专项分类训练：浮力及其应用
1.如图所示是我国的战略096型核潜艇（核动力潜水艇），它是坚不可摧的“水下盾牌”，是真正意义上的大国重器。关于核潜艇，下列说法正确的是（ ）
A．上浮过程中，受到的浮力逐渐变大
B．浸没水中后继续下潜，所受浮力不变
C．下潜过程中，水对潜艇底部的压强不变
D．核潜艇悬浮与漂浮时，受到的浮力相等
2.小曾将一个浮在水面上的不锈钢碗用力向下按压，直到碗全部浸没并沉入盆底，在这个过程中受到的浮力为F，则（ ）
A．F一直增大 B．F先增大后不变
C．F先增大后减小，最后不变 D．F保持不变
3.两个相同的圆柱形容器置于水平桌面上，容器中分别盛有体积相等的甲、乙两种液体，向液体中分别放入两个质量相等但体积不同的实心均匀物块A、B（VA
C．液体对容器底部的压强p甲
A．甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B．甲的密度与液体的密度相等
C．如果将细线剪断，甲、乙再次静止后，容器底部受到的压力大小不变
D．如果将细线剪断，甲、乙再次静止后，容器底部受到液体的压强不变
5.如图是某学习小组制作的潜水艇模型，通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉或上浮。若向烧瓶中吹气，使其从如图所示的位置上浮（胶管在水中的体积忽略不计）。露出水面前，下列分析正确的是（ ）
A．“潜水艇”所受的浮力变小
B．“潜水艇”排开水的重力不变
C．“潜水艇”顶部受到水的压强变大
D．“潜水艇”是通过改变浮力的大小来实现上浮的
6.小华同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，在弹簧测力计下悬挂一圆柱体物块，当圆柱体物块下表面与水面相平时开始缓慢下降，直到与溢水杯底接触为止，用小桶收集溢出的水，如图甲所示：
（1）根据（a）图可知，圆柱体物块的质量 kg；
（2）分析（a）（c）两图可知，圆柱体物块浸没在水中时所受浮力F浮= N；
（3）分析 两图可得出，浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关；
（4）比较（c）（d）两图可得出：当圆柱体浸没在水中时，所受浮力不随 改变；图（d）中小桶内水重 N
（5）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出图乙所示的弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象，那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F浮′= N，这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟 有关。
7.某实验小组利用弹簧测力计、物块、溢水水杯等器材，按照图中ABCD所示的步骤，进行“探究阿基米德原理”的实验。
（1）把物块浸没在盛满水的溢水杯中，物块受到的浮力大小是______N。物块排开水所受的重力可由______（填字母代号）两个步骤测出。由以上步骤可初步得到浸在水中的物体所受浮力大小与物体排开水所受重力之间的关系；
（2）利用图中的数据，可求得物块的密度是______kg/m3；
（3）大大咧咧的小依在实验步骤C的测量中，把物块浸没时不小心将溢水杯中的水溅出，这样会导致测得的“物体排开液体所受的重力”______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
（4）非常热爱物理的小钟同学在学习了阿基米德原理后、想利用该原理来测量她家厨房所用酱油的密度。于是利用家里的电子秤，底面积为100cm2的柱形容器，一个底面面积为10cm2、高4cm的柱形木块（不吸液体），酱油等物品进行了如下实验操作：
①在杯子底部安装一个体积大小忽略不计的定滑轮，定滑轮离容器底的距离为0.4cm，再用线绕过滑轮，并附电子秤测出它们的质量，示数如图a所示；
②往杯中装入适量的酱油，测出杯子和酱油的总质量如图b所示；
③将木块与细线相连并轻轻放入杯中漂浮，此时电子秤的示数如图c所示；
④拉动细线，使木块逐渐浸没在酱油中，木块没有触碰到滑轮和杯子侧壁，分别记下木块在不同位置时电子秤的示数，如图d、e、f所示；
请帮助小钟同学完成数据的处理和分析：
A．比较分析图c、d、e、f中电子秤的示数可知，浸在液体中的木块所受的浮力大小与______有关，与浸没的深度______（选填“有关”或“无关”）；
B．根据测量数据计算出酱油的密度______g/cm3；
C．小钟翻阅说明书发现该电子秤的最大称量值为3000.0g，在原有实验器材不变的情况下（只更换烧杯中的液体），理论上所能测量的液体密度最大值是______g/cm3。
一、船、潜水艇浮力的应用
8.如图所示是世界上最大的货轮“长范号”，其长度约为400米，宽度为62米，甲板的大小和四个足球场差不多，满载时排水量65万吨，该货轮在海上航行时受到的浮力________（选填“大于”“小于”或“等于”）重力，满载时所受浮力为________N，g取10N/kg。
9.如图所示为某种型号潜水艇，其体积为5×103m3．（海水密度近似取1.0×103kg/m3，g 取10N/kg）求：
