初中物理浮力培优组卷

绝密★启用前

初中物理浮力培优组卷

一．实验探究题（共2小题）

1．“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。小邦和小册仿效曹冲，制作了一台“浮力称”，用来称量物体的质量。如图所示，浮力称由浮体和外筒构成，浮体包括秤盘和长度为L0、底面积为S0的圆柱体，浮体质量m0=0.23kg，外筒是足够高的、底面积为S的圆柱形玻璃容器，容器器壁厚度可忽略不计。向外筒中加入适量水，将浮体竖直放入水中，浮体漂浮在水面上，被称物体放在秤盘上，测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以“称”出物体的质量。已知水的密度为ρ。

（1）当秤盘上不放物体时，浮体所受到的浮力为N（g=10N/kg）。（2）当秤盘上不放物体时，浮体的圆柱体浸入水中的深度h0= （用S0、m0、ρ表示）。

（3）被称物体质量m与浮体的圆柱体浸入水中深度h之间的关系式为m= （用h、S0、m0、ρ表示）。

（4）要使此“浮力称”能够达到最大称量值，使用前应在外筒中至少加入的水的质量为（用L0、S0、S、ρ表示）。

2．小明用玻璃杯、吸管、水等器材进行了如下实验，请你完成下列内容。（1）如图甲所示，把一根直吸管斜插入装有水的玻璃杯中，然后用手指堵住上端的管口，从水中提起吸管后发现吸管中有一段水柱，且水不会流下来，如图乙所示，这主要是由于水柱受到对它向上的作用。

（2）在吸管下端装入适量的钢珠，并用蜡封住吸管的下端使底部平整，然后让它竖直漂浮在水中，如图丙所示。

①测得吸管底面积为3×10﹣5m2，浸入水中的深度为8×10﹣2m，吸管受到的浮力为N．（g取10N/kg）

②小明利用此吸管制作简易密度计。根据图丙在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），若将该吸管放入某液体中，吸管浸入液体的深度为10cm．则在该处标记刻度线。小明的同学也用吸管制作了密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是。

A．换大的容器做实验B．换细的吸管制作密度计

C．换稍长的吸管制作密度计D．适当减小密度计的配重。

二．计算题（共2小题）

3．某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，可方便地称量物体的质量，其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2，小筒和秤盘总重为0.6N （1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是多少？

（2）如图甲，当秤盘上不放物体时，应在小筒A上距离小筒A底部cm 处标出该浮力秤的零刻度线

（3）如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1m，则此时小筒底受到水的压强是多大？小筒受到的浮力是多少？该物体的质量为多少？

4．科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系上一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里，如图所示。使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。

（1）石块的作用是什么？

（2）这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗？请证明

（3）经测量，该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm，当浮力秤中不放被测物时，水面所对位置为零刻度，根据图中标明的长度值，试通过计算说明1、2、3、4各刻度线所对应的质量值应分别标为多少克？（π取3.14，最后结果只保留整数部分）

三．解答题（共1小题）

5．曹冲称象是一个脍炙人口的经典故事。某科技活动小组受此启发，准备制作一个可以测量物体重力的“浮力秤”，装置如图所示。他们将作秤盘的空心国柱体竖直漂浮在水面上，此时秤盘与水面相交处标为“0牛”，然后在秤盘上放10 牛的物体，在秤盘与水面相交处标上“10牛”。小组同学对如何标记浮力秤上0～10牛的其他刻度有一番争论（如图）．

为此他们继续实验研究，在秤盘中分别加上不同重力的物体，测出水面离“0牛”刻度线的距离，如下表所示：

分析表中数据，得出的结论是 。 当水面离“0牛”刻度线3.5 厘米时，秤盘上所放的物体重为 牛。 以下两个小题中。请你选做一题：（g 取10牛/千克）

（1）当水面处于秤盘“0牛”刻度线位置时（如图甲），测得水面离秤盘底0.05 米，已知秤盘的底面积为200 厘米2．求秤盘受到的浮力是多少？

（2）当水面处于秤盘“10牛”刻度线位置时（如图乙），测得此时水面离秤盘底0.10 米，求秤盘底受到的水的压强是多少？

物重G （牛〕 0 2 4 6 8 10

水面离“0牛”刻度线的距离H （厘

米）

0 l 2 3 4 5

初中物理浮力培优组卷

参考答案与试题解析

一．实验探究题（共2小题）

1．【解答】解：

（1）当秤盘上不放物体时，由漂浮条件可得浮体所受到的浮力为：

F浮=G0=m0g=0.23kg×10N/kg=2.3N；

（2）当秤盘上不放物体时，根据阿基米德原理和漂浮条件可得：

F浮=ρgV排1=G0=m0g，

则圆柱体排开水的体积为：V排1=，

已知圆柱体的底面积为S0，则此时圆柱体浸入水中的深度：

h0===；

（3）当被称物体质量为m时，整体处于漂浮状态，则根据阿基米德原理和漂浮条件可得：

F浮′=ρgV排2=（m+m0）g，

即：ρgS0h=（m+m0）g，

整理可得：m=ρS0h﹣m0；

（4）要使此“浮力称”能够达到最大称量值，则圆柱体应刚好浸没（此时整体仍处于漂浮状态），且圆柱体的下表面刚好接触外筒的底部时，外筒中所加水的体积最小，如图所示：

则外筒中所加水的最小体积：V水=L0（S﹣S0），

由ρ=可得，外筒中所加水的最小质量为：m水=ρV水=ρL0（S﹣S0）。

故答案为：（1）2.3；（2）；（3）ρS0h﹣m0；（4）ρL0（S﹣S0）。2．【解答】解：

（1）当用手指堵住上端开口时，上端不再与大气相通，下端受到大气压的作用，所以水不会从下端流出，吸管中有一段水柱。

（2）①吸管浸在水中，排开水的体积：V排=Sh=3×10﹣5m2×0.08m=2.4×10﹣6m3

因此吸管受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10﹣6m3=2.4×10﹣2N。

②由于密度计不管是在水中还是在液体中，都是漂浮状态，

所以F浮水=F浮液=G，

设密度计的底面积为S，已知吸管浸入水中的深度为8cm，浸入液体中的深度为10cm，

则ρ水gSh水=ρ液gSh液，

即：1.0g/cm3×g×S×0.08m=ρ液×g×S×0.1m，

解得：ρ液=0.8g/cm3；