關於物理浮力的測試題和答案

　　浮力指物體在流體***包括液體和氣體***中，各表面受流體***液體和氣體***壓力的差***合力***。以下是與浮力有關的九年級物理教程和試題，歡迎大家參閱!

　　物理浮力的測試題教程和答案

　　重、難點

　　1. 理解兩組物體在液體中的浮沉條件

　　2. 知道輪船、氣球、飛艇、潛水艇的浮沉原理

　　3. 掌握利用浮力測不同物體密度的方法

　　4. 進一步加強利用阿基米德原理解決有關浮力問題的能力

　　知識點分析

　　***一***物體的浮沉條件

　　1. 比較重力和浮力：

　　***1***G物=F浮，漂浮或懸浮

　　***2***G物>F浮，下浮或沉底

　　***3***G物

　　2. 比較物體密度和液體密度：

　　***1***ρ物=ρ液，懸浮

　　***2***ρ物>ρ液，下沉或沉底

　　***3***ρ物<ρ液，上浮或漂浮

　　***二***浮力的利用：

　　1. 輪船：採用“空心”的辦法增大體積達到增大浮力的目的。

　　***1***吃水線：表明輪船在不同載重時的吃水深度。

　　***2***排水量***船隻的噸位***=m船+m最大載貨。

　　2. 潛水艇：用改變水艙中水量的辦法改變自重來實現下潛和上浮。

　　3. 氣球和飛艇：體內充有密度小於空氣的氣體，使G

　　4. 利用浮力測物體的密度

　　***1***利用密度計測液體密度：

　　① 原理：漂浮時，G=F浮=ρ液gV排

　　② 刻度特點：上小下大

　　***2***實驗法測固體的密度：

　　① 密度小於水的固體

　　② 密度大於水的固體

　　【典型例題】

　　[例1] 2001年6月3日，我國曆史上第一次水下考古調查在雲南省澄江縣撫仙湖正式展開，考古工作者從湖底打撈出一批水文物。其中有一長約70cm、質量為100Kg的石塊，考古人員是用氣囊把它從水中浮起拉離湖底的。經測算可知，石塊受到氣囊向上的拉力為588N時，它恰好能在水中勻速上浮。求：***1***石塊在水中受到的浮力;***2***該石塊的密度。

　　分析：當石塊受到向上的拉力時，它恰好能在水中勻速上浮，說明拉力與浮力之和恰好等於石塊重力。欲求石塊的密度，除通過重力求其質量外，還要通過浮力計算出石塊的體積。

　　解答：

　　***1***石塊受到的重力為：G=mg=100×9.8=980***N***

　　石塊受到的浮力為：F浮=G-F拉=980-588=392***N***

　　***2***由公式F浮=ρ水gV排可得：V排=F浮/ρ水g=392/***103×9.8***=4×10-2***m3***

　　V石=V排=4×10-2***m3***

　　此石塊的密度為：ρ=m/V石=100/***4×10-2***=2.5×103***Kg/m3***

　　說明：此題將浮力問題和我們以前所學的力的平衡及密度知識結合了起來，在本章當中，像這樣的綜合題還有很多，因此，我們在學習本章內容時要特別注意前面知識的複習。

　　[例2] 把一個蠟塊放入盛滿酒精的容器中，溢位酒精的質量是4克;若把該蠟塊放入盛滿水的容器中，則溢位水的質量是*** ******已知ρ蠟=0.9×103千克/米3，ρ酒精=0.8×103千克/米3***

　　A. 4克 B. 4.5克 C. 5克 D. 3.6克

　　分析：由浮沉條件來判斷，蠟塊放在酒精下沉浸沒在酒精中，設蠟塊的體積為V，根據阿基米德原理有：

　　蠟塊的重為：

　　若把蠟塊放進水裡，由浮沉條件來判斷，蠟塊將漂浮在水面上。蠟塊的重與水的浮力平衡。若設所求溢位水的質量為m排水，則依據阿基米德原理有： m排水•g=F浮=G，即：

　　m排水=4.5×10-3千克。

　　解答：正確選項為B。

　　說明：解決這類題目時，我們常用比較物體密度與液體密度的方法，判斷出物體的浮沉情況：當物體浸沒在液體裡時，V排=V物，又因為F浮=ρ液•g•V排，G物=ρ物•g•V物，所以，當ρ物>ρ液時，物體下沉，最終沉底;當ρ物=ρ液時，物體懸浮;當ρ物<ρ液時，物體上浮，最終漂浮。

　　[例3] 如圖所示，在一個較大容器的水面上放一木塊，木塊上面放一個體積為1分米3，重7.84牛的物體，此時木塊漂浮。如果將物體從木塊上拿下放入水中，當木塊和物體都靜止時，容器中的水面將*** ***

　　A. 上升 B. 下降 C. 不變 D. 無法判斷

　　分析：物體的質量為：

　　則物體的密度為：

　　因為木塊上物體的密度小於水的密度，所以將此物體從木塊上拿下並放入水中時，它將漂浮在水面上，如上圖所示。

　　物體在木塊上時F浮=G，ρ水•g•V =G木+G物排液體積

　　物體在水中漂浮時，物體與木塊排液總體積為V′=V物排+V木排，根據阿基米德原理

　　F浮物=ρ水•g•V物排

　　F浮木=ρ水•g•V木排

　　物體和木塊漂浮在水面，故有

　　F浮物=G物，F浮木=G木

　　因此，V′=V

　　變化前後排液體積相同，液麵高低無變化。

　　解答：正確選項為C 。

　　說明：解答此題時比較重要的一步是通過計算得出物體密度小於水的密度，因此從木塊上拿下後仍漂浮在水面上，從而分析出物體從木塊上拿下前後總浮力不變這樣一個重要條件。按照本題的思路，我們可以試想一下：若物體從木塊上拿下後不是漂浮在水面上，而是沉入水底的話，則所受的總浮力會變小，造成水面下降的結果。因此，對於這種問題要具體情況具體分析。