（1）它在潜入到水下执行任务时所受浮力；
（2）当它潜入到水下200m时，它的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压强和压力．
10.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的标准排水量可达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（g取10N/kg，ρ海水取1×103kg/m3）
（1）钢铁的密度远大于水，但钢铁制成的航空母舰可以漂浮在水面上，其原因是 ．
（2）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？
（3）若装载燃油滑油、备用锅炉水共1.8万吨到达满载，则满载后排开水的体积为多少立方米？
二、模型类浮力的计算
11.如图所示，一边长为10cm，密度为0.6g/cm3的正方体木块，用细线系着置于底面积为200cm2容器内的水中，g=10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3。求：
（1）木块所受的浮力大小；
（2）细线的拉力大小；
（3）细线剪断后，当木块静止时，木块露出水面的体积；
（4）细线剪断后，水对容器底部的压强变化量。
12.科技小组的同学用泡沫塑料盒灯泡制作了一个航标灯模具，如图所示．航标灯A总重4N，A底部与浮子B用细绳相连．当水位上升时，浮子B下降；水位下降时，浮子B上升，使航标灯A静止时浸入水中的深度始终保持为5cm，航标灯A排开水的质量为500g．浮子B重0.5N（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）．
求：（1）航标灯A底部受到水的压强是多大？
（2）航标灯A静止时受到的浮力是多大？
（3）浮子B的体积为多大？
三、实验类浮力的计算
13.小明为了测出物块A的密度，用弹簧测力计测出物块A重为9N，然后将物块A静止在水中，如图所示，弹簧测力计的示数为5N，则物块A所受浮力为________N；物块A的密度是________kg/m3。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
14.如图甲所示，用弹簧测力计拉着一正方体物块处于静止状态，弹簧测力计的示数F为20N，物块的边长为0.1m。A、B两容器分别装有等高的水和酒精，容器液面高度比物块边长高，如图乙、丙所示。现将物块先后缓慢浸入 A、B两容器的液体中，当物块刚好浸没时，A、B两容器中弹簧测力计示数分别为F1和F2，且F1：F2=5：6（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）物块的质量；
（2）物块浸没在水中时所受浮力大小；
（3）酒精的密度；
（4）已知A容器底面积为B容器底面积的2.5倍。若物块浸没到水中后，水面升高了2cm，此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa，则物块浸没到酒精中时，酒精对B容器底部的压强。
四、图像类浮力的计算
15.如图甲所示,将底面积为100cm2高为10cm的柱形容器，M置于电子称上，逐渐倒人某液体至3cm深，再将系有细绳的圆柱体缓慢向下浸入液体中，液体未溢出，圆往体不吸收液体，整个过程电子秤示数m随液体的深度变化关系图像如图乙所示．若圆柱体A的质量为216g，密度为0.9g/cm3底面积为40cm2 ，求:
（1）容器的重力；
（2）液体的密度；
（3）在圆柱体浸入液体的过程中，当电子称示数不再变化时液体对容浸入液体前增加了多少
16.在水平桌面上放有一个足够高的薄壁柱形容器，如图甲所示，其底面积为100cm2，一个重为2.5N，底面积为40cm2，高为10cm的柱形玻璃杯A漂浮于水面上，容器底有一个密度为2×103kg/m3的实心金属块B（与容器底部不密合），用一根细线将B与玻璃杯A的下表面相连，细线未拉直，缓慢向容器中注水，细线所受拉力随时间变化的图像如图乙所示，最后A、B两物体在水中静止（细线不可伸长且质量与体积忽略不计），求：
（1）注水前，玻璃杯A所受浮力；
（2）当细线所受拉力为0.5N时，玻璃杯A浸入水中的深度；
（3）金属块B的重力；
（4）从t1时刻到t2时刻，水对容器底的压强变化量。
参考答案：
1.B
2.C
3.B
4.C
5.B
6.（1）0.6 kg （2）5N (3)b c （4）深度 5N （5）4N 液体密度
7. 1；AD；3.8×103；偏小；木块浸在液体中的体积；无关；1.15；7.25
8.等于；6.5×109
9.（1）∵潜水艇排开海水的体积等于潜水艇的体积V=5×103m3，
∴潜水艇受到的浮力：
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×103m3=5×107N
（2）海水对潜水艇外壳的压强：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa，
海水对该观测孔的压力：由p=得，
F=pS=2×106Pa×1.2m2=2.4×106N
答：（1）潜水艇受到的浮力是5×107N；
