浮力专题练习

浮力练习
第1节认识浮力阿基米德原理
1. (2022宁波改编)如图为中国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇在营地升空前体积达9 060 m3的情景，已知海拔4 300 m处的空气密度约为0.8 kg/m3.此时浮空艇受到的浮力大小约为
________N．(g取10 N/kg)
第1题图
2. (2022安徽黑白卷)已知某小球的重力为5 N，将该小球悬挂在弹簧测力计下并浸在密度为1.1×103 kg/m3的盐水中，此时弹簧测力计的示数为2.8 N，则该小球排开盐水的体积为
________cm3.(g取10 N/kg)
3. (2020台州)下图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程，其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是()
第3题图
A．①→②B．②→③C．③→④D．④→⑤
4. (2022成都A卷)“奋斗者”号深潜器坐底10 909米，创造了中国载人深潜新纪录．喜欢动手的小文制作了一个深潜器模型，用弹簧测力计测量它受到的浮力．先测出它的重力为G，然后将模型浸没于水中静止(如图所示)，弹簧测力计受到的拉力为F，模型所受的浮力为F 浮．则下列说法正确的是()
第4题图
A. 拉力F与重力G是一对平衡力
B. 模型所受浮力大小F浮＝G－F
C. 模型从图示位置下移，浮力变大
D. 将模型逐渐提离水面，拉力不变
5. 如图所示，一边长为10 cm的实心正方体悬浮在某液体中，已知h1＝10 cm，其上表面
受到液体向下的压力F1＝8 N(g取10 N/kg)，求：
第5题图
(1)液体的密度；
(2)正方体下表面受到液体的压强；
(3)正方体受到的浮力．
拔高题
6. (2021福建)如图，将一边长为10 cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中．木块静止时露出液面的高度为2 cm，液面比放入前升高1 cm，容器底部受到液体的压强变化了80 Pa，则木块底部受到液体压强为______Pa，木块受到的浮力为______N．
第6题图
第2节物体的浮与沉平衡法计算浮力
基础题
1. (2022包河区一模)如图所示，将一个质量为60 g的鸡蛋轻轻放入盛有适量盐水的玻璃杯中，鸡蛋最终漂浮在盐水中保持静止状态，已知玻璃杯中盐水的密度为1.2×103 kg/m3，则此时鸡蛋所排开的盐水体积为______cm3．
第1题图
2. (2021自贡)将重为7 N的物体放入盛水的容器中，物体漂浮在水面上且溢出3 N的水，物体受到的浮力()
A. 一定等于3 N
B. 一定等于7 N
C. 可能等于3 N
D. 可能等于4 N
3. (2022北京)甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示．将它们浸没在水中释放，在其稳定后，三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙．下列判断正确的是()
A. F甲>F乙>F丙
B. F乙>F甲>F丙
C. F丙>F乙>F甲
D. F甲>F丙>F乙
4. (2022临沂)线上教学期间，居家学习的小明进行实验探究：将水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水，把两个质量相同的小球分别放入两杯中，两小球静止时如图所示，则()
第4题图
A. 甲杯中溢出水的体积小
B. 乙杯中小球所受浮力大
C. 甲杯底部受到水的压强小
D. 两杯对桌面的压强一样大
拔高题
5. (2022烟台)在物理做中学实践活动中，某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上，并探究橡皮泥“船”的装载能力．他们用一块体积为20 cm3的橡皮泥做成一只“船”，放入水中漂浮，试着向其中添加物体，发现最多只能装载25 g的物体，如图所示．查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103 kg/m3.已知水的密度为1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：
第5题图
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少？
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少？
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力，请你帮助他们提出一条合理化的建议．
易错强化
(2021昆明)一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置，处于静止状态(如图所示)．现用手轻轻向下推一下气球，那么手离开气球后，气球和铁块的运动情况是()
A. 加速向下运动
B. 匀速向下运动
C. 减速向下运动
D. 仍然处于静止状态
第3节密度、压强、浮力综合计算
基础题
1. 一题多设问(2022庐阳区二模)如图所示，底面积为100 cm2的溢水杯注满了水．将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中．木块静止时漂浮在水面上，溢水杯旁的小杯对水平桌面的压力增加了0.75 N．已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.试计算：
第1题图
(1)木块受到的浮力；
(2)木块的密度．
拓展设问
(3)木块下表面受到水的压强．
2. 一题多设问(2021安徽定心卷)将底面积S＝3×10－3 m2，高h＝0.1 m的铁制实心长方体，轻轻地放入水槽中，使它静止于水槽底部，如图所示，此时槽中水深h1＝0.3 m，已知ρ铁＝7.9×103 kg/m3，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.长方体的底面与水槽的底部不密合，求：
第2题图
(1)水对长方体底部的压强p1；
(2)长方体受到的浮力F浮；
(3)若长方体的底面与水槽的底部密合，求长方体对水槽底部的压强p2.
