专题16浮力计算题决战中考物理二轮复习学案原卷.docx

专题16浮力计算题决战中考物理二轮复习学案原卷.docx

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专题16浮力计算题决战中考物理二轮复习学案原卷

计算题是物理中考的主要内容，在中考试卷中占有很大比例。

计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主，它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平，同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。

解答计算题应该首先明确它的特点，避免盲目和无从下手的尴尬，同时明确题目涉及的物理现象和物理知识，明确要解决的问题是什么，找准关系，有的放矢的按要求进行合理的计算。

计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。

尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型，要求较高，分值较高，并要求有计算过程和步骤，每一步骤都有相应分值。

计算题在中考题中常被列为压轴题目。

计算题的特点是：

（1）结果合理性：

这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度。

它要求学生用生活实践，社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断，留取合理的，舍弃不合理的。

（2）知识综合性：

这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起，利用各个过程或各种现象之间的相切点，解答要解决的问题。

它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。

（3）应用性：

这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中，它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感，同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。

浮力的计算有填空题、选择题和综合计算题，综合计算题以压轴题出现较多，分值也高。

1.计算题解题步骤

第一步：

认真审题。

明确现象和过程，确定给出的条件或题目中隐含的条件。

第二步：

找关系。

也就是针对题目内容分析综合，确定解决问题的方向，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系。

第三步：

列出表达式。

这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系，根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式。

第四步：

代人数据求解。

这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后，把已知量的数据代人计算式中，通过正确运算，得出答案。

同时对答案进行合理化验证，最后确定正确答案。

2.解答方法

（1）简化法：

这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理，找出题目中的相关环节或相关点，使要解决的复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。

这样使复杂得到简化，可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱，把要解答的问题解决。

（2）隐含条件法：

这种方法是通过审题，从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中，挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件，这种挖掘隐含条件能使计算环节减少，而且所得到的答案误差也小。

（3）探索法：

这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。

判断出所涉及或应用的物理模型，然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式，通过计算得出要求解的正确答案。

（4）极值法：

这种方法也叫端点法。

它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。

用这种方法解答问题时，应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围，然后确定变化的规律或方向，最后用相对应的物理规律或物理概念，一个对应点一个对应点地计算取值。

