6. 一艘轮船的最大排水量为$6×10^3t,$它满载货物驶入港口,此时轮船受到的浮力为
$6×10^7$
N。卸下全部货物后,排水量为150t,则轮船重$1.5×10^6$
N,此时轮船受到的浮力为$1.5×10^6$
N。(g取10N/kg)答案
$6×10^7$;$1.5×10^6$;$1.5×10^6$
解析
轮船满载时排水量$m_1=6×10^3t=6×10^6kg$,根据阿基米德原理,浮力$F_{浮1}=G_{排1}=m_1g=6×10^6kg×10N/kg=6×10^7N$。卸下全部货物后,排水量$m_2=150t=1.5×10^5kg$,此时轮船漂浮,浮力等于重力,即$G_{船}=F_{浮2}=G_{排2}=m_2g=1.5×10^5kg×10N/kg=1.5×10^6N$。
7. 使体积为$1dm^3$的长方体金属块全部浸入水中,当它受到向上的压力是20N时,受到水向下的压力是
10
N。若此金属块没入水中的深度增加,受到水向上的压力为30N,则受到的浮力为10
N。(g取10N/kg)答案
$10$;$10$
解析
(1)金属块体积$V = 1dm^3=0.001m^3$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度$\rho_{水} = 1.0×10^{3}kg/m^3$,$g = 10N/kg$,$V_{排}=V = 0.001m^3$,则金属块受到的浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}kg/m^3×10N/kg×0.001m^3 = 10N$。
设金属块上表面受到水向下的压力为$F_{1}$,下表面受到水向上的压力为$F_{2}$,根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{2}-F_{1}$,已知$F_{2} = 20N$,则$F_{1}=F_{2}-F_{浮}=20N - 10N=10N$。
(2)浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关,当金属块没入水中的深度增加时,水的密度不变,排开水的体积不变,所以浮力不变,仍为$10N$。
设金属块上表面受到水向下的压力为$F_{1}$,下表面受到水向上的压力为$F_{2}$,根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{2}-F_{1}$,已知$F_{2} = 20N$,则$F_{1}=F_{2}-F_{浮}=20N - 10N=10N$。
(2)浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关,当金属块没入水中的深度增加时,水的密度不变,排开水的体积不变,所以浮力不变,仍为$10N$。
8. 我国自主研发的“蛟龙号”载人潜水器下潜达到7062m的世界纪录。若把潜水器近似地看成一个正方体,当它下潜到5m静止时,上表面受到$4.9×10^5N$的压力,下表面受到$5.7×10^5N$的压力,此时潜水器受到的浮力为
$8 × 10^{4}$
N。当潜水器继续下潜时,上表面受到的压强将变大
(填“变大”“不变”或“变小”,下同),受到的浮力将不变
。答案
$8 × 10^{4}$;变大;不变。
解析
浮力计算:浮力是物体上下表面受到的压力差,即$F_{浮} = F_{下表面} - F_{上表面} $。
代入数据:$F_{浮} = 5.7 × 10^5 - 4.9 × 10^5 = 8 × 10^4N$。
压强变化:当潜水器继续下潜时,由于深度增加,根据液体压强公式$p = \rho gh$,上表面受到的压强将变大。
浮力变化:由于潜水器完全浸没在水中,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,浮力只与排开液体的体积和液体密度有关,因此浮力将不变。
代入数据:$F_{浮} = 5.7 × 10^5 - 4.9 × 10^5 = 8 × 10^4N$。
压强变化:当潜水器继续下潜时,由于深度增加,根据液体压强公式$p = \rho gh$,上表面受到的压强将变大。
浮力变化:由于潜水器完全浸没在水中,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,浮力只与排开液体的体积和液体密度有关,因此浮力将不变。
9. 一个棱长为a的立方体铁块从图示的实线位置(此时该立方体铁块的下表面恰好与水面齐平)下降至图中的虚线位置,则能正确反映铁块所受水的浮力F的大小和其下表面在水中的深度h的关系的图像是(

A.
B.
C.
D.
A
)A.
B.
C.
D.
答案
A
解析
立方体铁块的棱长为a,当铁块下表面恰好与水面齐平时,铁块排开水的体积为0,因此浮力为0。随着铁块下降,下表面在水中深度h从0增加到a时,排开水的体积逐渐增加,浮力也随之线性增加。当h=a时,铁块完全浸没在水中,排开水的体积达到最大值$a^3$,浮力达到最大值,即$F = \rho_{水} · g · a^3$。此后,铁块继续下降,但排开水的体积不再变化,浮力保持不变。因此,浮力F先随h线性增加,然后保持不变。
10. 如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球恰好处于水面下,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水温下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,则小球所受浮力大小的变化情况是(

A.先不变,后变小
B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变
D.先变大,后变小,4℃时最大
D
)A.先不变,后变小
B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变
D.先变大,后变小,4℃时最大
答案
D
解析
根据阿基米德原理,浮力$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。小球体积不变,初始“恰好处于水面下”,即$V_{排}=V_{球}$(浸没),且$V_{排}$始终等于球体积(题目未提及小球浮沉状态改变,简化为始终浸没)。由图乙知,水的密度在$4℃$时最大,$0℃$到$4℃$密度随温度升高增大,$4℃$以上随温度升高减小。初始水温$6℃$,降温至$0℃$过程中,水的密度先增大($6℃→4℃$)后减小($4℃→0℃$)。因此$\rho_{液}$先增大后减小,$V_{排}$不变,故$F_{浮}$先变大后变小,$4℃$时最大。
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