浮力计算题和相关例题
题目:
一个体积为500cm³、质量为300g的物体,浸没在装满水的溢水杯中,求:
(1)物体浸没在水中时受到的浮力;
(2)从溢水杯中排开的水受到的重力;
(3)物体在水中将处于什么状态?
解析:
(1)物体浸没在水中时,排开水的体积等于物体的体积,即V排 = V物 = 500cm³ = 5 × 10-4m³,根据F浮 =ρ水gV排可得,物体浸没在水中时受到的浮力:F浮 = ρ水gV排 = 1 × 10³kg/m³ × 9.8N/kg × 5 × 10-4m³ = 4.9N。
(2)由(1)可知,物体排开水的体积等于物体的体积,即排开水的重力等于物体的重力,所以从溢水杯中排开的水受到的重力:G排水 = G物 = m物g = 300 × 10-3kg × 9.8N/kg = 2.94N。
(3)因为F浮 < G物,所以物体在水中将下沉至容器底部。
答案:
(1)物体浸没在水中时受到的浮力为4.9N;
(2)从溢水杯中排开的水受到的重力为2.94N;
(3)物体在水中将下沉至容器底部。
相关例题:
例题:一个金属块挂在弹簧测力计下端,弹簧测力计的示数为3.8N,当金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2N。求:金属块的密度是多少?
解析:
(1)金属块的质量为m = G/g = 3.8N/9.8N/kg = 0.4kg;
(2)金属块受到的浮力F浮 = G - F′= 3.8N - 3.2N = 0.6N;
(3)由F浮 =ρ水gV排可得,金属块的体积V = V排= F浮/ρ水g= 0.6N/(1 × 10³kg/m³ × 9.8N/kg) = 6 × 10-5m³;
(4)金属块的密度ρ = m/V = 0.4kg/6 × 10-5m³ = 6.7 × 10³kg/m³。
例题:
一个体积为100cm³的木块,浸没在水中受到的浮力是多大?如果将它放在酒精中,它受到的浮力又是多大?(g=10N/kg)
解析:
首先根据浮力公式F_{浮} = rho_{液}gV_{排},求出木块在水中受到的浮力。由于木块浸没在水中,所以V_{排} = V_{物},可以得到浮力的大小。
接着,将木块放在酒精中,由于酒精的密度比水小,所以木块将漂浮,此时浮力等于重力,可以求出浮力的大小。
答案:
木块在水中受到的浮力为:F_{浮} = rho_{水}gV_{排} = 1 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg × 100 × 10^{-6}m^{3} = 1N。
将它放在酒精中时,由于木块的密度比酒精大,所以木块将漂浮,此时浮力等于重力,即F_{浮}prime = G = mg = 0.07kg × 10N/kg = 0.7N。
浮力是初中物理的一个重要知识点,以下是一些浮力计算题及其相关例题和常见问题:
例题:一个体积为100cm³、质量为50g的物体,放入装有100cm³水的量筒中,溢出了50cm³的水。求:(1)物体在水中将漂浮还是沉底?(2)物体受到的浮力多大?(3)物体的密度多大?
分析:物体在水中静止时,可能处于漂浮状态或沉底状态。根据浮沉条件,判断出物体在水中所受浮力的大小和物体的密度,再根据阿基米德原理求出物体排开水的体积,从而确定物体在水中是漂浮还是沉底。
解:(1)因为物体的质量小于水的密度,所以物体会漂浮在水面上。
(2)因为物体漂浮在水面上,所以物体受到的浮力等于物体的重力,即F_{浮} = G_{物} = m_{物}g = 5 × 10^{- 2}kg × 9.8N/kg = 0.49N。
(3)因为F_{浮} = G_{排} = m_{排}g = ρ_{水}V_{排}g = 1 × 10^{3}kg/m^{3} × (50cm^{3} - 30cm^{3}) × 10^{- 6}m^{3} × 9.8N/kg = 0.49N,所以物体的密度ρ_{物} = frac{m_{物}}{V_{物}} = frac{5g}{100cm^{3}} = 5 × 10^{3}kg/m^{3}。
常见问题:
1. 一个物体在液体中是漂浮还是悬浮,取决于物体的密度和液体的密度大小关系。如果物体的密度大于液体的密度,则物体下沉;如果物体的密度小于液体的密度,则物体上浮直至漂浮。那么如何判断物体在液体中是上浮还是下沉呢?可以通过比较物体的重力与浮力的大小关系来判断。如果重力大于浮力,则物体下沉;如果重力小于浮力,则物体上浮。
2. 如何根据阿基米德原理求出物体排开液体的体积?根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于它排开的液体的重力。因此,只要知道物体排开的液体的质量和密度,就可以求出它的体积。
希望上述例题和常见问题能帮助你更好地理解和应用初中物理的浮力学知识。