（5）应用类分析法：

运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。

许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。

主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。

例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程，然后求解未知量。

一、浮力

1.浮力：

一切浸入液体（气体）的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力叫浮力。

2.浮力方向：

竖直向上，施力物体是液（气）体。

3.浮力产生的原因（实质）：

液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差就是浮力；如图

（1）所示。

图

（1）浮力产生原因

二、阿基米德原理

1.阿基米德原理：

浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

如图

（2）所示。

图

（2）验证阿基米德原理

2.公式表示：

；

从公式中可以看出：

液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。

3.适用条件：

液体（或气体）。

三、物体的浮沉条件

1.前提条件：

物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。

2.示意图：

重力与浮力的关系如图（3）所示：

图（3）物体的沉浮条件

如图所示，

（1）当

时，物体上浮；

。

（2）当

时，物体悬浮；

。

（3）当

时，物体下沉；

。

（4）当

（物体未完全浸没液体）时，物体漂浮；

。

3.说明：

（1）密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。

（2）物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的

，则物体密度为

ρ。

（3）悬浮与漂浮的比较：

相同点：

；

不同点：

悬浮时，

，

；漂浮时，

，

。

（4）判断物体浮沉（状态）有两种方法：

比较

与G或比较

与

。

（5）物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F，则物体密度为：

。

（6）冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。

4.漂浮问题“五规律”：

规律一：

物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；

规律二：

同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；

规律三：

同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；

规律四：

漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；

规律五：

将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。

四、浮力的利用

1.轮船

（1）工作原理：

要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。

排水量：

轮船满载时排开水的质量。

单位是t，由排水量m可计算出：

排开液体的体积

；排开液体的重力

；轮船受到的浮力

，轮船和货物共重

。

2.潜水艇

工作原理：

潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。

3.气球和飞艇

工作原理：

气球是利用空气的浮力升空的。

气球里充的是密度小于空气的气体如：

氢气、氦气或热空气。

为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。

4.密度计

原理：

利用物体的漂浮条件来进行工作。

构造：

下面的金属粒能使密度计直立在液体中。

刻度：

刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大（上小下大）。

5.计算浮力方法

（1）示重差法：

就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。

（2）压力差法：

应用

求浮力，这是浮力的最基本的原理。

（3）公式法：

。

（4）受力分析法：

如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，则物体受重力和浮力作用，且此二力平衡，则

。

（5）排水量法（也是阿基米德原理）：

。

轮船的满载重量，一般是以排水量表示的，即是排开水的质量，船也是浮体，根据浮体平衡条件也得：

船受到的总

，而排水量kg•g，就是船排开水的重，即是浮力，又是船、货的总重力。

一、填空题

【典例1】（2017·菏泽）小美用手把一个重为0.4N，体积是2.7×10-5m3的玩具球完全浸没到水中，玩具球受到的浮力是N，放手后玩具球将（填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。

（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）

【答案】0.27、下沉。

二、选择题

【典例2】（2016·深圳市模拟）《西游记》中对孙悟空的金箍棒有这样的描述：

“‘如意金箍棒一万三千五百斤’，约丈二长短，碗口粗细”。

以国际单位制，金箍棒质量为6750kg，体积约0.2m3，横截面积300cm2，ρ海水=1.0×103kg/m3以下表述正确的是（）。

A.金箍棒受到的重力是6.75×104N；

B.金箍棒在海水中受到的浮力是6.75×104N；

C.金箍棒竖在地上时，对地面的压强是225pa；

D.金箍棒竖在地上变长变粗时（质量不变），受到的压强增大

【答案】A。

三、综合计算题

【典例3】（2017·杭州）小金学了浮力的知识后，想制造一台浮力杆，他将一段密度为0.5×103千克/米3，粗细均匀的木料，先进行不吸水处理，再将其竖立水中，如图所示，这段木料长为40厘米，横截面积为0.1米2，其上表面可以作为秤盘（g=10牛/千克），问：

（1）质量为0的刻度线的位置在哪里？

（2）距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少？

【解析】利用浮力计算方法，结合所学质量、密度的概念，即可解答此题。

【答案】解：

（1）木料的体积为：

，由公式

得到木料质量为：

；

木料处于漂浮状态，浮力等于木料多受重力，即：

，木料排开水的体积为：

没入水的高度为：

，故弹簧测力计的0刻度线为0.2m。

答：

略。

一、填空题

1.（2017·绥化）有一体积为0.2m3的铁块，将它完全浸没在水池中，此时水的深度为1m，则铁块受到的浮力是 N，水对池底的压强是Pa。

2.（2017·泰州）一物块的质量为90g，体积为100cm3，现将它浸没在水中，物体所受的浮力为N，松手后，物体将会（上浮/下沉/悬浮），最终静止时物体排开水的质量为g。

（g=10N/kg，ρ水=1.0g/cm3）

3.（2017·淮安）我国自主设计建造的第一艘航母001A已经顺利下水，航母的总质量为6.5×104吨，当航母漂浮在水面上时，受到的浮力是N，此时航母排开水的体积为m3（g=l0N/kg，ρ水=l.0×l03 kg/m3）。

4.（2017·营口）某潜水艇总质量为2.7×103t，体积为3×103m3，当它浮在海面上时，受到的浮力是N，当它需要潜入海水中时，它至少要向水舱充入m3的海水，潜水艇潜入海中一定深度时，仪表显示海水的压强为2×106Pa，此时它在海水中的深度为m。