拓展设问
(4)长方体底面与水槽的底部不密合时，水槽对长方体的支持力F支．
3. 一题多设问(2022合肥45中模拟)如图所示，体积为500 cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中，细线对木块的拉力为2 N，此时水的深度为20 cm.(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g ＝10 N/kg)，求：
第3题图
(1)水对容器底的压强；
(2)木块受到水的浮力；
(3)木块的密度；
(4)(选做)若剪断细线待木块静止后，试推导出木块浸入水中的深度与木块高度之比(水的密度用ρ水表示，木块的密度用ρ木表示)．
拔高题
4. (2022包河区寿春中学一模) 如图所示，是汽车从湖中打捞重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定v＝0.2 m/s的速度向右运动．图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力F随时间变化的图像．设t＝0 s时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮间的摩擦，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3.求：
第4题图
(1)圆柱形重物在露出水面之前所受到的浮力；
(2)圆柱形重物的密度；
(3)(选做)圆柱形重物未露出水面前，水对湖底的压强(设整个过程中，湖水深度不变)．
微专题5大单元综合——叠加体模型
一层模型应用
1. 如图所示，物体A重5 N，物体B重20 N，A、B在水平向右的拉力F＝10 N的作用下做匀速直线运动，则物体B受到水平地面的摩擦力为________N.
第1题图
变式改变受力物体
如图所示，物体A重5 N，物体B重20 N，A、B在水平向右的拉力F＝10 N的作用下做匀速直线运动，则物体B受到水平地面的摩擦力为______N，A与B之间摩擦力大小为______N.
变式题图
2. (2021包河区一模)如图所示，在水平拉力F＝10 N的作用下，木板甲在水平地面上向右做匀速直线运动，同时木块乙相对于地面保持静止，如果木板甲受到水平地面的滑动摩擦力大小为6 N，不计空气阻力，则弹簧测力计的示数为______N．
第2题图
3. A、B两个实心正方体的质量相等，棱长之比L A∶L B＝1∶2，则：
第3题图
(1)若按甲、乙两种不同的方式，分别将它们叠放在水平地面上，如图所示，则地面受到的压力之比F甲∶F乙＝________．
(2)若按甲、乙两种不同的方式，分别将它们叠放在水平地面上，如图所示，则地面受到的压强之比p甲∶p乙＝________．
4. (2022安徽黑白卷)装有适量水的平底圆柱形容器放置在水平桌面上，重为6 N的物体B 叠放在体积为500 cm3、重为3 N的木块A的正上方，将其整体放入容器的水中，静止时的状态如图所示，则物体B受到的浮力为______N．(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
第4题图
5. (2021蜀山区一模)如图所示，长方体A、B叠放在水平地面上保持静止，下列说法正确的是()
第5题图
A. B对地面的压力等于B受到的重力
B. A对B的压力就是A的重力
C. B所受的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
D. A所受的重力和B对A的支持力是一对平衡力
6. 在水平地面上放置一个长木板B，木板B上方放置一个木块A，木块A与木板B受拉力的情况如图所示，此时，木块A向左做匀速直线运动，而木板B保持静止状态，下列说法正确的是()
第6题图
A. 木块A受到的合力是4 N
B. 木块A受到的摩擦力大小是4 N
C. 木板B受到地面的摩擦力大小是6 N
D. 木板B受到的摩擦力方向均向左二层模型建构
7. (2022无锡改编)北京2022年冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛中，中国组合隋文静、韩聪完美发挥，摘得冠军，如图所示是比赛中的一个场景，隋文静的质量为38 kg，韩聪的质量为62 kg.保持图中姿势静止时，若韩聪脚底冰刀与冰面的总接触面积为10 cm2，韩聪对地面的压强为________Pa.
