此時容器中水的深度為0.3m,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)水對容器底部的壓強;(2)物體受到水的浮力;(3)物體排開水的體積。
21.(2016·自貢)如圖16所示,放在水平面上裝滿水的一溢水杯,水深為20cm。彈簧測力計掛著重為10N的物塊?,F(xiàn)將物塊浸沒在裝滿水的溢水杯中,靜止后溢出水的質(zhì)量為0.4kg(g取10N/kg)。求:(1)彈簧測力計的示數(shù);(2)物體的密度。
圖16【綜合應用】
1.(2016·內(nèi)江)許多輪船都有排水量的標記,“青島號”導彈驅(qū)逐艦滿載時的排水量是4800t,表示它浮在海面上排開的海水質(zhì)量是4800t,此時艦船所受的浮力是N(g取10N/kg)。當艦船從海洋駛?cè)腴L江時,吃水深度(填“變大”“變小”或“不變”)。
圖172.(2016·德州)用彈簧測力計在空氣中稱一實心正方體重力,測力計的示數(shù)為5N;把物體一半體積浸入在水中時,測力計的示數(shù)如圖17所示,此時物體所受浮力為N,當把物體從彈簧測力計上取下,放入水中靜止時,物體所處的狀態(tài)是(填“漂浮”“懸浮”或“下沉”)。
3.(2016·瀘州)把重8N、邊長為0.1m的正方體物塊投入裝有足夠多水的大容器中,當物塊靜止時,處于(填“沉底”“懸浮”或“漂浮”)狀態(tài),此時物體所受浮力大小為N,物塊下表面受到水的壓強大小為Pa。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
圖184.(2016·遵義)如圖18所示,用改進后的實驗裝置探究“浮力大小與哪些因素有關”,將盛有適量水的燒杯放置在升降臺上,使升降臺逐漸上升。
(1)物體完全浸沒在水中時,所受的浮力大小為N。
(2)圖19中能正確反映水面剛好接觸物體下表面開始到圖乙所示位置時,彈簧測力計示數(shù)F與升降臺高度h關系的圖象是。
圖195.(2016·陜西)小明清洗甜瓜時發(fā)現(xiàn)它漂浮在水面,此時甜瓜受到的浮力的大?。ㄌ睢按笥凇薄靶∮凇被颉暗扔凇保┲亓ΑP∶飨胫捞鸸系拿芏?,于是將甜瓜放入盛滿水的溢水杯中,靜止時溢出水410mL,再使甜瓜向下浸沒在水中,又溢出水25mL,此時甜瓜受到的浮力比漂浮時增大了N(g取10N/kg).甜瓜的密度為g/cm3。
6.(2016·北京)小曼利用符合實驗要求的圓柱體物塊、石子、細線、量筒和適量的水測量某未知液體的密度。圖20是小曼正確測量過程的示意圖。已知水的密度為1×103kg/m3,g取10N/kg。實驗過程如下:①將適量的水倒入量筒中,如圖20甲所示,記錄量筒中水的體積。②將拴有石子的物塊置于量筒內(nèi)的水中,如圖20乙所示,量筒中水面所對應的示數(shù)為66cm3。③將待測液體倒入另一量筒中,如圖20丙所示,記錄量筒中待測液體的體積。④將上述石子和物塊擦干后,置于量筒內(nèi)的待測液體中,如圖20丁所示,量筒中液面所對應的示數(shù)為70cm3。由以上實驗可知:(1)石子和物塊在水中所受的總浮力為N;(2)待測液體的密度為kg/m3。
圖207.(2016·棗莊)將一小物塊A輕輕放入盛滿水的大燒杯中,A靜止后,有81g的水溢出,再將其輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中,A靜止后,有72g的酒精溢出,則A在水中靜止時受到的浮力為N,A的密度是g/cm3(酒精的密度是0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。