（海水密度按1.0×103kg/m3计算，g=10N/kg）

5.（2017·长沙）“背漂”是儿童练习游泳时常佩戴的一种救生装置。

某科技小组的同学为测量背漂浸没在水中时的浮力，进行了如下实验：

在底部装有定滑轮的圆台形容器中加入适量的水后，再静放在水平台秤上（如图甲），台秤的示数m1为6kg，然后把质地均匀的长方体背漂浸入水中，用一轻质的细线通过定滑轮缓慢地将背漂拉入水中，拉力F的方向始终竖直向上，当背漂的一半体积浸入水中时（如图乙），台秤的示数m2为5kg，当背漂的全部体积浸没在水中时，台秤的示数m3与m2相比变化了2kg，则（不考虑滑轮的摩擦，在整个过程中水始终没有溢出，背漂不吸水、不变形，且未与容器接触，取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）；

（1）容器、水和滑轮的总重力为N；

（2）台秤的示数m3为kg；

（3）为确保儿童游泳时的安全，穿上这种背漂的儿童至少把头部露出水面，若儿童头部的体积占人体总体积的十分之一，儿童的密度取1.08×103kg/m3，则穿着此背漂游泳的儿童体重不能超过kg（结果保留整数）。

6.（2017•湘潭）如图所示是某自动蓄水箱的结构示意图。

A是水箱中的实心圆柱体，体积为800cm3，密度为2.0×103kg/m3，用细绳悬挂在水箱顶部的传感开关S上。

当传感开关S受到竖直向下的拉力大于10N时闭合，与S连接的水泵（图中未画出）向水箱注水：

当拉力等于10N时，S断开，水泵停止注水．细绳的质量忽略不计，求：

（1）A的质量为kg。

（2）停止注水时，水箱水位高为1.2m，水箱底部受到水的压强为1.2×104

Pa。

（3）停止注水时，A受到的浮力为6

N，此时圆柱体A排开水的体积为多少？

7.（2017·广州）某比赛、两选手分别用六根完全相同的长方体木条搭建了甲、乙两木筏。

如图1所示，两木筏静止在水面。

（1）以点代替木筏，在方框内（图2）画出甲木筏的受力示意图。

（2）甲木筏的质量为100kg，底面积为2m2，求甲木筏浸入水中的深度。

（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）

（3）甲木筏所受浮力乙木筏所受浮力（选填“＞”“=”“＜”），写出你的分析过程。

图

（1）图

（2）

二、选择题

8.（2017·呼和浩特）（多选）将一密度均匀的正方体轻轻放入盛满浓盐水的大烧杯中，静止后有72g浓盐水溢出；若将该物体轻轻放入盛满煤油的大烧杯中，靜止后有64g煤油溢出（浓盐水密度为1.2×103kg/m3，煤油密度为0.8×103kg/m3、水银密度为13.6×103kg/m3），则（　）。

A．该物体前后两次所受浮力之比为9：

8；

B．该物体前后两次排开液体体积之比为4：

3；

C．该物体的密度为0.9×103kg/m3；

D．若将该物体分别浸没在水银和纯水中，则除重力和浮力外还需施加第三个力方能静止，静止时这个物体在这两种液体中受到的第三个力分别是F1和F2，则F1和F2大小之比为127

9.（2017·泰安）有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。

将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有

的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知ρ酒精=0.8×103kg/m3，下列计算正确的是（）。

①小球的质量是40g；②小球的体积是50cm3；③液体的密度是1.1×103kg/m3；④小球的密度是0.9×103kg/m3。

A．只有①②正确；B．只有②③正确；C．只有②④正确；D．只有①③正确

三、综合计算题

10.（2017·六盘水）如图甲所示，水平桌面上有一底面积为5.0×10-3m2的圆柱形容器，容器中装有一定量的水，现将一个体积为5.0×10-5m3的物块（不吸水）放入容器中，物块漂浮在水面上，浸入水中的体积为4.0×10-5m3；求：

（1）物块受到的浮力；

（2）物块的质量；

11.（2017·威海）某实验小组在研究某种物质的属性时，日常需将物体浸没在煤油中保存，将体积为1×10-3m3、重6N的该物体用细线系在底面积为250cm2的圆柱形容器的底部，物体浸没在煤油中，如图所示，（g=10N/kg，ρ煤油=0.8×103kg/m3）

