难点4 浮力的动态变化-学年八年级科学上学期期中期末考点 .docx

难点4浮力的动态变化知识点回顾【知识点1】物体在弹簧测力计作用下，匀速浸入水中的动态变化1.如下图，物体在弹簧测力计下，逐步进入水中的三个阶段第一阶段：A-B：物体从高处慢慢进入水中，此时G邛弹，浮力为ON。第二阶段：B-C： B点时，物体刚接触液面，此时无浮力B-C过程中，排开水的体积增大，物体受到液体的浮力逐渐增大C点时，物体完全浸没在液体中，此时受到的浮力最大，弹簧测力计示数 最小第三阶段：C-D：从C点开始，物体完全浸没水中，此时不管物体下降的深度，物体受到的 浮力不变。【知识点练习】【例1】在弹簧测力计下挂一长方体物块，将物块从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高 度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中（如图甲），图乙是弹簧测力计示数产与物体卜降高 度力变化关系的图像，水的密度为l.0xl（）3kg/m3, g取10N/kg,忽略液面的变化，那么以下 说法中正确的选项是（）A.物体受到的最大浮力是5NB.物体刚浸没时下外表受到水的压力是9NC.物体的体积是4.OxlO'n?I）.物体刚浸没时下外表受到水的压强是8xlO'Pa排g所以，物体浸没在水中时，液体密度和排开水的体积不变，故所受浮力不变，即所受浮力 大小与水深无关。物体的体积上(1m) 3 =lm3物体在露出水面前排开水的体积T”二七物体在露出水面前受到水的浮力F涔二。次 gV持=1.0X10:, kg/m3 X10N/kgXlm:i =1X10' N(2)由图像知道，物体在露出水面前受到绳子的拉力是2X10'No(3)完全拉出水面时的拉力A3X104 N由睥知道，物体的质量姓以四竺1 = 3x1。，g 10N/kg物体的密度_ m _ 3x10* kg_ m _ 3x10* kg= 3xl03kg/m?(4)物体从刚要露出水面到完全拉出水面，所用的时间是40s-30s=10s通过的距离是1m,由u = ±知道，物体运动的速度是ts Im 八.，v =-=0. Im/st 10s由图乙知道，物体从湖底上升至.卜.外表到达水面用时30s,所以，物体静止在湖底时其上外表所处的深度/i=vt=O. lm/sX30s=3m所以，物体在水底时，上外表受到水的压强是p= P giT= 1. 0 X 10； kg/m' X 10N/kgX3m=3X 10' Pa8 .如图甲所示，圆柱形容器中盛有适量的水，其内底面积为lxl()2m2。弹簧测力计的卜端挂着一个正方体花岗岩，将花岗岩沉着器底部开始缓慢向上提起的过程中，弹簧测力计的 示数尸与花岗岩下底距容器底部的距离h的关系如图乙所示。求：(1)在花岗岩未露出水面前所受浮力；(2)花岗岩的密度；(3)从开始提起到花岗岩完全离开水面，水对容器底部减小的压强。甲乙【答案】(1) 2N； (2) 2.8xlO3kg/m3； (3) 200Pa【详解】解：(1)由图乙知，花岗岩在未露出水而前弹簧测力计的示数Fz=3.6N,花岗岩全部露出水面后弹簧测力计的拉力&=5.6N,那么花岗岩的重力G=F2=5.6N花岗岩在未露出水面前所受水的浮力F；产 G-F产 5.6N-3.6N=2N(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由F片pgV。可得，花岗岩的体积= 2x10 m32N1.0x103 kg / nx x 1 ON / kg花岗岩的质量=0.56 奴=0.56 奴G 5.6Nm =-=g 1 ON/依花岗岩的密度mP- - VmP- - V0.56 依2x10-4m3= 2.8xl03/m3(3)从开始提到花岗岩完全离开水面时，水面卜降的高度=0.02 m水对容器底部减小的压强p=p 4g=lx103kg/m3xl0N/kgx0.02m=200Pa9 .如下图，在一个装满水的容器中，轻质弹簧的一端连着小球，另端固定在容器底 部。小球的体积为5xl()4m3,小球静止时受到弹簧对它向下的拉力，拉力大小为2N。 求：(1)此时小球所受的浮力是多少N：(2)该小球的密度是多少kg/rrP；(3)假设地球上所有物体重力均减半，即&变为5N/kg,水的密度不变，那么弹簧的长度会如何变？请说明理由。【答案】(1) 5N； (2) 0.6xl03kg/m3； (3)变短，理由见解析【详解】解：(1)由阿基米德原理可得，小球所受的浮力是与松朝中到侬永政500 10 m =5N6 3(2)对小球受力分析可知，小球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及拉力的作用, 因此有七=%+G即5N=2N+G解得，G=3N,因此小球的质量为G_gG_g3N10N/kg=0. 