第二节 浮力及其应用【基础演练】1．(2013·东营)如图所示，将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中，鸡蛋在甲杯中处于漂浮状态，在乙杯中处于悬浮状态．下列判断正确的是 ( )甲 乙A．甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度B．甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度C．鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力D．鸡蛋在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力解析 AB.鸡蛋在甲中漂浮，所以鸡蛋的密度小于甲盐水的密度；在乙中悬浮，所以鸡蛋的密度等于乙盐水的密度，所以甲盐水的密度大于乙盐水的密度．则A正确，B错误；CD.鸡蛋在甲中漂浮，所以浮力等于重力，在乙中悬浮，所以浮力等于重力，所以在甲乙中受到的浮力相等，则CD错误．答案 A2．(2012·威海)在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝，把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中，木棍浸入液体里的情况如图所示，则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系，正确的是( )A．F甲＞F乙＞F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙B．F甲＜F乙＜F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙C．F甲＝F乙＝F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙D．F甲＝F乙＝F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙解析 因为木棍漂浮，所以F浮＝G，所以在三种液体中受到的浮力相等，因为F浮＝ρgV排，V排丙＞V排乙＞V排甲，所以ρ丙＜ρ乙＜ρ甲．答案 C3．(2013·常州)2013年2月，中国海监在钓鱼岛海域放置浮标以监测我国领海的水文变化．监测发现，从春季至夏季，海水温度上升、体积膨胀导致密度下降．此过程中，若浮标体积保持不变，则 ( )A．浮力变大，露出海面体积变小B．浮力变小，露出海面体积变大C．浮力不变，露出海面体积变大D．浮力不变，露出海面体积变小解析 因为浮标始终漂浮，并且浮标重力不变，故浮力等于重力，并且浮力不变；又因为海水密度减小，由F浮＝ρgV排可知，浮标排开海水的体积变大，则露出海面体积变小．答案 D4．(2012·安顺)某地在江面上修建一座大桥，如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图．在整个投放过程中，石料以恒定速度下降．乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触湖底前)．t＝0时吊车开始下放石料，忽略水的摩擦阻力．则下列说法错误的是 ( )A．石料在t＝20 s时开始浸入水中B．石料的重力是1 400 NC．石料受到的浮力始终是500 ND．石料完全浸没水后钢绳的拉力为900 N解析 A．由图象可以看出，物体在第20 s开始浸入水中．此选项正确，不符合题意；B.在前20 s，物体的重力等于受到的拉力为1 400 N．此选项正确，不符合题意；C.在第20～30 s的过程中，物体排开水的体积不断增大，由公式F浮＝ρ液gV排知，浮力不断增大．此选项错误，符合题意；D.石料完全浸没后，浮力不变，钢绳的拉力不变，始终为900 N．此选项正确，不符合题意．答案 C5．(2012·成都)2010年11月10日，中国首款具有自主知识产权的轻型多用途水陆两栖飞机“海鸥300”(如图)首飞成功．关于该飞机，下列说法正确的是 ( )A．飞机能漂浮在水面，是因为它排开水的重力大于自身重力B．飞机飞行时能获得向上的压强差，是因为机翼上方空气流速小于机翼下方空气流速C．飞机飞行时，是通过发射和接收电磁波与地面取得联系的D．飞机在起飞过程中，惯性将消失解析 A．因为飞机漂浮在水面，所以F浮＝G，由阿基米德原理可知，F浮＝G排，所以G排＝G，即它排开水的重力等于自身的重力．故A不符合题意．B．等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过机翼上表面的流速大，通过下表面的流速较小．因为机翼上方的空气流速大，压强较小；机翼下方的空气流速小，压强大，所以机翼受到一个向上的压强差，飞机受到向上的升力．故B不符合题意．C．飞机飞行时，是通过发射和接收电磁波与地面取得联系的，C说法正确．故C符合题意．D．因为一切物体都有惯性，而惯性的大小只与物体的质量有关，所以飞机在起飞过程中仍具有惯性．故D不符合题意．答案 C【能力提升】6．(2012·河南)如图所示，水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平．然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数 ( )A．甲放上时大 B．乙放上时大C．甲或乙放上一样大 D．无法判断解析 因为小船漂浮，所以F浮＝G排＝G船，即：放入小船后排开水的重力等于小船的重力所以两鱼缸的总重相同，因为G＝mg，所以两鱼缸的总质量相同，把它们分别放在台秤上，则台秤的示数相同．