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1、2024初中同步测控优化设计物理八年级下册配人教版专项训练4浮力的计算1.如图所示,浸没在液体中的物体,两个相对的侧面所受液体的相互平衡,对物体水平方向的受力没有影响。其上、下表面受到液体对它的压力不同,这就是浮力产生的原因。如果F1=8 N,F2=12 N,则物体受到的浮力是 N。2.一个边长为l的实心正方体铁块挂在弹簧测力计下端,在空气中称量时,弹簧测力计示数为G;浸没在水中测量时,弹簧测力计示数为F,此时铁块上表面距离液面的深度为h,则下列说法错误的是()A.该铁块所受的浮力为G-FB.该铁块所受浮力为水gl3C.该铁块上、下表面所受的压力差为G-FD.随着浸没深度h的增加,铁块上、下表
2、面所受水的压力差增大3.图甲是探究浮力的大小跟哪些因素有关的几个实验情景,实验和中,弹簧测力计的示数分别为3.2 N和3.0 N,实验中弹簧测力计的示数如图乙所示,盐水的密度为1.1103 kg/m3,下列计算错误的是(g取10 N/kg)()A.物体A的体积是210-4 m3B.物体A的密度为2.6103 kg/m3C.物体A在盐水中受到的浮力是2 ND.实验中物体A对烧杯底部的压力是0.8 N4.把一个木块(木=0.6103 kg/m3)放入盛满酒精(酒精=0.8103 kg/m3)的溢水杯中,溢出30 g的酒精;若将此木块从酒精中取出,擦干后放入盛满水的溢水杯中,则溢出水的质量()A.等
3、于30 gB.小于30 gC.大于30 gD.无法确定5.(2020四川甘孜州中考)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙所示,g取10 N/kg,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。6.将匀质铁球的一半浸入水中,排开水的重力为0.8 N,铁球受到浮力的大小为 N;将它浸没在水中,受到浮力的大小为 N,当它在水中下沉时,受到浮力的大小(选填“变小”“不变”或“变大”)。7.如图所示,质量为20 g的蜡块,在盛水的烧杯中静止,此时它所受浮力为
4、 N,排开水的体积为 cm3。逐渐向烧杯中加入密度为1.08103 kg/m3的盐水,整个过程中没有液体溢出,蜡块排开液体的体积(选填“变大”“变小”或“不变”)。(水=1.0103 kg/m3,蜡=0.9103 kg/m3,g取10 N/kg)8.如图所示,一个物体甲,先后两次分别在小物体乙和丙(乙、丙由同种物质制成,密度为)的作用下浸没在水中静止(水为已知量),物体甲的上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用细绳连接,则V乙V丙=。专项训练4浮力的计算1.解析 根据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,物体浸没在液体中时,它的两个相对侧面受到的液体的压力相互平衡,F浮=F2-F1=12 N
5、-8 N=4 N。答案 压力42.D解析 铁块受到的浮力F浮=G-F,故A正确;由阿基米德原理可知,该铁块所受浮力F浮=G排=m排g=水gV排,正方体铁块边长为l,则其体积为l3,故该铁块所受浮力F浮=水gV排=水gl3,故B正确;根据浮力产生的原因是上、下表面受到的压力差可知,该铁块所受浮力F浮=G-F=F下-F上,故C正确;该铁块上、下表面所受水的压力差F=F下-F上=水gV物=水gV排=F浮,由F=水gV排可知,铁块上、下表面所受水的压力差与浸没深度无关,故D错误。3.C解析 实验和中,弹簧测力计的示数分别为F1=3.2 N、F2=3.0 N,由F浮=G-F拉可得,F浮1=G-F1,F浮
6、2=G-F2,F浮1=水gV排,F浮2=盐水gV排,因为和中,物体A都是浸没,V排相同,所以水gV排=G-F1,盐水gV排=G-F2,将水=1.0103 kg/m3、盐水=1.1103 kg/m3、F1=3.2 N、F2=3.0 N代入上式可得G=5.2 N,V排=V=210-4 m3,故A正确;物体A的质量m=Gg=5.2N10 N/kg=0.52 kg,物体A的密度=mV=0.52kg210-4 m3=2.6103 kg/m3,故B正确;A在盐水中浸没,受到的浮力F浮=盐水gV排=1.1103 kg/m310 N/kg210-4 m3=2.2 N,故C错误;实验中物体A对烧杯底部的压力等于