　　[例4] 現有彈簧測力計、細線、量筒、小木塊***能放入量筒中***，小木塊的密度小於待測液體的密度，只用這些器材測定未知液體的密度。要求：***1***寫出實驗的主要步驟;***2***用測出量和已知常數寫出待測液體密度的數學表示式。

　　解析：由密度的知識，我們清楚測密度的問題要通過測質量和測體積來完成。根據本題的已知條件，可以用量筒直接測出液體的體積，而質量就要利用浮力的知識通過測重力來測得了。

　　答案：

　　***1***用彈簧測力計測出小木塊的重G;在量筒中倒入適量的待測液體，讀出並記錄液麵示數V1;把木塊放入量筒裡的液體中，木塊靜止後讀出並記錄液麵示數V2 。

　　***2*** 。

　　說明：解答本題的關鍵在於正確確定測量原理，即物體漂浮在液麵的條件F浮=G物—***1***和阿基米德原理F浮=ρ液gV排—***2***，可見剩下的問題就是測量G物和V排了。

　　[例5] 給你一隻量筒和適量的水，請你設計一個實驗，估測一塊橡皮泥的密度，要求：***1***寫出實驗步驟及需要測量的物理量;***2***匯出用所測量的量表示的橡皮泥密度的數學表示式。

　　解析：解答本題的思路與上題有類似之處，均是用量筒直接測物體的體積，利用浮力的知識通過測重力來測質量。所不同的是本題中的橡皮泥密度大於水，不能漂浮在水面上而是沉入水底。因此，我們要採用“空心”的辦法來增大它的浮力達到使其漂浮在水面上***浮力=重力***的目的。

　　答案：***1***實驗步驟及需要測量的物理量是：① 在量筒中倒入適量的水，記下量筒中水面的示數為V1 ;② 把橡皮泥捏成小盒狀，放入量筒中，使其漂浮在水面上，記下此時量筒中水面的示數為V2 ;③ 把橡皮泥捏成實心團使其沉入量筒的水中，記下此時量筒中水面的示數為V3 。

　　***2***匯出橡皮泥密度的數學表示式的過程為：在步驟②中，因橡皮泥漂浮，由浮體平衡條件有G=F浮，又由重力公式G=mg和阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水g***V2-V1***，得橡皮泥的質量m=ρ水***V2-V1***;由步驟①③得橡皮泥的體積V=V3-V1 ;所以橡皮泥的密度為：ρ=m/V=***V2-V1***ρ水/***V3-V1***。

　　說明：課本上測量物體的密度，需要用天平測出物體的質量和用量筒測出物體的體積。但本題中沒有天平，物體的質量只能用量筒和水“量”出，這一點就是本實驗設計的關鍵。綜合所學知識，用量筒和水“量”質量可以採用漂浮法，涉及到浮體平衡、阿基米德原理等知識。

　　[例6] 某同學研究物體浮沉條件時，將一空心金屬球放入一個足夠大而盛有水的容器中;當球靜止時，露出水面的體積是它體積的1/3，如圖所示。將球空心部分注入5×10-5m3的水時，球恰好懸浮在水中，球內水的體積是空心部分的2/5;將空心部分注滿水後，球沉入容器底部***g=10N/Kg***。求：***1***此時容器底對小球的支援力;***2***金屬的密度。

　　分析：球內注水以前金屬球漂浮在水面上，則G球=ρ水g***2/3******V金+V空***;當球內注5×10-5m3的水時，根據題給條件可知***2/5***V空=5×10-5m3，即：V空=12.5×10-5m3，此時球懸浮在水中，則G球+G***2/5***水=ρ水g***V金+V空***;由以上三式相即可求出金屬的體積V金;當球內注滿水後沉入水底時受豎直向下的重力、豎直向上的浮力和支援力3個力的作用處於平衡狀態，有：G球=ρ水gV金+F支，根據G球=ρ水g***2/3******V金+V空***，求出ρ金，代入G球-F支=ρ水gV金，再求出F支。

　　解答：

　　因為***2/5***V空=5×10-5m3 ，所以V空=12.5×10-5m3

　　注水前球漂浮在水面上，G球=ρ水g***2/3******V金+V空***——***1***

　　注入5×10-5m3水後，球懸浮在水中，G球+G***2/5***水=ρ水g***V金+V空***——***2***

　　空心部分注滿水後，球沉底，G水+G球=F支+ρ水g***V金+ V空***——***3***

　　***2***-***1***得：

　　G***2/5***水=ρ水g***1/3******V金+V空***

　　ρ水g***2/5***V空=ρ水g***1/3******V金+V空***

　　V金=2.5×10-5***m3***代入***1***得：G球=m金g=1***N***

　　m金=0.1***Kg***

　　所以：ρ金=m金/ V金=4×103***Kg/m3***

　　由***3***得：F支= G水+G球-ρ水g***V金+ V空***=0.75***N***