第九讲 浮力
命题点一 物体所受浮力大小的相关判断
1. (2012副题8题2分)图示为小王同学制作的潜水艇模型．关于该“潜水艇”，下列选项正确的是( )
第1题图
A. 打气时，“潜水艇”内气压大于大气压，水流进 B. 抽气时，“潜水艇”内气压小于大气压，水流出 C. “潜水艇”下沉时，重力增大，浮力减小 D. “潜水艇”上浮时，在露出水面前，浮力不变
2. (2010陕西4题2分)鱼在水中是靠改变自身体积实现上浮和下沉的，下列分析正确的是( ) A. 鱼在上浮过程中，水对它的压强逐渐增大 B. 鱼在下沉过程中，体积减小，浮力不变
C. 鱼在水中静止时，它受到的浮力和重力的大小不相等 D. 水面下游动的鱼体积变大时，它受到的浮力也会变大
3. (2014副题26题4分)“潜龙一号”是我国自主研制的无人无缆潜水器，下潜深度能达到6 000 m．它是利用声呐发出的________探测下潜深度的，潜水器在水中的上浮和下沉是通过改变__________来实现的；上浮过程中，底部所受水的压强________；未露出水面前，所受的浮力________．
4. (2013陕西27题4分)小华测得一个熟鸡蛋的质量是57.5 g，体积为55 cm，其密度为________ kg/m (计算结果保留两位小数)．她将熟鸡蛋浸没在水中后，熟鸡蛋下沉，下沉过程中受到的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”)．欲使熟鸡蛋悬浮，可向水中加________(选填“水”“酒精”或“浓盐水”)．当熟鸡蛋悬浮时，液体密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)熟鸡蛋的密度．
【拓展提升】
2017年6月4日“蛟龙”号载人潜水器在太平洋海域进行下潜，大约5 h后，“蛟龙”号开始抛压载铁实现上浮，在“蛟龙”号抛载上浮的过程中，下列说法不正确的是( ) ．．．
A. 蛟龙号所受的浮力变大 B. 蛟龙号所受的重力不变 C. 蛟龙号受到海水的压强变小
D. 蛟龙号在水中匀速上浮时所受的浮力等于重力 命题点二 浮力相关实验 5. (2015陕西31题8分)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，小丽提出如下猜想： 猜想一：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关； 猜想二：浮力的大小跟液体的密度有关； 猜想三：浮力的大小跟物体的密度有关．
3
3
(1)小丽用重为3.2 N的物体A做了如图甲、乙、丙所示的实验．该实验验证了猜想______是正确的，可得出：在同种液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力________．实验中，物体A浸没时受到的浮力为________N，方向__________．
第5题图
(2)下表是小丽验证猜想二时收集的实验数据：
液体种类 酒精 盐水 物体A在液 体中的状态 浸没 浸没 弹簧测力计 的示数/N 1.4 0.8 物体A受 到的浮力/N 1.8 2.4 分析比较表中数据和图甲、乙、丙实验中________(选填“甲”“乙”或“丙”)的数据可知：浮力的大小与液体的密度________．
(3)为验证猜想三，小丽选用了与物体A密度不同的物体B进行实验．她将物体B逐渐浸入水中，容器中的水面上升至图示O位置时，发现棉线松弛，弹簧测力计示数变为0，如图丁所示．取出物体B后，小丽又将物体
A缓慢浸入水中，她在水面上升到________(选填“O点之上”“O点”或“O点之下”)位置时，读取弹簧测力计
的示数，这样做是为了控制______________相同，以便判断浮力的大小与物体的密度是否有关．
命题点三 浮力相关计算
第6题图
6. (2017陕西28题3分)小明自制了一个简易实用的“救生圈”，用一个三通塑料管将3个大号空塑料瓶固定，如图所示．已知每个空塑料瓶的体积是2 L，则此“救生圈”全部浸没在水中时所受浮力为________ N(忽略三通管和绳子的体积，g取10 N/kg)．扔到水中救人时，人和“救生圈”漂浮在水面上所受的总浮力________(选填“大于”“等于”或“小于”)总重力．若在该“救生圈”上固定更多的空塑料瓶，使用时可________(选填“增大”或“减小”)浮力．
7. (2016陕西27题3分)小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面，此时甜瓜受到浮力的大小________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力，小明想知道甜瓜的密度，于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中，静止时溢出水410 mL，再使甜瓜向下浸没在水中，又溢出水25 mL，此时甜瓜受到的浮力比漂浮时增大了________N(g取10 N/kg)，甜瓜的密度为________g/cm.