（1）细线受到的拉力是多大？

（2）若细线与物体脱落，待物体静止后煤油对容器底的压强变化了多少？

12.（2017·咸宁）底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水，放置于水平桌面上。

现将体积为500cm3，重为3N的木块A轻放入容器内的水中，静止后水面的高度为8cm，如图甲所示，若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方，使其恰好浸没在水中，如图乙所示（水未溢出），不计绳重及其体积，（g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）

求：

（1）图甲中木块A静止时浸入水中的体积；

（2）物体B的密度；

（3）图乙中水对容器底部的压强．

13.（2017·遵义）我国自主设计研发的“蚊龙”号载人深潜器不断刷新潜水深度纪录，为我国探究深海海洋资源提供了大量宝贵资料。

“蛟龙”号的一些主要参数如表所示，蚊龙”号可在潜水器外搭载几块压载铁块作无动力下潜。

在一次下潜中，搭载3名乘员下潜到7200m深处作业，3名乘员总质量为180kg，自带装备总质量为220kg，海水密度取1.0×103kg/m3，压载铁的密度为7.9×103kg/m3，g取10N/kg。

求：

（1）“蚊龙”号搭载3名乘员及装备（不含压载铁块）时的总质量；

（2）“蚊龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强；

（3）“蛟龙”号潜水器无动力下潜时，需在外部搭载4块压载铁块，每块压载铁块的质量为3.16×104kg，无动 力下潜时整个潜水器受到的浮力多大？

14.（2017·江西）如图所示，将边长为5cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为0.1kg（g取10N/kg）。

求：

（1）木块受到的浮力；

（2）木块的密度；

（3）木块下底面受到水的压强。

15.（2017·潍坊）边长为0.1m的正方体木块，漂浮在水面上时，有

的体积露出水面，如图甲所示。

将木块从水中取出，放入另一种液体中，并在木块表面上放一重2N的石块。

静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示。

取g=10N/kg，已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。

求：

（1）图甲中木块受的浮力大小；

（2）图乙中液体的密度；

（3）图乙中木块下表面受到液体的压强。

16.（2017·昆明）中国首艘国产航母001A于2017年4月26日正式下水（如图）。

下水方式采用了漂浮式下水，这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。

漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞（停泊、修理或制造船只的地方），船依靠浮力浮起后驶离船坞。

（g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3）问：

（1）航母001A设计满载排水量约7万吨，那么它满载时受到的浮力是多少？

（2）水面下4m处海水产生的压强是多少？

（3）一位质量为60kg的歼15舰载机飞行员来到航母的水平甲板上，若双脚与甲板的接触面积是0.04m2，则他双脚站立时对甲板的压强是多少？

17.（2017·宜昌）2017年4月2日上午，中国第二艘航空母舰001A在大连船厂举行下水仪式，据外界猜测，001A的排水量可达6万吨，“标准排水量”是指人员武装齐备，但不包含燃油、滑油、备用锅炉水在内的排水量（第1、2小问计算中g取10N/kg，ρ海水=1×103kg/m3）：