圖218.(2016·衢州)2015年12月,世界上最大全透型載客潛水器“寰島蛟龍1”在海南下水(如圖21)。潛水器搭載9名乘客緩慢下潛至水面下一定深度處懸停,待乘客觀光一段時間后,緩慢上浮至水面。下列關于潛水器的說法中正確的是()
A.下潛時有慣性,懸停時沒有慣性
B.在下潛過程中,水對它的壓強不變
C.懸停時受到的重力和浮力是一對平衡力
D.在上浮過程中,受到的浮力變大
9.(2016·舟山)人們常用“浮筒打撈法”打撈沉船,做法是將幾個灌滿水的浮筒沉到水底并拴在沉船兩旁,把空氣壓進浮筒將浮筒里的水排出,沉船隨著浮筒一起浮起,下列說法正確的是()
A.沉船在河底時,受到的浮力等于其重力
B.浮筒充滿氣后,受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮時,受到的浮力逐漸變小
D.船和浮筒浮在水面時,受到的浮力大于其重力
圖2210.(2016·山西)海權(quán)握,國則興,建設一支強大的海軍是實現(xiàn)中國夢的有力保障,潛水艇是海軍的戰(zhàn)略重器。如圖22所示是我國海軍某艦隊的“強國號”潛水艇在海中懸浮、上浮、漂浮訓練過程,下列對此潛艇分析正確的是()
A.上浮過程中所受浮力逐漸變大
B.懸浮和漂浮時所受的浮力相等
C.漂浮時排開的海水所受的重力最小
D.漂浮時潛艇底部所受海水壓強最大
圖2311.(2016·河南)如圖23所示,當溢水杯盛滿密度為ρ1的液體時,把實心物塊放入杯中,物塊漂浮,靜止后溢出的液體質(zhì)量為m1;當溢水杯盛滿密度為ρ2的液體時,把同一物塊放入杯中,物塊沉底,靜止后溢出的液體質(zhì)量為m2。則物塊的密度為()
A.m2m1ρ1B.m1m2ρ1
C.m2m1ρ2D.m1m2ρ2r
圖2412.(2016·株洲)一枚重量為G的雞蛋懸浮在鹽水中,如圖24所示。往鹽水中繼續(xù)均勻緩慢加鹽,雞蛋所受浮力F隨時間t變化的圖象可能是()
13.(2016·雅安)如圖25甲所示,燒杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好懸浮。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),水的密度隨溫度的變化如圖25乙所示?,F(xiàn)在燒杯四周放上大量的冰塊,在燒杯內(nèi)水的溫度下降到0℃的過程中,假設小球的體積始終不變,關于小球的浮沉情況判斷正確的是()
圖25A.先下沉然后上浮
B.浮力變小,一直下沉
C.先上浮然后下沉
D.浮力變大,一直上浮
14.(2016·東營)如圖26所示,水平桌面上有甲、乙兩個相同的燒杯,分別裝有兩種不同的液體,將兩個相同的小球分別放在兩燒杯中,小球靜止時,兩燒杯液面相平,下列判斷正確的是()
圖26A.甲燒杯中液體的密度小于乙燒杯中液體的密度
B.甲燒杯中小球受到的浮力大于乙燒杯中小球受到的浮力
C.甲燒杯對水平桌面的壓強大于乙燒杯對水平桌面的壓強
D.甲、乙兩燒杯底受到液體的壓強相等
圖2715.(2016·西寧)在水平桌面上有一個盛有水的容器,木塊用細線系住沒入水中(水未溢出),如圖27甲所示。將細線剪斷,木塊最終漂浮在水面上,且五分之二的體積露出水面,如圖27乙所示。下列說法正確的是()
A.甲、乙兩圖中,木塊受到水的浮力之比是5∶2
B.甲、乙兩圖中,水對容器底部的壓強之比是1∶1
C.甲圖中細線對木塊的拉力與木塊受到的浮力之比是2∶5
D.甲、乙兩圖中,容器對水平桌面的壓強之比是5∶3
16.(2016·宜賓)(多選)小李同學在探究某種液體密度的實驗中,用測力計懸掛一個正方體金屬塊,浸沒在液體中,如圖28甲所示,緩慢地將金屬塊從液體中豎直提起,該過程中測力計讀數(shù)F隨金屬塊提起高度h的關系如圖28乙所示,g取10N/kg,則根據(jù)圖像信息可以確定()