第7题图
8. 电动平衡车是一种时尚代步工具．当人驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时(忽略空气阻力)，下列说法正确的是()
第8题图
A. 平衡车给地面的压力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
B. 平衡车给地面的压力与地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
C. 平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D. 人受到的重力与平衡车对人的支持力是一对相互作用力
9. (2022包河区三模)探究“影响滑动摩擦力大小的因素”时，采用如图所示的实验装置．用弹簧测力计缓慢拉着木块使放置在木块上表面的砝码随木块一起沿水平地面做匀速直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
第9题图
A. 木块所受到的重力与水平地面对木块的支持力是一对平衡力
B. 砝码对木块的压力与水平地面对木块的支持力是一对相互作用力
C. 放置在木块上表面的砝码受到木块对其施加的水平向左的摩擦力
D. 木块受到水平地面的摩擦力与弹簧测力计对木块拉力是一对平衡力
10. (2022荆门)电动清扫车以其环保，高效等优点，在我市卫生城市创建中大显身手，通过查阅资料了解到如图所示的清扫车质量为840 kg.(g 取10 N/kg)
第10题图
(1)若清扫车停在水平路面上时，轮胎与路面总接触面积为0.04 m 2，清扫刷与路面不接触，则清扫车对路面的压强为多少？
(2)若清扫车行驶5.4 km 所用时间为15 min ，则清扫车的平均速度为多少？
(3)若环卫工人质量为60 kg ，驾驶清扫车沿水平路面以18 km/h 的速度做匀速直线运动，清扫车所受阻力为总重力的0.04倍，牵引力的功率为多少？
第1节 认识浮力 阿基米德原理
1. 72 480
2. 200
3. A
4. B
5. 解：(1)根据p ＝F S 得，正方体上表面受到的压强p 上＝F 1S
＝
8 N 100×10－4 m 2
＝800 Pa 再根据液体压强公式p ＝ρgh 可得ρ液＝p 上gh 1 ＝800 Pa 10 N/kg ×0.1 m ＝0.8×103 kg/m 3
(2)正方体下表面受到液体的压强p 下＝ρ液gh 2＝0.8×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.2 m ＝1 600 Pa
(3)根据阿基米德原理，正方体受到的浮力F 浮＝ρ液gV 排＝0.8×103 kg/m 3×10 N/kg ×103×10－6 m 3＝8 N
6. 640 6.4
第2节 物体的浮与沉 平衡法计算浮力
1. 50
2. B
3. B
4. D
5. 解：(1)橡皮泥浸没在水中时，V 排＝V ，所以橡皮泥所受的浮力F 浮1＝ρ水gV ＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×20×10－
6 m 3＝0.2 N (2)由ρ＝m V
得，橡皮泥的质量为m ＝ρV ＝1.5×103 kg/m 3×20×10－6 m 3＝0.03 kg 橡皮泥受到的重力G ＝mg ＝0.03 kg ×10 N/kg ＝0.3 N
物体的重力G 物＝m 物g ＝0.025 kg ×10 N/kg ＝0.25 N
橡皮泥“船”满载时受到的浮力大小为F 浮2＝G ＋G 物＝0.3 N ＋0.25 N ＝0.55 N
(3) 将橡皮泥“船”做得薄一些，增大排开水的体积
易错强化 A
第3节 密度、压强、浮力综合计算
1. 解：(1)溢水杯旁的小杯对水平桌面的压力增加了0.75 N ，即溢出的水的重力为0.75 N ，则小木块排开水的重力为G 排＝0.75 N ，根据阿基米德原理可得，木块所受的浮力为F 浮＝G 排＝0.75 N
(2)因为木块在水中漂浮，所以木块的重力大小为G 木＝F 浮＝0.75 N ，则木块的质量为m 木＝G 木g ＝0.75 N 10 N/kg
＝0.075 kg 木块为正方体，所以木块的体积V 木＝(0.05 m)3＝1.25×10－4 m 3，则木块的密度为ρ木＝m 木V 木 ＝0.075 kg 1.25×10－4 m 3 ＝0.6×103 kg/m 3 (3)方法一：由于F 浮＝F 向上－F 向下＝0.75 N ，且木块漂浮在水面上，即F 向下＝0 N 所以木块下表面受到的压力为F 向上＝F 浮＝0.75 N
木块下表面受到的压强为p ＝F 向上S ＝0.75 N 0.002 5 m 2
＝300 Pa 方法二：木块排开液体的体积为V 排＝F 浮ρ水g ＝0.75 N 1.0×103 kg/m 3×10 N/kg
＝7.5×10－5 m 3 木块浸入水的深度为h ＝V 排S ＝7.5×10－5 m 3
（0.05 m ）2