8. (2013副题28题4分)如图甲所示，用弹簧测力计吊着圆柱体物块，由图示位置缓慢下降，直到恰好浸
3
没在水中，拉力F与物块排开水的体积V的关系图像如图乙．物块受到的重力为________N，在水中浸没时受到的浮力为______N.物块在上述下降过程中，受到的浮力逐渐________，下表面受到的压强将________(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)．
第8题图
9. (2015副题33题7分)某同学用底面积S为5 cm的圆柱形直管和金属小颗粒自制一个密度计，如图所示．密度计总重0.4 N，高12.5 cm.当密度计竖直漂浮在水中时，浸入水中的深度为8 cm，这时在密度计与水面相平的a点处标上水的密度值．(g取10 N/kg, ρ酒精＝0.8×10 kg/m)
(1)密度计在水中受到的浮力为________ N．若要在密度计上标出酒精的密度值，应标在a点________(选填“之上”或“之下”)．
(2)密度计在水中竖直漂浮时，水对密度计底部的压强是多少？ (3)求密度计所能测量的液体密度的最小值．
3
3
2
第9题图
10. (2014陕西34题8分)在缺水的地区，需要时刻储备生活用水．图示为一种具有自动蓄水功能的长方形水池，A是一个底面积为100 cm的方形塑料盒，与塑料盒连接的直杆可绕固定点O转动，当蓄水量达到2.4 m时，活塞B堵住进水管，注水结束，水位为H.(水的密度是1.0×10 kg/m，g取10 N/kg)
(1)注水的过程中，随着水位上升，水对水池底部的压强逐渐________．
(2)注水结束时，水池中水的质量是多少？此时塑料盒浸入水中的深度是10 cm，塑料盒所受的浮力是多大？ (3)若在塑料盒内放入质量为0.3 kg的物体，注水结束时的水位比H高了多少？
3
3
2
3
第10题图
11. (2011陕西33题8分)某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面上，总质量为0.21 kg，底面积为3×10 m，不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线，如图甲所示(g取10 N/kg)．请解答下列问题：
(1)不放物体时，该装置所受的浮力是多大？
(2)如图乙所示，在该装置中放入一个体积为1.5×10 m的物块A，它的底部距离水面h＝0.11 m．此时，
－5
3
－3
2
该装置受到的浮力是多大？与水面所对应位置处的刻度线应标为多少克？
(3)物块A的密度是多少？
第11题图
答案
1. D 【解析】本题考查了浮沉条件的应用．
选项 A 解读 打气时，“潜水艇”内气压大于大气压，将“潜水艇”内的水压出来 抽气时，“潜水艇”内的气压小于大气压，在大气压的作用下，将水压进“潜水艇”内 “潜水艇”的体积一定，所受到的浮力是一定的 “潜水艇”在露出水面前，排开水的体积一定，所受到的浮力不变 正误 × B C D × × √ 2. D 【解析】本题考查压强和浮力的相关知识．
选项 A B C D 解读 鱼在上浮过程中因为所处的深度减小，所以压强减小 鱼在下沉的过程中，挤出鱼鳔中的气体，使身体的体积减小从而下沉，其体积和浮力都减小 鱼在水中静止时，处于平衡状态，浮力等于重力 根据F浮＝ρ液gV排可知，体积增大，所受的浮力也变大 正误 × × × √ 3. (每空1分，共4分)超声波 自身重力 减小 不变 【解析】“潜龙一号”是利用声呐发出的超声波探测下潜深度的；潜水器在水中的上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的；在上浮过程中，所处深度h不断减小，因为p＝ρ水gh，水的密度不变，所以底部所受水的压强变小；未露出水面前，其排开水的体积不变，故其所受浮力不变．