圖28A.該金屬塊的邊長為4cm
B.在高度h由2cm變化到6cm的過程中,金屬塊所受浮力逐漸增大
C.該液體的密度約為1.56×103kg/m3
D.甲圖中剛提起金屬塊時上表面受到的液體壓強為250Pa
17.(2016·泰安)如圖29所示,燒杯的底面積是200cm2,里面裝有一定量的水(圖甲)。用彈簧測力計吊著未知物體,先將物體浸沒在水中(圖乙),水位升高到B處,示數(shù)是18N;再將物體緩慢提出,使水位下降到AB的中點C處,示數(shù)是23N(不計物體帶出的水)。g取10N/kg。下列判斷中:①物體的質(zhì)量是2.8kg;②物體的體積是1×10-3m3;③物體浸沒時受到的浮力是15N;④從乙到丙,水對燒杯底面的壓強減小了260Pa。()
圖29A.只有①②④正確
B.只有①②③正確
C.只有①②正確
D.只有③④正確
18.(2016·南京)將一個密度為0.9×103kg/m3的實心小球,先后浸沒在水和酒精中,松開手后,小球靜止時,排開水和酒精的體積分別為V1和V2,小球在水和酒精中所受的浮力分別為F1和F2。以下判斷正確的是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)()
A.V1∶V2=1∶1F1∶F2=5∶4
B.V1∶V2=4∶5F1∶F2=1∶1
C.V1∶V2=9∶10F1∶F2=9∶8
D.V1∶V2=8∶9F1∶F2=10∶9
19.(2016·廣西)一個邊長為10cm的正方體,放入水中靜止時,有25的體積露出水面,此時受到水的浮力為F水;把該物體放入某種液體中,待物體靜止時,有34的體積浸入液體中,此時受到液體的浮力為F液,液體的密度為ρ液(g取10N/kg),則()
A.F液=6N,ρ液=2.4×103kg/m3
B.F水=6N,ρ液=0.8×103kg/m3
C.F液=4N,ρ液=0.53×103kg/m3
D.F水=4N,ρ液=0.8×103kg/m3
20.(2016·十堰)在探究影響浮力大小因素的實驗中,同學們提出了如下猜想:
猜想1:浮力大小與物體排開液體的體積有關;
猜想2:浮力大小與液體的密度有關;
猜想3:浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有關。
圖30(1)如圖30所示實驗中,物體浸沒在水中時受到的浮力為N。
(2)分析實驗B、C可知猜想1是正確的,可以得到在同種液體中物體排開液體的體積越大,受到的浮力。比較實驗可知,浮力大小還與液體的密度有關。
(3)圖中F3=N,液體的密度ρ液=kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(4)實驗所用的科學研究方法是。
21.(2016·吉林)用彈簧測力計、一金屬塊、水來測量某液體密度,步驟如下:
(1)如圖31甲所示,用彈簧測力計測得該金屬塊在空氣中的重力G=N;
(2)如圖31乙所示,彈簧測力計的示數(shù)為1.6N,則金屬塊受到的浮力為N,金屬塊的體積為m3;(g取10N/kg)
(3)若要繼續(xù)測出被測液體的密度,你的操作是:
。
圖31圖3222.(2016·武威)如圖32所示,劉家峽水電站是位于我省黃河上的“高原明珠”,水庫大壩處有各式游輪,游客可乘船直達水庫西南端的靈寺石窟參觀游覽。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)當水庫水位為140m時,水對壩底的壓強是多大?
(2)水庫中有一艘自重為3×105N的游船搭載總質(zhì)量為1800kg的30名游客后,船排開水的體積為多少m3?