＝0.03 m 木块下表面受到水的压强为p ＝ρgh ＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.03 m ＝300 Pa
2. 解：(1)长方体的底部所受的压强p 1＝ρ水gh 1＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.3 m ＝3×103 Pa
(2)由题意可知V 排＝V 物，所以长方体受到的浮力F 浮＝ρ水gV 排＝ρ水gV 物＝1.0×103 kg/m 3×10
N/kg ×3×10－
3 m 2×0.1 m ＝3 N
(3)若长方体的底面与水槽的底部密合，长方体上表面受到水的压强p 上＝ρ水g (h 1－h )＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×(0.3 m －0.1 m)＝2 000 Pa
长方体上表面受到水的压力F 压＝p 上S ＝2 000 Pa ×3×10－3 m 2＝6 N
长方体的重力G ＝ρ铁V 物g ＝7.9×103 kg/m 3×3×10－3 m 2×0.1 m ×10 N/kg ＝23.7 N 长方体对水槽底部的压力F ＝G ＋F 压＝23.7 N ＋6 N ＝29.7 N
长方体对槽底的压强p 2＝F S ＝29.7 N 3×10－3 m 2
＝9 900 Pa (4)长方体底面与水槽底部不密合时，对长方体受力分析，有G ＝F 浮＋F 支
故F 支＝G －F 浮＝23.7 N －3 N ＝20.7 N
3. 解：(1)水对容器底的压强p ＝ρ水gh ＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×0.2 m ＝2 000 Pa
(2)木块受到水的浮力F 浮＝ρ水gV 排＝1.0×103kg/m 3×10 N/kg ×500×10－6 m 3＝5 N
(3)木块静止时处于平衡状态，由力的平衡条件可得，木块受到竖直向上的浮力大小等于自身重力和绳子拉力之和，故木块的重力G 木＝F 浮－F 拉＝5 N －2 N ＝3 N
由G ＝mg 可得，木块的质量m 木＝G 木g ＝ 3 N 10 N/kg
＝0.3 kg 木块的密度ρ木＝m 木V ＝0.3 kg 500×10－6 m 3 ＝0.6×103 kg/m 3 (4)由于G 木<F 浮，则木块最终漂浮在水面上，受到的浮力大小等于木块的重力大小，有F 浮′
＝G 木，即ρ水gV 排＝ρ木V 木g ，推导出V 排V 木 ＝ρ木ρ水 ，又因为V ＝Sh ，得出 Sh 深Sh 木 ＝ρ木ρ水 ，即h 深h 木
＝ρ木ρ水
4. 解：(1)根据题意及图像乙可知，重物的重力G ＝4 000 N ，重物露出水面前，汽车的拉力F A ＝3 500 N ，由称重法可知，重物浸没时受到的浮力F 浮＝G －F A ＝4 000 N －3 500 N ＝500 N
(2)由G ＝mg 可得，重物的质量m ＝G g ＝4 000 N 10 N/kg
＝400 kg ； 由F 浮＝ρ水gV 排可知，重物的体积V ＝V 排＝F 浮ρ水g ＝500 N 1.0×103 kg/m 3×10 N/kg
＝0.05 m 3； 圆柱形重物的密度ρ＝m V ＝400 kg 0.05 m 3 ＝8×103 kg/m 3 (3)重物上升到上底面与水面相平时，重物下底面距湖底的高度h 1＝v t 1＝0.2 m/s ×50 s ＝10 m ； 由图像可知，重物从上底面与水面相平上升到下底面与水面相平时，所用时间t 2＝60 s －50 s ＝10 s
此过程上升的距离恰好等于重物的高，即h 2＝v t 2＝0.2 m/s ×10 s ＝2 m
则湖水的深度h ＝h 1＋h 2＝10 m ＋2 m ＝12 m
水对湖底的压强p ＝ρ水gh ＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg ×12 m ＝1.2×105 Pa
微专题5 大单元综合——叠加体模型
1. 10 【变式】10 10
2. 4
3. (1)1∶1 (2)1∶4
4. 4
5. D
6. D
7. 1×106
8. B
9. D
10. 解：(1)清扫车对路面的压力为F ＝G ＝mg ＝840 kg ×10 N/kg ＝8 400 N
清扫车对路面的压强为p ＝F S ＝8 400 N 0.04 m 2
＝2.1×105 Pa (2)由v ＝s t 可得，清扫车的平均速度为v ＝s t ＝5.4 km 1560 h ＝21.6 km/h ＝6 m/s (3)环卫工人与清扫车的总重力为G 总＝m 总g ＝(840 kg ＋60 kg)×10 N/kg ＝9 000 N 清扫车匀速直线运动时受到的牵引力为F ′＝f ＝0.04G 总＝0.04×9 000 N ＝360 N
因为v ′＝18 km/h ＝5 m/s 所以牵引力的功率为P ＝F ′v ′＝360 N ×5 m/s ＝1 800 W。