上海初中物理竞赛浮力专题.pdf
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1、耐思教育浮力问题一1测定血液的密度不用密度计(因为这样做需要的血液量太大),而采用巧妙的办法:先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液,然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间,就能判断血液的密度。其根据是:A帕斯卡定律B液体内同一深度各方向压强相等C物体的浮沉条件D血滴上部所受硫酸铜溶液的压强等于下部所受硫酸铜溶液的压强答:()思路点拨若血滴所悬浮在某硫酸铜溶液中,则由物体的浮沉条件知此时血滴所受浮力应刚好等于它排开的硫酸铜溶液的重量,血滴排开硫酸铜溶液的体积就与其自身体积相等,可见血滴所受浮力大小就等于与其自身等体积的硫酸铜溶液的重量,由于血滴
2、处于悬浮状态,其所受浮力大小应与其自身重力大小相等所以血滴的重力就和与它等体积的硫酸铜溶液的重力相等,故得此时两者的密度相等由上可见,血滴在哪个管中能悬浮,则血滴的密度就和该管中硫酸铜溶液的密度相等以上是根据物体的浮沉条件而得出结论的答案:C 2 儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包缝在背心上。使用时,穿上这种“救生衣”,泡沫塑料位于人的胸部。为确保人的安全,必须使人的头部露出水面儿童的体重约为 300N,人的密度约为l.06 103kg/m3,人的头部体积约占人体总体积的十分之一,泡沫塑料的密度约为10kg/m3,则此儿童使用的“救生衣”的最小体积为 _。思路点拨设此儿童体积为
3、V1,密度为 1,水的密度为,所需泡沫塑料的最小体积为V2,密度为2则此儿童使用由这一最小体积的泡沫塑料构成的救生衣游泳时,可以漂浮于水面上使其头部刚好露出水面,此时应有此儿童和泡沫塑料块的总重力与儿童和泡沫塑料块所受到的总浮力相等,即浮FGG21由阿基米德原理有gVVgVF排浮)109(12即gVVgVgV)109(12221112221110101010VVVV11333121216.0)10101(1010191006.110)(10910VVVV而该儿童的体积为323311088.28.91006.1300mmgGV故得泡沫塑料块的最小体积为33322106.41088.216.0mm
4、V答案:4.610-3m3 耐思教育浮力问题二1我们发现:在抗洪抢险中,大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”,这种“背心”的主要作用是:A能阻碍热传递,从而可以抵御风寒B跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力,起保护作用C不同的背心反射不同颜色的光,便于识别D以上说法都不对思路点拨抗洪救灾中,大堤上许多人都穿着厚厚的“背心”,这些背心的主要作用不是题述的几条,而是为了起保障安全的作用,即万一人落水而遇到危险时,这些背心可使人浮在水面而不至沉入水中这些背心内部都充有密度很小的物质(如泡沫塑料等),由此它们掉入水中时,能提供足够的浮力以使与之相连的物体不至沉没入水中答案:D 2已知空气的密度为1.2
5、9kg/m3,人体的平均密度与水的密度相当。质量为60kg 的人在空气中受到的浮力大约是_N。思路点拨人在空气中,人体外表各部分都与空气接触而受到空气的压力,类似于在液体中,这些压力也会总合地对人形成一个向上的浮力由于形成机制的类似,所以也可以借助于阿基本德原理来求这一浮力的大小答案:人的体积的大小为人人人人人mmV根据阿基米德原理,可得人所受空气浮力大小为NNgmgVF76.08.96010129.13人水空空人浮即一个质量为60kg 的人在空气中时受到空气的浮力大小约为0.76N耐思教育浮力问题三1.1978 年夏天,法国、意大利、西班牙等国的科学工作者曾乘坐容积为3.3 万 m3的充氦气
6、球升入高空。如果气球本身所受的重力(不包括里面的氦气)是它在低空所受浮力的1/4,气球在低空飞行时可吊起最重物体的质量是_kg。(常温时一个大气压下空气的密度是 1.29kg/m3,氦气的密度是0.18kg/m3)思路点拨由阿基米德原理,气球在低空所受浮力的大小为gVF空排浮则气球本身重力为gVFG空排浮自4141设气球在低空飞行时可吊起最重物体的质量是m,则由此时气球的受力平衡应该有mgGGF氦自浮即mggVgVgV氦排空排空排41kgkgVm44106.2)18.029.14129.1(103.3)41(氦空空排答案:2.6 104 耐思教育浮力问题四1.节日里氢气球飘向高空,越来越小,逐
7、渐看不见了。设想,气球最后可能会怎样。根据你所学的物理知识作出预言,并说明理由。思路点拨此问题应从两个方面考虑:一方面是离地面高度越高,则该处大气压强越小,气球体积将会膨胀;另一方面是离地面越高,则该处大气密度越小,对于同样体积来论,则大气对气球的浮力会逐渐变小答案:气球的最后情况有两种可能一种可能是由于高空的气体逐渐稀薄,压强降低,气球上升过程中,球内压强大于球外压强,气球就不断膨胀,最后气球就会“爆炸”破裂另一种可能是因为高空空气稀薄,大气密度随高度升高而减小,气球上升到一定高度后其体积无明显变化,则气球上升过程中所受浮力将逐渐减小,当浮力等于重力时,气球上升的速度值达到最大,然后,气球继
8、续上升,则浮力小于重力,气球开始向上做减速运动当气球的速度减为零时,又会加速下落,浮力逐渐变大,当气球通过浮力等于重力的位置后,浮力又大于重力,气球开始向下做减速运动在气球的速度减为零之后,又开始加速上升 如此反复,气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上下往复运动2.某地质勘探队将设备装在木筏上渡河,若不载货物,人和木筏共重为,木筏露出水面的体积是木筏总体积的1/3,则此要筏的载货重到多为。思路点拨以 V 表示木筏的体积,则由阿基米德原理可知,不载货物时:gVGG水排筏人gVG水32木筏在载货时,至多是使木筏刚好全部浸入水中,即此时木筏排开水的体积就等于木筏自身的体积,以G货表示此时的货重,则
9、有:gVGGG水排货筏人gVGG水货解得GG货21耐思教育浮力问题五小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝,使得木杆放在液体中可以竖直漂浮,从而制成一支密度计。将它放在水中,液面到木杆下端的距离为16.5 cm,再把它放到盐水中,液面到木杆下端的距离为14.5 cm。如果所用铅丝的体积很小,可以忽略,小明测得的盐水密度是多少?思路点拨小明自制的密度计在水中和盐水中都是竖直漂浮则两情况下此密度计所受浮力大小相等(都等于此密度计的重力)而由阿基米德原理,又可以建立浮力大小与液体密度的关系,据此建立方程,则可求得盐水的密度答案:以表示盐水密度,0表示水的密度,设密度计漂浮于液面上时,浸入盐水中的深度为
10、h,浸入水中的深度为ho并以 S 表示木杆的横截面积由于不考虑铅丝的体积,则由阿基米德原理知,密度计在盐水中时所受到的浮力大小为ghSgVF排浮密度计在水中时所受到的浮力大小为SghVF排0000由于两情况下浮力大小都与密度计本身重力相等,即0FF故有SghghS00故得盐水的密度为333300/1014.1/5.14100.15.16mkgmkghh耐思教育浮力问题六如图所示,一根细绳悬挂一个半径为m、质量为 kg 的半球,半球的底面与容器底部紧密接触,此容器内液体的密度为 kg/m3,高度为Hm,大气压强为p0Pa,已知球体的体积公式是4r3/3,球面积公式是球4r2,圆面积公式是圆2则液
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