（1）若该航空母舰标准排水量6万吨，则此状态下航空母舰所受到海水的浮力是多少？

（2）若装载燃油、滑油、备用锅炉水共1.8万吨到达满载，则航空母舰受到的浮力比标准排水量时增大了多少N？

满载后排开水的体积为多少m3。

（3）已知印度洋的海水密度小于太平洋的海水密度，当这艘航空母舰满载时从太平洋到印度洋时（不考虑燃油、食物、淡水等物质的消耗，舰体浸水部分当作长方体）。

①舰身会 （选填：

上浮一些，下沉一些、保持不变）；

②其排水量将 （选填：

变大、变小、不变）；

③舰底受到海水的压强将（选填：

变大、变小、不变）。

18.（2017•烟台）港珠澳大桥海底隧道是世界上最长的公路沉管隧道，全长5.6km，由33节沉管和“最终接头”组成。

33节沉管已经全部成功安装，只剩E29和E30之间留有十多米的空隙，这就是“最终接头”的位置。

“最终接头”质量约为6.0×106kg，虽然和之前的沉管相比小了很多倍，但入水后受洋流、浮动等因素影响，姿态会发生变化，安全平稳地把接头吊装到约30m深的海底是十分艰难的过程，记者在现场看到，“最终接头”由“振华30号”吊装船吊装（如图所示），通过系列平衡调整，从9时整，“最终接头”从距离水面20m高处匀速下放，9时12分，开始入水，完全入水后，吊钩对“最终接头”拉力为2.0×107N左右，12时，“最终接头”下沉到位，吊装起重机的机械效率约为80%。

（g取10N/kg，ρ海水取1.0×103kg/m3）求：

（1）“最终接头”下沉到位后下表面所受水的压强；

（2）“最终接头”的平均密度；

（3）吊装起重机最大输出功率．

19.（2017•滨州）把一棱长为10cm，质量为8kg的正方体实心金属块，放入水平放置装水的平底圆柱形容器中。

如图甲所示，金属块下沉后静止在容器底部（金属块与容器底部并未紧密接触），水的密度是1.0×103kg/m3，g取10N/kg。

求：

（1）金属块的密度；

（2）金属块受到的浮力；

（3）金属块对容器底部的压强；

（4）若用图乙所示的滑轮组，把金属块在水中匀速提升30cm（金属块未露出水面，忽略水对物体的阻力），此过程滑轮组的机械效率为70%，那么绳子自由端的拉力F大小是多少？

20.（2017•武汉）三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。

过往船只

驶入升船机中装满水的船厢后，可以竖直升降，大大缩短船只过坝的时间，为了确保运行的安全性，工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。

“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式，下图是它的工作原理图。

当进水阀关闭、排水阀打开时，竖井中水位下降，两个相同的浮筒也随之下降，船厢就会上升；反之船厢就会下降。

已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg，每个浮筒的质量为1.8×107kg，求：

（1）若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m，则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少J？

（2）当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢，船厢上升到与上游水位相平时（即图中所示位置），进水阀、排水阀都关闭，此时每个浮筒排开水的体积是多少m3？

（不计钢绳和滑轮的重力及摩擦）。

21.（2017•齐齐哈尔）如图为现役某导弹驱逐舰，该舰最大航速54km/h，满载时排水量9000t。

（海水密度约为1.0×103kg/m3）

（1）该驱逐舰以最大航速匀速航行1h，通过的路程为多少？

（2）若声呐探测器在水下10m深处，则声呐探测器所受海水压强为多少？

（3）驱逐舰满载时受到海水的浮力是多少？

（4）以最大航速匀速航行时所受海水阻力为驱逐舰重力的0.1倍，那么该导弹驱逐舰以最大航速匀速航行时，推力的功率为多少？

22.（2017•西宁）物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪，如图甲所示，它主要是由探头A和控制盒B构成，它们之间用有绝缘皮对的细导线相连形成回路。

其中探头A是一个底面积为1×10﹣3m2、高0.1m、重4N的实心圆柱体，探头A的底部有压敏电阻R（R与水接触的表面涂有绝缘漆，R的体积和重力均不计），工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻R的阻值随表面压力大小的变化如图乙所示。

A和B间的电路连线如图丙所示，其中电源电压恒为3V，电流表改装成深度表（导线的重力与体积均不计）。

兴趣小组的同学将探头A缓慢放入水中，求（g=10N/kg）：

（1）探头A的密度是多少？

（2）探头A一半体积浸入水中时，底部受到水的压强是多少？

（3）探头A全部浸入水中时（不接触池底），导线对探头A的拉力是多少？

（4）将探头A投入水池中某深度处（不接触池底），电流表示数为0.4A，则此处水的深度为多少？