4. (每空1分，共4分)1.05×10(或1 045.45) 不变 浓盐水 等于 【解析】已知鸡蛋的质量是57.5 g，m57.5 g3333
体积为55 cm，密度为ρ＝＝3≈1.05 g/cm＝1.05×10 kg/m；当鸡蛋浸没在水中后，在下沉过程中鸡
V55 cm蛋排开水的体积不变，由于浸在液体里的物体所受的浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关，所以鸡蛋所受的浮力不变；鸡蛋下沉说明鸡蛋的密度大于水的密度，欲使鸡蛋悬浮，需要增大水的密度，可向水里加浓盐水；当熟鸡蛋悬浮时，F浮＝G，即ρ液体V排g＝ρ鸡蛋V鸡蛋g，又因为V鸡蛋＝V排，所以ρ鸡蛋＝ρ液体．
【拓展提升】A
5. (每空1分，共8分)(1)一 越大 2.2 竖直向上 (2)丙 有关 (3)O点 排开液体的体积 【解析】(1)图示实验中，物体浸入液体的密度不变，只是改变物体浸入液体的体积，所以探究的是浮力的大小跟物体排开液体的体积的关系，即猜想一；根据F浮＝G－F示可得物体在甲、乙、丙三图中受到的浮力分别是0.6 N、1.4 N、2.2 N，物体浸在密度相同的水中，而且由甲到乙再到丙，排开水的体积越来越大，因此可得结论：在同种液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；因为物体的重力G＝3.2 N，浸没在水中时弹簧测力计的示数F示＝1 N，所以物体浸没时受到的浮力F浮＝G－F示＝3.2 N－1 N＝2.2 N，方向是竖直向上的．(2)要探究浮力的大小与液体密度的关系，应该保持物体排开液体的体积不变，只改变液体的密度．题目中物体在
3
酒精和盐水中浸没，则也必须在水中浸没，分析表中的数据和上述实验中水浸没时丙图的数据发现，在排开液体体积相同时，物体在密度不同的酒精、水、盐水中受到的浮力不同，因此可得结论：浮力的大小与液体的密度有关．(3)由于浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，因此探究浮力与物体的密度的关系时，就要在改变物体密度的同时，保持液体的密度和物体排开液体的体积相同，而实验始终在水中进行，所以只要保持物体排开水的体积相同即可．因此需要将物体A换成密度不同的物体B，将B缓慢浸入水中，直到水面正好上升到O点位置时读出弹簧测力计的示数，这样做是为了控制排开液体的体积相同，以便判断浮力是否与物体密度有关．
6. (每空1分，共3分)60 等于 增大 【解析】“救生圈”全部浸没在水中时，排开水的体积是V排＝3 V＝3×2 L＝6×10 m，这时它受到的浮力是F浮＝ρ水gV排＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×6×10 m＝60 N；人和“救生圈”漂浮时，受到的是平衡力，这时总浮力等于它们的总重力；如果在该“救生圈”上固定更多的塑料瓶，则可以增大“救生圈”排开水的体积，根据F浮＝ρ水gV排可得，其受到的浮力也会增大．
7. (每空1分，共3分)等于 0.25 0.9(或0.94) 【解析】甜瓜漂浮在水面时处于平衡状态，受到的是平衡力，这时它受到的浮力等于自身的重力；因为从漂浮到浸没后甜瓜多排出了25 mL的水，根据阿基米德原理可得其浮力增加量是：ΔF浮＝ρ
水
－3
3
3
3
－3
3
gΔV排＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×25×10 m＝0.25 N；甜瓜漂浮时重
3
3
－6
3
33－63