答案 C7.(2012·杭州)小吴同学做了如图所示的实验．他将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中，直至刚没入水中(不接触容器，无水溢出)．在该过程中，下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是 ( )A．弹簧测力计的示数减小，台秤示数不变B．弹簧测力计的示数不变，台秤示数也不变C．弹簧测力计的示数减小，台秤示数增大D．弹簧测力计的示数不变，台秤示数增大解析 (1)对铝块受力分析可知：铝块受竖直向下的重力G铝、竖直向上弹簧测力计的拉力F和浮力F浮，由平衡条件得：G铝＝F＋F浮，F＝G铝－F浮，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F浮逐渐增大，弹簧秤的示数F逐渐减小．(2)对台秤受力分析可知：受烧杯及水竖直向下的重力，铝块向下的压力F压＝F浮，由平衡条件得：台秤的支持力即台秤的示数F支＝G＋F压，在铝块完全浸没前，V排逐渐增大，F压＝F浮逐渐增大，台秤的示数F逐渐变大．答案 C8.(2012·福州)透明玻璃杯中装有三种液体和四个实心固体，静止时如图所示，它们的密度如下表所示．其中固体C和液体2分别是 ( )实验物品密度ρ(kg/cm3)壹元硬币7.2橡皮1.3塑料0.9泡沫0.1蜂蜜2.0水1.0菜油0.8A.塑料、水 B．塑料、菜油C．橡皮、水 D．橡皮、蜂蜜解析 (1)由表中数据可知，蜂蜜的密度最大、菜油的密度最小，所以1是菜油、3是蜂蜜，2是水；(2)因为泡沫的密度小于菜油的密度，在菜油里会上浮，所以A是泡沫；塑料的密度小于水的密度在水中会上浮，将漂浮在水面，所以B是塑料；硬币的密度大于蜂蜜的密度，将沉在最下部，故D是硬币；橡皮的密度小于蜂蜜的密度、大于水的密度，它会漂浮在蜂蜜面上、下沉到水底，所以C是橡皮．答案 C9．(2013·岳阳)如图，自制潜艇模型下沉过程中受到水的压强将______(选填“增大”、“不变”或“减小”)．当模型排开的水所受到的重力为0.2 N时，它受到的浮力为______ N.解析 因为潜艇模型下沉过程中，所处的深度越来越大，由p＝ρgh可知，潜艇受到的压强越来越大；因为浮力等于排开液体的重力，所以当模型排开的水所受到的重力为0.2 N时，浮力等于0.2 N.答案 增大 0.210．(2012·淮安)小明将重为3 N的石块挂在弹簧测力计下端，先后浸没在水和盐水中：石块静止时弹簧测力计的示数如图甲、乙所示，则石块在水中所受浮力为________N；从图中还可看出石块所受浮力的大小与液体的________有关，若剪断图乙中的细线，石块将________(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)．解析 (1)石块在水中所受浮力：F浮＝G－F′＝3 N－2 N＝1 N；(2)由甲图和乙图可知，石块在盐水中受到的浮力：F浮′＝G－F′＝3 N－1.8 N＝1.2 N，F浮≠F浮′，排开水的体积相同、液体的密度不同，可见浮力的大小与液体的密度有关；(3)若剪断图中的细线时，受到的重力3 N大于受到的浮力1.2 N，所以石块会下沉．答案 1 密度 下沉【拓展应用】11.(2012·重庆)在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某小组同学用如图所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积．他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积．实验数据记录在下表中．液体种类实验序号物体重力G物(N)弹簧测力计示数F(N)物体受到浮力F浮(N)排开液体体积V排(cm3)水ρ水＝1.0 g/cm3121．55021．01.010030．51．5150酒精ρ酒精＝0.8 g/cm3421．60．45051．20．810060．81．2150(1)分析表中数据，实验所用物体的重力为________N，第一次实验中物体所受的浮力F浮＝________N.(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论：当液体的种类相同时，排开液体的体积越________，浸在液体中的物体受到的浮力越大；分析比较实验序号________________可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，液体的密度越大，浸在液体中的物体受到的浮力越大．(3)请你计算出第一次实验中物体排开水受到的重力G排＝________N．通过比较每次实验中物体受到的浮力和它排开液体的重力的关系，还可以验证________原理．(4)本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验，其目的是为了________(选填字母序号)．A．寻找普遍规律B．取平均值减小误差(5)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越________．于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重1.5 N的物块，如图甲所示；当他把物块浸没在水中时，如图乙所示，弹簧测力计的读数为0.5 N，他就在0.5 N处对应标上1.0 g/cm3的字样；当他把物块浸没在酒精中时，如图丙所示，应该在弹簧测力计刻度盘的________N处对应标上0.8 g/cm3字样，聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤．解析 (1)分析表中数据可知，实验所用物体的重力为2 N；第一次实验中物体所受的浮力F浮＝G－F′＝2 N－1.5 N＝0.5 N.(2)①分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知，液体的密度相同，物体浸入液体中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，即所受的浮力变大；故可得结论：当液体的种类相同时，排开液体的体积越大浸在液体中的物体受到的浮力越大．②在探究浮力的大小与液体密度的关系时，应控制排开液体的体积不变，改变液体的密度；结合表格可知1、4或者2、5或者3、6符合．(3)第一次实验中物体排开水受到的重力：G排＝m排g＝ρ液V排g＝1.0×103 kg/m3×50×10－6 m3×10 N/kg＝0.5 N，因F浮＝G排＝0.5 N，所以可以验证阿基米德原理．(4)在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验的目的是减小偶然性，使实验得出的实验规律更具有普遍性，所以本实验的目的是寻找普遍规律．(5)根据F浮＝ρgV排可知，物体浸没时排开水的体积与本身的体积相等，所以将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力变大，根据F浮＝G－F′可知弹簧测力计的示数越小；当他把物块浸没在水中时，受到的浮力F浮＝G－F′＝1.5 N－0.5 N＝1 N，根据阿基米德原理得0.5 N＝ρ水gV排，当他把物块浸没在酒精中时，F浮酒＝ρ酒gV排，由以上两式可得：F浮酒＝0.8 N，此时应标在弹簧测力计的1.5 N－0.8 N＝0.7 N处．答案 (1)2 0.5 (2)大 1、4或者2、5或者3、6 (3)0.5 阿基米德 (4)A (5)小 0.712．(2012·凉山州)2012年5月15日，中国首艘航母平台已顺利完成第六次海试任务回归军港．该舰长302 m，宽70.5 m，排水量为67 500 t，求(1)满载时，航母受到的浮力多大？(g＝10 N/kg)(2)某次训练时，通过舰载雷达搜寻目标，雷达发出电磁波后，经2×10－3 s收到回波，则目标距航母的距离是多少km?解析 (1)根据阿基米德原理求航母受到的浮力；(2)利用公式s＝vt，算出电磁波从雷达发出到返回的总路程s，再将s除以2即为目标到雷达的距离．答案 (1)F浮＝G排＝m排g＝67 500×103 kg×10 N/kg＝6.75×108 N，(2)电磁波从雷达发出到返回总路程：s＝vt＝3×108 m/s×2×10－3 s＝6×105 m＝600 km，则此目标距雷达为s′＝ s＝×600 km＝300 km.13．(2013·郴州)把一块重为G＝3.4 N的矿石，挂在弹簧测力计上，并把它浸没在水中．静止时弹簧测力计的示数为F＝2.9 N，g取10 N/kg.求：(1)矿石浸没在水中时受到的浮力；(2)矿石的体积；(3)矿石的密度．解析 (1)∵G＝3.4 N，F示＝2.9 N，∴F浮＝G－F示＝3.4 N－2.9 N＝0.5 N，(2)∵F浮＝ρ水V排g，∴V石＝V排＝＝＝5×10－5m3，(3)矿石块的质量：m＝＝＝0.34 kg，矿石的密度为：ρ＝＝＝6.8×103 kg/m3.答案 (1)矿石受到的浮力为0.5 N；(2)矿石的体积为5×10－5 m3；(3)矿石的密度为6.8×103 kg/m3.14．(2013·苏州)如图是国产歼－15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景．飞机升空是利用__________(二力平衡原理/流体压强与流速的关系)．当飞机飞离航母后，航母所受的浮力大小将______．解析 飞机机翼做成上凸下平的形状，在相同时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小．上方空气流速越大，压强越小；下方空气流速越小，压强越大．所以机翼下方的气压大于上方的气压，便形成向上的升力，即飞机升力是根据流体压强与流速的关系的原理获得的．航母在水中漂浮，浮力等于自身重力，飞机飞离航母后，自重减小，所以航母所受浮力减小．答案 流体压强与流速的关系 减小15．(2013·扬州)如图，将装有水的小瓶瓶口向______(上/下)，使其漂浮在大塑料瓶的水面上，将大塑料瓶密封后，就制成了“浮沉子”．制作时，在小瓶中放入的水要适量，水过少了，会导致________________________________________________________________.解析 “浮沉子”的原理：挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将瓶中的空气压缩，这时浮沉子里进入一些水，它的重力增加，大于它受到的浮力，就向下沉．松开手，小瓶内水面上的空气体积增大，压强减小，浮沉子里面被压缩的空气把水压出来，此时浮沉子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮．由此可知装有水的小瓶瓶口应向下放置在大塑料瓶的水面上，在小瓶中放入的水要适量，水过少了，使小瓶子的重心偏上，当手捏大瓶时，进入浮沉子里的水少，它的重力增加不多，不足够大于它受到的浮力，小瓶可能不能沉入水中．答案 下 手捏大瓶时，小瓶可能不能沉入水中。