7、支持力,F支=G-F浮-F拉=5.2 N-2.2 N-2.2 N=0.8 N,故压力为0.8 N,故D正确。4.A解析 因为木酒精,所以木块在酒精液面上漂浮,则木块受到酒精的浮力为F浮=G木=G排=m排g;因为木水,所以木块在水面上漂浮,则木块受到水的浮力F浮=G木=G排=m排g,可知木块排开水的质量(溢出的质量)为m排=m排=30 g。5.解析 由题图乙可知,当上升高度大于20 cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.0 N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2.0 N;圆柱体上升高度在010 cm时,圆柱体浸没在水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6 N,此时圆柱体受
8、到的浮力最大,其大小为F浮最大=G-F示2=2.0 N-1.6 N=0.4 N。答案 2.00.46.解析 当铁球的一半浸入水中时,此时铁球受到的浮力F浮=G排=0.8 N;当铁球浸没在水中时,有V排=2V排,F浮=水V排g=2水V排g=2F浮=20.8 N=1.6 N;当它在水中下沉时,排开水的体积不变,铁球受到水的浮力不变。答案 0.81.6不变7.解析 由题图可知,蜡块在水中漂浮,可得其所受浮力为F浮=G=mg=2010-3 kg10 N/kg=0.2 N;由F浮=液V排g,可得V排=F浮水g=0.2N1.0103kg/m310 N/kg=210-5 m3=20 cm3;逐渐向烧杯中加入
9、密度为1.08103 kg/m3的盐水,则烧杯中液体密度液变大,蜡块仍漂浮在液面上,可知所受的浮力不变,仍为0.2 N,由V排=F浮液g可知,浮力不变,液体的密度变大,则蜡块排开的液体的体积变小。答案 0.220变小8.解析 由题图知甲、乙处于悬浮状态,有浮力等于重力,即G甲+gV乙=水g(V甲+V乙);由题图知甲、丙处于漂浮状态,有浮力等于重力,即G甲+gV丙=水gV甲,两式相减得g(V乙-V丙)=水gV乙,整理有V乙V丙=-水。答案 -水专项训练5密度、压强、浮力的综合1.如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法正确的是()A.M上、
10、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力B.M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小C.M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力D.M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力是一对平衡力2.如图所示,航母在海试中的相关说法错误的是()A.航母在海面上匀速航行时,航母受到的重力等于航母受到的浮力B.为了防止发生碰撞,并列航行的护卫舰与航母须保持较远距离,因为流体在流速大的地方压强小C.舰载机飞离航母后,航母受到海水的浮力减小D.舰载机飞离航母后,航母底部受到海水的压强增大3.在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图所示
11、。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为甲、乙,则()A.F甲F乙C.甲乙D.甲FBFCC.容器对桌面的压力关系:F甲F乙F丙D.小球的质量关系:mA=mBV乙排,由F浮=液gV排可知,甲乙,故C错误,D正确。4.B解析 由题图可知,A、B两球排开液体的总体积V排甲VA+VB,V排乙=VA+VB,所以V排甲V乙,即甲容器中液体的体积较大;已知容器中的液体质量相等,根据=mV可知,甲乙,根据阿基米德原理F浮=G排,得B球在甲中和乙中排开液体重力分别为G甲排=甲gVB,G乙排=乙gVB,则G甲排G乙排,故A不符合题意。由题图可知,A在甲液体中漂浮,根据漂浮条件