（2）海水对潜水艇的压强约是2×106Pa，海水对舱盖的压力约是2.4×106N．
10.解：（1）钢铁制成的航空母舰能漂浮在水面上是采用了空心的方法，增大了排开水的体积，由F浮＝ρ水gV排知道，航空母舰受到的浮力变大，从而可以漂浮在水面上；
（2）航空母舰标准排水量6万吨，由阿基米德原理可得此时航母受到的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝6×104×103kg×10N/kg＝6×108N；
（3）因为增加燃油、滑油、备用锅炉水后，航空母舰仍然漂浮，
则增加的浮力：△F浮＝△G＝mg＝1.8×104×103kg×10N/kg＝1.8×108N，
所以航空母舰满载时受到的浮力：
F浮′＝F浮+△F浮＝6×108N+1.8×108N＝7.8×108N；
由F浮＝ρ液gV排可得，满载后排开水的体积：
V排＝＝＝7.8×104m3．
答：（1）采用了空心的方法，增大排开水的体积，从而增大了航空母舰受到的浮力；
（2）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6×108N；
（3）满载后排开水的体积为7.8×104m3．
11.解：（1）木块浸没在水中时，浸入水中的体积等于木块的体积，浸入水中的体积为
木块所受的浮力为
（2）木块所受的重力为
因为木块静止处于平衡状态，则木块受到的拉力为
（3）剪断细线后，因为木块密度小于水的密度，所以木块漂浮，此时受到的浮力等于木块的重力，等于6N，此时木块浸入水中的体积为
木块露出的体积为
（4）细线剪断后液体深度的变化量为
细线剪断后，水对容器底部的压强变化量为
答：（1）木块所受的浮力大小为10N。
（2）细线的拉力大小为4N。
（3）细线剪断后，当木块静止时，木块露出水面的体积为。
（4）细线剪断后，水对容器底部的压强变化量为200Pa。
12.（1）．航标灯A底部受到水的压强为：
；
（2）．航标灯A静止时，根据阿基米德原理可得，A受到的浮力为：
；
（3）．A在浮力、重力和拉力作用下保持静止，因此受力平衡，则绳子对A的拉力为：
F=FA浮-GA=5N-4N=1N
B受到绳子向下的拉力为：
F′=F=1N
B在浮力、重力和拉力作用下保持静止，则浮子B受到的浮力：
FB浮=GB+F'=0.5N+1N=1.5N
由阿基米德原理可得：
．
答：（1）．航标灯A底部受到水的压强是500Pa；
（2）．航标灯A静止时受到的浮力是5N；
（3）．浮子B的体积为1.5×10-4m3．
13.4；2.25×103
14.（1）解：物块的质量
答：物块的质量为2kg；
（2）物体的体积为
物块浸没在水中时所受浮力大小
答：物块浸没在水中时所受浮力大小为10N；
（3）A中弹簧测力计的示数为
根据且F1：F2=5：6，可知，
可求出
那么物体在酒精中的浮力为
那么酒精的密度为
答：酒精的密度为 ；
（4）水面升高了2cm，则A容器的底面积为
水对容器底部的压强为1.7×103Pa，说明此时的水面的高度为
则水面没有放物体前的高度为
B容器的底面积为
则物块浸没到酒精中时，酒精液面升高了
此时酒精液面的高度为
酒精对B容器底部的压强
答：物块浸没到酒精中时，酒精对B容器底部的压强为 ；
15.（1）由图乙知道，容器M的质量是：m=100g=0.1kg，故容器的重力是：G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；
（2）由图乙知道，当液体深度h=3cm时，电子秤示数为400g，即容器和液体的总质量为400g，此时液体质量是：m液=m总-m液=400g-100g=300g，液体体积是：V液 =Sh=100cm2 ×3cm=300cm3；所以，液体密度是： =1g/cm3 =1×103 kg/m3；
（3）当A下降到容器底时，液面高度是： =5cm；相比A浸入前，液面上升的高度是：△h=h′-h=5cm-3cm=2cm；此时：V排=SA h′=40cm2 ×5cm=200cm3 =2×10-4 m3 ；A受到的浮力是：F浮 =ρ液 gV排 =1×103 kg/m3 ×10N/kg×2×10-4 m3 =2N，GA =mA g=0.216kg×10N/kg=2.16N，因为，F浮＜GA，所以A最终会沉入容器底部．故液体对容器底相比A浸入液体前增加的压强：△p=ρ液 gh=1×103 kg/m3×10N/kg×0.02m=200pa．
16.解：（1）玻璃杯漂浮，受到浮力等于重力，则有
（2）当细线所受拉力为0.5N时，物体A受三个力，浮力、重力、拉力，而浮力等于物体上、下表面所受压力的差，此时所受浮力为
玻璃杯A浸入水中的深度为
（3）物体B处于静止状态，受重力、浮力、拉力，由图可知，拉力最大为1N，由此可以列式
由于物体B完全浸没在水中，排开液体的体积等于自身体积，将上式展开
物体B的体积为
物体B所受重力为
（4）由图乙可知t1时刻到t2时刻，拉力的变化量，拉力的增加量就是浮力的减小量，二者变化量相等，则浮力的变化量为
由得玻璃杯A增加的浸没水中的体积为
水升高的高度为
则增加的压强为
答：（1）注水前，玻璃杯A所受浮力2.5N；
（2）当细线所受拉力为0.5N时，玻璃杯A浸入水中的深度0.075m；
（3）金属块B的重力2N；
（4）从t1时刻到t2时刻，水对容器底的压强变化量125Pa