3kg小球的密度是0.3kg500? Iff0.3kg500? Iff=0.6? 103kg/m3(3)如果地球上所有物体重力均减半，即小球的重力为G=1.5N,小球所受的浮力为月？松颂壮3邮gib m上2.5N对小球受力分析可得，此时弹簧对小球的拉力为K. =F. -Gf = 2.5N-1.5N= 1N因为弹簧的拉力随弹簧被拉伸长度的增加而增加，因此弹簧长度比之前短了。【答案】C【详解】A.由图像可知，当力4cm时，弹簧测力计示数为9N不变，此时物体在空气中，由二力平衡条件可知，物体重力为G = / = 9N当/小班由时、弹簧测力计示数为5N不变，此时物体浸没在水中受到的浮力最大，那么物体 受到的最大浮力a=G-尸= 9N-5N = 4N故A错误；B.物体刚浸没时上外表受到水的压力为零，由浮力产生的原因是七 =%上-%下可得，下外表受到水的压力为%上=4+%下=0=4N故B错误；C.因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以由£?二8%：可得，物体的体积为 V = Kit = "- =：= 4x10 4m3 故 C 正确.P 水g 1.0xl03kg/m?xl0N/kguD.由图乙可知，物体从/2 = 4cm时卜.外表与水面接触，到" = 8cm时刚好浸没，忽略水面的变化，那么物体的高度为H=4cm = 0.（）4rn物体刚浸没时下外表受到水的压强P = %期=LOxlkg/m3 xlON/kgx 0.04m = 400Pa故D错误。【知识点2】物体向上漂浮的动态变化1.如下图，物体在弹簧测力计下，逐步离开水中的三个阶段第一阶段:A-B：第二阶段:B-C：B点时，物体上外表刚接触液面,此时浮力不变，为整个过程的最大值C-C过程中，排开水的体积减小,C-C过程中，排开水的体积减小,物体受到液体的浮力逐渐减小C点时，物体完全脱离在液体中,C点时，物体完全脱离在液体中,此时浮力为0,弹簧测力计示数最大，最第三阶段:C-I）：第三阶段:C-I）：力。【知识点练习】大为物体的重力从C点开始，物体完全浸没水中，此时不管物体上升的高度，物体不受浮【例2】假设某水库要在湖面上修建一座大桥，图甲是使用吊车将湖底圆柱形石柱吊起的示意图：在整个吊起过程中，石柱以0. lm/s的速度匀速上升，图乙是钢丝绳的拉力厂随时间£变化的图像（从湖底吊起），片0时刻吊车开始起吊石柱（忽略水的阻力），求:FN090100 120 s甲乙(1)湖底的深度是多少？(2)湖底受到水的压强多大？(3)石料浸没时受到的浮力多大？(4)石料的密度是多少？【答案】(DlOm： (2) 1X 105Pa； (3)800N； (4)3. 75X10:,kg/m3【详解】(1)湖底的深度为= v/ = O.lnVsx 100s = 10m(2)湖底受到的压强为 p = pgh = M O' kg/m3 x 1 ON/kg xlOm = lxlO5Pa(3)由图可知，当石块完全离开水中时，拉力等于重力，即 = G = 1400N石料浸没时受到的浮力F；.? = G - F' = 3(X)ON-22(X)N = 8(X)Np：8(X)N由七二外人可得，石料的体积为% =彘.kg/m； x lON/kg = %叱由G = ?g可得,石料的质量为? = £ = '黑= 300kgm 300kg故石料的密度为片滔7=3.75 xlO3 kg/m3难点练习1 .用弹簧测力计悬挂一圆柱体，将该圆柱体从液面开始缓慢浸入水中，如图甲所示。弹簧 测力计的示数分与圆柱体下外表到水面距离力的变化关系如图乙所示。求：(夕Q1.0X 103kg/m3, g取 1 ON/kg)(1)圆柱体的质量； (2)圆柱体的体积； (3)圆柱体的密度。【答案】（1） 0.6kg； （2） 2X10 W； （3） 3X103kg/m3【详解】（，6 （1）由图乙可知，圆柱体的重力06N,圆柱体的质量? = =0-6kgg 1 ON/kg（2）由图乙可知，圆柱体浸没在水中时，弹簧测力计的示数/产仆，圆柱体的体积V = Vn=&='I% =,6N-4N=2xl0-4m3。水gP水g1.0x10 kg/m xlON/kg（3）圆柱体的密度夕= ?=）；管，=3xlO3kg/m，V 2x10 m.