12、可知FA浮甲=GA,A和B在乙液体中一起悬浮,则A球的受力情况是FA浮乙=GA+F,则FA浮甲FA浮乙,故B符合题意。已知两容器中液面恰好相平,即h甲=h乙,因为甲乙,根据p=gh可知p甲=甲gh甲,p乙=乙gh乙,所以p甲p乙,故C不符合题意。容器对水平面的压力等于容器的总重力,即F压=G液+G容+GA+GB,由于容器和液体质量均相等,A、B两球的质量不变,所以F甲=F乙,即两容器对水平面的压力相等,由于甲、乙是两个完全相同的容器,则水平面的受力面积相等,根据p=FS可知p甲=p乙,即两容器对水平面的压强相等,故D不符合题意。5.A解析 由题知,A、B、C三个小球的体积相同;小球静止时,三个
13、容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=gh可知,容器底部受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,故A正确。由题图可知,A、B、C三个小球排开水的体积关系为VA排VB排=VC排,根据F浮=液gV排可知,浮力的大小关系为FAFC,根据阿基米德原理有FC=GC排,GCGC排,即C球的重力大于C排开水的重力,故丙容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,即F乙F丙;综上分析可知,三个容器对桌面压力关系为F甲=F乙FC,由于FAFB=FC,则GAGBGC,所以,mAmB乙;由题图(2)可知,相同木块在a、b中都漂浮,则所受浮力F浮a=F浮b=G木;根据F浮=液gV排可得V排=F浮液g,由题图可知
14、V排ab,则a容器盛的是甲液体,b容器盛的是乙液体,故A正确。因为F浮a=F浮b,所以由阿基米德原理可知G排a=G排b,则m排a=m排b,故B错误。由于两容器中液面相平,且ab,根据p=液gh可知,a容器底部受到液体的压强大,故C错误。木块在a、b两容器中都漂浮,根据浮力产生的原因可知木块下表面受到液体的压力Fa下=F浮a,Fb下=F浮b,则Fa下=Fb下;由于两个木块相同,所以底面积相同,根据p=FS可知,pa下=pb下,故D正确。7.D解析 塑料管和水的总重力G=(m管+m水)g=(0.002 kg+0.01 kg)10 N/kg=0.12 N,由题知,装有水的塑料管在液体中漂浮,则受到的
15、浮力F浮=G=0.12 N,故A正确;因塑料管是直筒状,则橡皮膜受到水的压力F=G水=m水g=0.01 kg10 N/kg=0.1 N,所以水对橡皮膜的压强p=FS=0.1N110-4 m2=1 000 Pa;橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上、下受到的液体压强相等,则管外液体对塑料管底部橡皮膜产生的压强也为1 000 Pa,故B正确;根据p=gh可得,管内水的深度h水=p水g=1 000Pa1103kg/m310 N/kg=0.1 m=10 cm,由题意可得塑料管浸入液体的深度h液体=h水+h=10 cm+2 cm=12 cm=0.12 m,则管外液体密度液体=pgh液体=1 000Pa10 N/
16、kg0.12 m=0.83103 kg/m3,故C正确;在管上方施加力时,管将下沉一段深度,此时橡皮膜发生形变,无法计算排开液体的体积,因此无法求出增加的深度,故D错误。8.AC解析 由题图甲可知,当圆柱体全部浸入水中时,弹簧测力计的示数F=0.4 N,则圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F=2.4 N-0.4 N=2 N,A正确。圆柱体的体积V=V排=F浮水g=2N1.0103kg/m310 N/kg=210-4 m3,由图甲可知,圆柱体的高度为2 cm,则圆柱体的底面积S=Vh=210-4 m30.02 m=0.01 m2,B错误。圆柱体在液体中弹簧测力计的示数F示=G-F浮,由题图乙
