一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,两个相同的圆柱形容器被分别盛有甲、乙两种不同液体,液体对容器底部的压强分别为 p甲、p乙,现将两个体积相同的同样材质小球分别浸入这两种液体中,小球在图示位置静止,此时两液面刚好齐平,液体对容器底部压力的变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,下列关系式正确的是( )
A.p甲>p乙,ΔF甲>ΔF乙 C.p甲<p乙,ΔF甲<ΔF乙 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.p甲>p乙,ΔF甲=ΔF乙 D.p甲<p乙,ΔF甲=ΔF乙
将两个体积相同的材质相同的小球分别浸入这两种液体中,由图可知,甲中小球漂浮,则
ρ甲>ρ球
乙中小球悬浮,则
ρ乙=ρ球
故
ρ甲>ρ乙
由图可知
V排甲<V排乙
因为放入小球后液面相平,同时可知放入小球前液体的深度
h甲>h乙
所以,根据p=ρgh可知
p甲>p乙
两个体积相同的同样材质的小球,由m=ρV可知小球的质量相等,由G=mg可知小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即
ΔF甲=ΔF乙
故选B。
2.如图,小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )
A.浮力不变,压强不变 C.浮力变大,压强变大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据F浮?故选D。
B.浮力变小,压强变小 D.浮力变大,压强变小
?gV排可知,气泡的体积在变大,那么气泡受到的浮力也在变大;气泡的体积
变大,气体质量不变,那么气泡里面气体的压强在变小。
3.有一个实心物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为20N;当把物体
1体4积浸入水中时,测力计的示数为18N。把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( ) A.2N B.8N C.18N D.20N 【答案】B 【解析】 【分析】
本题考查浮力的计算。 【详解】
由题意知,G物=20N,F示=18N。由称重法,可知当物体
1体积浸入水中时,受到的浮力 4F浮=G物-F示=20N-18N=2N
根据阿基米德原理F浮=ρgV排得,此时物体排开水的体积
V排=而
F浮2N??2?10?4m3 33?g1.0?10kg/m?10N/kg1V物=V排,所以 4V物=4V排=8×10-4m3
当物体浸没时,浮力
F浮1=ρgV排1=ρgV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3=8N
物体浸没时,浮力小于物体的重力,所以静止时,物体下沉到水底,那么浮力为8N,故B正确,ACD都不正确。
故选B。
4.如图所示,烧杯中装有某种液体,A为圆柱形木块,静止时木块的下表面到液面的距离为h,再用外力F缓慢将木块A压入液体中到刚好浸没,下列说法不正确的是( )
A.不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态 B.木块A的密度大于液体的密度
C.将A压人液体的过程,容器底受到液体的压强将增大 D.将A压人液体的过程,力F不断增大 【答案】B 【解析】 【详解】
A.木块放入液体中,静止时木块的下表面到液面的距离为h,则可知:不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态,故A正确,不符合题意;
B.不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态,则由浮沉条件可知,木块A的密度小于液体的密度,故B错误,符合题意;
C.将A压入液体的过程,排开液体的体积增大了,液面上升,深度h变大,根据p=ρ液gh知容器底受到液体的压强将增大,故C正确,不符合题意;
D.将A压入液体的过程,所受浮力大小随物体排开液体的体积的增大而增大,重力不变,浮力和重力之差等于对A的压力F,所以力F不断增大,故D正确,不符合题意。 故选B。
5.如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m,用时3 s,工人的拉力为50 N,工人质量为50kg(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为
∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,η2,已知?∶1?2?4g取10 N/kg) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮,工人对地面的压力为F2.则( )
A.v1=1 m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.物体下降速度为
B.η1=62.5%。 C.F2 =525 N D.F浮=120 N
v?h3m?=1m/s t3s因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为
v1?4v物?4?1m/s?4m/s
故A不符合题意;
B.已知物体下降的距离为3 m,因为有4段绳子,所以绳子运动距离
s?4h?4?3m?12m
放绳子的做的有用功
W有用?Gh?160N?3m?480J
放绳子的做的总功
W总?Fs?50N?12m?600J
滑轮组的效率
?1?故B不符合题意;
W有用480J?100%??100%?80% W总600JCD.物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F?1(G?G)可得,动滑轮重力 n动G动?4F?G?4?50N?160N?40N
已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为
?2??1??80%?60%
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率
3434?2?W?有用F拉物hF拉物???60% W?总F拉物h?G动hF拉物?40N解得F拉物=60N;物体的重力为160N,根据公式可得
F浮=G?F拉物=160N-60N=100N
故D不符合题意;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得
4F绳?F拉物?G动
则人对绳子的拉力
11F绳?(F拉物?G动)?(60N?40N)?25N
44因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为
G人?m人g?50kg?10N/kg?500N
对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力
F支?G人?F绳?500N+25N=525N
因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N,故C符合题意。 故选C。
6.将体积相同的A、B两个小球分别放入甲、乙两种液体中,静止时A球漂浮,B球沉底,若两球所受浮力的大小关系为FA?FB,则不能得到的结论是( )
A.?乙??B 【答案】B 【解析】 【详解】
B.?A??B C.?甲>?乙 D.?A??甲
根据物体的沉浮条件,由图甲知,A球小漂浮在甲液体中,则
?A??甲
故D不符合题意,由乙图知,B球在乙液体中沉底,则
?B??乙
故A不符合题意;已知
FA?FB
即
?甲gVA排??乙gVB排
已知