力和浮力相等，所以甜瓜的重力是G＝F浮＝ρ水gV排′＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×410×10 m＝4.1 N，质量G4.1 N3
是m＝＝＝0.41 kg＝410 g，而甜瓜的体积是V＝410 mL＋25 mL＝435 mL＝435 cm，所以甜瓜的密度
g10 N/kgm410 g33
是ρ＝＝3≈0.94 g/cm(或0.9 g/cm)．
V435 cm
8. (每空1分，共4分)1.2 1.0(或0.98) 变大 变大 【解析】当物块排开水的体积为零时，它不受水对它的浮力作用，此时测力计的示数等于物块的重力，所以由图像可知物块所受的重力为1.2 N；在物块浸没时它排开水的体积为 100 cm，此时测力计的示数为0.2 N，则物块所受的浮力为1.0 N，或由阿基米德原理F
3
浮
＝ρ液gV排可知此时物块所受的浮力为1.0 N(或0.98 N)；在物块下降过程中，物块排开水的体积变大，所受的浮力逐渐变大；在下降过程中，物块所处的深度变大，根据液体压强的特点可知下表面受到的压强变大．
9. (1)(每空1分，共2分)0.4 之上 解：(2)水对密度计底部的压强
p＝ρ水gh水＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×0.08 m＝800 Pa(2分)
(3)当密度计刚好竖直没入液体中时，该液体的密度就是密度计所能测得的最小密度值 此时F浮＝G＝0.4 N(1分) 由F浮＝ρ液gV排 , V排＝Sh液得 ρ液＝
F浮F浮0.4 N33
＝＝ ＝0.×10 kg/m(2分) －42
gV排gSh液10 N/kg×5×10 m×0.125 m
3
3
10. (1)增大(1分) 【解析】根据p＝ρgh，可得：液体的压强与液体的密度和液体的深度有关．在液体的密度一定时，液体的压强随液体深度的增加而增大，所以在注水的过程中，随着水位上升，水对水池底部的压强逐渐增大．
解：(2)水池中水的质量
m＝ρV＝1.0×10 kg/m×2.4 m＝2.4×10 kg(2分)
3
3
3
3
塑料盒排开水的体积
V排＝Sh＝100 cm×10 cm＝10 cm＝10 m(1分) 塑料盒受到的浮力
F浮＝ρ水gV排＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×10 m＝10 N(1分) (3)物体重力G＝mg＝0.3 kg×10 N/kg＝3 N(1分) 注水结束时，塑料盒受到的浮力应增加3 N 塑料盒排开水的体积增加值
F浮′3 N－43
V′＝＝＝3×10 m(1分) 33
ρ水g1.0×10 kg/m×10 N/kgV′3×10 m
水位变化h′＝＝－22＝0.03 m(1分)
S10 m11. 解：(1)该装置的重力为
G＝mg＝0.21 kg×10 N/kg＝2.1 N(1分) 由二力平衡条件可知F浮1＝G＝2.1 N(1分) (2) 该装置排开水的体积为
V排＝Sh＝3×10 m×0.11 m＝3.3×10 m 所受的浮力为
F浮2＝ρ水gV排＝1.0×10 kg/m×10 N/kg×3.3×10 m＝3.3 N(2分) 由二力平衡条件可知G总＝F浮2＝3.3 N
物块A的重力为GA＝G总－G＝3.3 N－2.1 N＝1.2 N(1分) 物块A的质量为
GA1.2 N
mA＝＝＝0.12 kg＝120 g(1分)
g10 N/kg与水面所对应位置处的刻度线应标为120 g (3)物块A的密度为
mA0.12 kg33
ρA＝＝－53＝8×10 kg/m(2分)
V1.5×10 m
3
3
－4
3
－3
2
－4
3
－4
3
3
3
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3
2
3
3
－3
3