17、可知,当h=1.6 cm水,所以合金块B将沉底,排开水的体积和自身的体积相等,此时合金块B受到的浮力F浮B=水gVB=1.0103 kg/m310 N/kg25010-6 m3=2.5 N;木块A静止时处于漂浮状态,则木块A受到的浮力F浮A=GA=12 N;木块A和合金块B受到的浮力的减少量F浮=F浮-F浮A-F浮B=16 N-12 N-2.5 N=1.5 N,排开水体积的减少量V排=F浮水g=1.5N1.0103kg/m310 N/kg=1.510-4 m3,水深度的变化量h=V排S=1.510-4 m310010-4 m2=0.015 m,水对容器底部的压强比取下合金块B前减小了p=水gh
18、=1.0103 kg/m310 N/kg0.015 m=150 Pa。答案 1.610315011.解析 (1)由题可知,物体重G柱=18 N,浸没液体中时,圆柱体受到的拉力F拉=12 N圆柱体受到的浮力F浮=G柱-F拉=18 N-12 N=6 N。(2)圆柱体浸没时,V排=V柱=S柱h=40 cm210 cm=400 cm3=410-4 m3由F浮=液gV排可得液=F浮gV排=6N10 N/kg410-4 m3=1.5103 kg/m3。(3)液体的质量m液=液V液=1.5103 kg/m31003010-6 m3=4.5 kg液体的重力G液=m液g=4.5 kg10 N/kg=45 N圆筒
19、的重力G筒=m筒g=0.5 kg10 N/kg=5 N则总重力G总=G液+G筒+G柱=45 N+5 N+18 N=68 N圆筒放在水平桌面上,圆筒对桌面的压力F=G总-F拉=68 N-12 N=56 N此时圆筒对桌面的压强p=FS=56N10-2 m2=5 600 Pa。答案 (1)6 N(2)1.5103 kg/m3(3)5 600 Pa12.解析 (1)图甲中,容器、铁块、木块的总重力G=(mA+mB+m)g=(8 kg+0.5 kg+1 kg)10 N/kg=95 N容器对水平面的压强p=FS=GS=95N0.1m2=950 Pa。(2)图乙中,铁块A所受的浮力F浮A=水gV排=1.01
20、03 kg/m310 N/kg110-3 m3=10 N此时细绳恰好伸直且不受力,那么弹簧对铁块A的弹力FA=GA-F浮A=8 kg10 N/kg-10 N=70 N。(3)再次注水前,木块B处于漂浮状态,据阿基米德原理有GB=F浮B=水gV排B所以木块B排开水的体积V排B=GB水g=0.5kg10 N/kg1.0103kg/m310 N/kg=510-4 m3则木块B被浸的高度h浸=V排BSB=510-4 m30.01m2=0.05 mh1=h-h浸=0.1 m-0.05 m=0.05 m再次注水,直到木块刚好浸没,此时F弹变=F浮增=F浮B-GB=1.0103 kg/m310 N/kg11
21、0-3 m3-0.5 kg10 N/kg=5 N弹簧弹力减少了5 N,弹簧的压缩量减少了0.005 m,即h2=0.005 m水面又升高的高度h总=h1+h2=0.05 m+0.005 m=0.055 m。答案 (1)950 Pa(2)70 N(3)0.055 m专项训练6功、功率和机械效率的综合计算1.如图所示,利用滑轮组在2 s内将重400 N的物体匀速提升了1 m,所用拉力F为150 N。不计绳重和轴摩擦,下列说法正确的是()A.绳子自由端移动的速度为2 m/sB.动滑轮的总重为100 NC.滑轮组的机械效率为83.3%D.提升更重的物体,滑轮组的机械效率会变小2.(2020辽宁丹东中考
22、)如图所示,在斜面上将一个重为15 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力F=6 N,斜面长s=1.2 m、斜面高h=0.3 m。下列说法正确的是()A.物体克服重力做功7.2 JB.额外功为1.8 JC.物体受到的摩擦力为2.25 ND.斜面的机械效率为37.5%3.下图是人抬起独轮车车把时的简化示意图,此时独轮车相当于一个(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为1 200 N,抬起车把的力F=500 N,则此杠杆的机械效率为。4.如图所示,杠杆在竖直向下的拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升,提升物体时采集到的信息如表所示:物重G/NlOA/