如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓慢下降，直至将圆 柱体全部浸入水中，整个过程中弹簧测力计示数/与圆柱体下降高度力变化关系的图像如 图乙所示，g取10N/kg,以下说法错误的选项是（）乙A.圆柱体受到的重力是9NB.圆柱体的密度是L 2x12kg/n?C.圆柱体受到的最大浮力是6ND.当圆柱体刚好全部浸没时，下外表受到水的压强为400Pa【答案】B【详解】为了便于分析，给线段标上人从a 四个点，如以下图，根图像分析如下:A.由图像可知，当/尸0时，弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知G = %=9N,故A正确，A不符合题意；B.图像中段是圆柱体完全浸入水中的情况，此时圆柱体受到的拉力为3N,那么圆柱体受至ij 的浮力 % = G - F=9N-3N=6N&6N.,物体的体积/ = % = j-=仆抽 / 3 CZ/V =6X10 m 液 g 1x10 kg/m x 1 ON/kg物体的质量，= ? =正鼠=0-9kg那么圆柱体密度%）=旨=/篝T = L5xlO'kg/m',故B错误，B符合题意； 物C.由图像曲段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变，受到的浮力不再改变，那么圆 柱体受到最大的浮力七=G-尸= 9N-3N=6N,故C正确，C不符合题意；D.由图知物体下降高度到4cm时，下外表接触水面，下降8cm时圆柱体刚好浸没水中，此 时圆柱体下外表距水面距离是4cm,那么下外表受到水的压强p = p/?=lxlO?kg/m3xl0N/kgx4xl0-2m=400Pa ,故 D 正确，D 不符合题意。3.被誉为世界桥梁建设奇迹的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车运营，图甲是建 设过程中用钢索拉着实心长方体建筑材料沿竖直方向、以0. 4m/s的速度匀速下降的情景。 图乙是建筑材料下沉到水底之前钢索对它的拉力产随时间£变化的图像，片0时开始投 放，片25s时投放结束。P1.0X10:lkg/m3, g取10N/kg,水的阻力可以忽略不计，求： （1）长方体建筑材料完全浸没在水中时所受的浮力； （2）长方体建筑材料的密度；（3）投放结束时长方体建筑材料顶部受到水的压强。【答案】（1） 2X10'N； （2） 1.5X103 kg/m3； （3） 4X101 Pa【详解】解：（I）由图乙可以看出，当时间为片15s时，浮力大小不再改变，此时建筑材 料完全浸没在水中，此时受的浮力F沪G- '尸3X10W- 1X1O%=2X1ON（2）由尸行og心得建筑材料的体积2m2m2x104N。水 g 1.0 x 103 kg/m3 x 1 ON/kg由图乙可知，建筑材料的重力R3X10'N,由得建筑材料的密度得建筑材料的密度件=/=10N/kgx2m =L5X，°3 kg/m（3）由图乙读出建筑材料完全在水中下落的时间525s - 15s=10s由-=±得顶部到水面的深度 t/f vt=O. 4m/s X 10s=4m顶部受到水的压强p=Pg/FlX103 kg/m3X10 N/kgX4m=4X10' Pa4 .如图甲所示，弹簧测力计下挂一长方体物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某 一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中；图乙是弹簧测力计示数尸与物体下降高度力 变化关系的图象。液面变化忽略不计，那么以下说法中正确的选项是（）甲甲乙物体的底面积为200cmJ物体的密度是3Xl（）3kg/n?当/F7cm时，物体下外表受到水的压力是8N当斤9cm时，物体上外表受到水的压力为10NA.只有和B.只有和 C.只有和【）.只有和【答案】C【详解】当高度人在03cm时，物体受重力和拉力，重力的大小等于拉力，故物体重 12N,当当高度力在37cm时，物体慢慢浸入，拉力变小，直到/=7cni时，刚好浸没，此时 的拉力为4N,物体的高度为4cm,浸没时物体所受的浮力为Fr. =G-F=12N-4N=8N物体的体积为% = %=* =8xl04m3 = 800cm"pg lxl（）-kg/n?xlON/kg物体的底面积为S坛二吟匚200cm?