23、mlOB/mA端上升的竖直距离h/mB端下降的竖直距离s/m400.80.40.20.1若不计杠杆自重和摩擦,拉力应为 N;若实际拉力F为90 N,则杠杆的机械效率为。5.(2020湖南邵阳中考)如图所示,用一个滑轮组匀速提升重0.9 N的物体,在物体匀速上升5 cm的过程中,弹簧测力计的示数为0.4 N。不计轴摩擦及绳重。求:(1)在此过程中拉力做的功;(2)该滑轮组的机械效率;(3)动滑轮受到的重力。6.如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2 m/s,经过t=10 s,货物A竖直升高h=10 m。已知汽车对绳的拉力F
24、的功率P=120 kW,不计绳、滑轮的质量和轴摩擦,求:(1)时间t内汽车对绳的拉力所做的功;(2)汽车对绳的拉力大小;(3)汽车拉货物的机械效率。专项训练6功、功率和机械效率的综合计算1.A解析 由题图知,n=4,绳子自由端移动的距离s=nh=41 m=4 m,绳子自由端移动的速度v=st=4m2 s=2 m/s,故A正确;不计绳重及轴摩擦,则拉力F=1n(G+G动),可得动滑轮的总重力G动=nF-G=4150 N-400 N=200 N,故B错误;拉力做的功W总=Fs=150 N4 m=600 J,有用功W有=Gh=400 N1 m=400 J,滑轮组的机械效率=W有W总=400 J600
25、 J=66.7%,故C错误;若用该滑轮组提升更重的物体,额外功不变,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增加,滑轮组的机械效率会变大,故D错误。2.C解析 物体克服重力做功(即有用功)W有=Gh=15 N0.3 m=4.5 J,故A错误;拉力做的总功W总=Fs=6 N1.2 m=7.2 J,则额外功W额=W总-W有=7.2 J-4.5 J=2.7 J,故B错误;由W额=Ffs可得,物体受到的摩擦力Ff=W额s=2.7J1.2 m=2.25 N,故C正确;斜面的机械效率=W有W总=4.5J7.2 J=62.5%,故D错误。3.解析 由独轮车的简化示意图可知,独轮车在使用时动力臂大于阻力臂,所以它
26、属于省力杠杆;由题可知l1l2=sh=31,则杠杆的机械效率=W有W总=GhFs=1 200N1500 N3=80%。答案 省力80%4.解析 不计杠杆自重和摩擦,可由杠杆平衡条件得FlOB=GlOA,即F0.4 m=40 N0.8 m,解得F=80 N;若F=90 N,由表中数据知机械效率为=W有W总=GhFs=40N0.2 m90 N0.1 m=88.9%。答案 8088.9%5.解析 (1)已知h=5 cm=0.05 m,则绳子移动的距离s=3h=30.05 m=0.15 m在此过程中拉力做的功W总=Fs=0.4 N0.15 m=0.06 J。(2)有用功W有=Gh=0.9 N0.05
27、m=0.045 J该滑轮组的机械效率=W有W总=0.045 J0.06 J=75%。(3)由F=13(G+G动)可得,动滑轮受到的重力G动=3F-G=30.4 N-0.9 N=0.3 N。答案 (1)0.06 J(2)75%(3)0.3 N6.解析 (1)由P=Wt可得时间t内汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2105 W10 s=1.2106 J;(2)10 s内货物移动的距离s物=vt=2 m/s10 s=20 m,由题图知,n=3,拉力端移动距离s=ns物=320 m=60 m,由W=Fs可得汽车对绳的拉力F=Ws=1.2106 J60 m=20 000 N;(3)不计绳、滑轮的质量和它们之间的摩擦,滑轮组对货物的拉力F拉=nF=320 000 N=60 000 N=6104 N,机械效率=W有W总=GhF拉s物=9104 N10 m6104N20 m=75%。答案 (1)1.2106 J(2)20 000 N(3)75%