心 4cm故正确；物体的质量是G为12Nm= = 1.2kg“g 1 ON/kg物体的密度是夕的= ； =1.5x1 Okg/m1 物 58xl0m3&故错误;当/F7cm时，物体刚好浸没，物体下外表受到水的压强是Pi = 0遥九=1x10'kg/m'x 1 ON/kgx4xl0 2cm=400Pa当足7cm时，物体下外表受到水的压力是F = plS= 400Pa x 200x10 m2 = 8N故正确；当加7cm时，物体上外表刚好与水平相平，当/尸9cm时，物体上外表离水面的深度为2cm,受到水的压强为p2 = p水gk=1x103kg/in,x 1 ON/kgx2x10 2m=200Pa当/f9cri时，物体上外表受到水的压力是F = p2s物=200Pa x 200x10 m2 = 4N故错误。应选C。5 .（多项选择）将一圆柱形木块用细线栓在容器底部，如图甲所示容器中开始没有水，往容器 中逐渐加水至如图乙所示位置，在这一过程中，木块受到的浮力随容器中水的深度的变化 如图丙所示，那么由图象丙得出的以下信息正确的选项是（）A.木块所受重力为10NB.木块的底面积为100cm-C.细线对容器底部的最大拉力为6N I).木块的密度为0.6xl0：'kg/m3【答案】BD【详解】A.由图像可知，当容器中水的高度为6cm12cm时，木块处于漂浮状态，受到的 浮力和重力相等，因此木块的重力为6N,故A错误；B.由图像可知，当木块刚好漂浮时，木块被淹没的高度为6cm,此时木块受到的浮力为6,由修=夕水水gS/?可知木块的底面积为S =*a 6N= 0.0Im2 = 100cm2, 故 B 正确；p水gh 1x10 kg/m x I ON/kg x0.06mC.细线对容器底部的最大拉力 =G = 10N-6N=4N,故C错误；I).由图像可知，木块全部淹没受到的浮力为10N,由耳女=。水8%可知，木块的体积10NlxlO?kg/mJxl ON/kg10NlxlO?kg/mJxl ON/kg= 10-3n?G 6N那么木块的密度巴=£ =%喔=0.6x Ukg/n?,故0正确。V V 10-3/66.如图甲所示，一个边长为1m的正方体静止在底面积为2/容器底部，上外表离水面深 度为人现用一根粗细和重力不计的绳子，将该物体从水底竖直向上拉，直至完全拉出水 面，在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动，拉力的大小随时间变化的关系如乙图所 示，以下说法中不正确的选项是()甲乙A.物体在露出水面前受到水的浮力是10'NB.物体在露出水面前受到绳子的拉力是2X 10'NC.正方体提出后水对容器底部的压力是4 X10，D.物体在水底时，上外表受到水的压强是3X10Pa【答案】C【详解】A.正方体浸没在水中受到的浮力6 =P水 gV = lxio3 kg/m3 X1 ON/kg xlm3 = lx104N故A正确，不符合题意；B.物体在露出水面前做匀速运动，处,平衡状态，那么小+ F浮=G 由图乙可知，物体拉出水面后绳了的拉力等于物体的重力G = 3xlO4N所以/=G-&=3x104N-104N = 2x10“N,故B正确，不符合题意；C.从上外表离开水面到下外表离开水面用时10s,所以运动速度为i，= ± =)F = O.lm/s t 10s上外表从水底上升至外表用时30s,所以物体距水面深度 = i = O.lm/sx3Os = 3m此时水的深度 =1 m+/? = 1 m+3m = 4m正方体排开水的体积 =V = lm'排开水的高度/?' =5 =瞿=05mS容 2m-正方体拉出水面后，水的深度M = h-” = 4m-0.5m = 3.5m水对容器底的压强p = pg"' = k#M0710N/M 3.5m x3.5 ie Pax 4由=(可得，水对容器底的压力F = S = 3.5xlO4Pax2m2=7x10N,故C错误，符合题 3思；D.物体在水底时，上外表距水面。=3m,受到水的压强=P皿=上的m10?10用蜂3m >10Pax 4,故D正确，不符合题意。应选Co7.如图甲所示，一个边长为1m的正方体静止在湖底，上外表离水面深度为瓦现用一根 轻质细绳(绳子的粗细和重力均不考虑)均匀用力将该物体从水中竖直向上拉，在整个拉 动过程中物体始终保持匀速运动，其中拉力尸的大小随时间才变化的关系如图乙所示。(取 度 10N/kg,0 行IXlO'kg/n?)求：(1)物体浸没在水中时，所受浮力大小与水深 (选填“有关”、“无关”或“随深度的增大而增大”)，物体在刚要露出水面时，所受到水的浮力是多少N? (2)物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少N? (3)物体的密度是多少kg/m” (4)物体在水底时，上外表受到水的压强是多少Pa? 【答案】无关；1X10%；2X10加；3X10'kg/nA3X101Pa【详解】(1)由阿基米德原理知道,