物理-漂浮条件与浮力公式(F浮=G,V排与g无关)
考点:科学推理 / 物理-漂浮条件与浮力公式(F浮=G,V排与g无关)
问法模型:题干给出纬度变化导致引力(g)变化,问浮力和排水体积的变化趋势 → 先用漂浮条件传递重力变化,再联立浮力公式约去g判断V排
推理链
- 第1步:题干前提’同一物体在低纬度所受的地心引力比高纬度地区小’,且’物体所受重力是由地心引力提供’,船从东海(中纬度)开往赤道(低纬度),故重力G=mg变小(质量m不变,g变小)
- 第2步:船’始终漂浮于海面上’,用漂浮条件F浮=G,浮力随重力减小而减小,排除B、C
- 第3步:联立浮力公式F浮=ρ液·g·V排与F浮=mg,得ρ液·g·V排=mg,等式两边约去g,得V排=m/ρ液
- 第4步:题干假设’海水的密度一定’,船的质量不变,故V排保持不变,排除D
- 第5步:对照选项,浮力变小、排开水的体积不变,锁定A
最快解法:⚡ 公式联立消元法:漂浮时ρ液gV排=mg,两边约去g得V排=m/ρ液;g变小→浮力变小,m与ρ液均不变→V排不变,直接选A
易错点
- ⚠ 孤立使用F浮=ρ液gV排,看到g变小就误判V排变大(忽略g在等式两边被约去),误选D
- ⚠ 忽略漂浮条件’浮力=重力’这一桥梁,凭直觉认为浮力不变,误选C
- ⚠ 混淆质量与重力,误认为船所受重力不随纬度变化
母题抽象
🧩 当题干出现’纬度/高度变化导致g变化+漂浮体+液体密度恒定’的特征时,先用漂浮条件F浮=G把g的变化传递到浮力,再联立浮力公式约去g,判断V排=m/ρ液与g无关
同类特征:纬度变化(中纬度→赤道)、赤道半径大于两极半径导致g变小、轮船始终漂浮、假设海水密度一定、两空判断:浮力+排开水的体积、重力由地心引力提供
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题干
当远洋货轮从中纬度的东海开往赤道附近的过程中,由于地球赤道半径比两极半径更大,同一物体在低纬度所受的地心引力比高纬度地区小,因此可判断船在行进的过程中所受浮力会______。假设海水的密度一定,则此过程中轮船排开水的体积______。
选项
- A. 变小,不变 ✅
- B. 变大,变小
- C. 不变,不变
- D. 变小,变大
官方解析
根据题意可知,同一物体在低纬度所受的地心引力比高纬度地区小,物体所受重力是由地心引力提供,所以物体在低纬度地区所受重力较小,则该船由中纬度地区向赤道附近(低纬度)行进的过程中,所受重力会变小,由于船舶始终漂浮于海面上,其所受浮力与重力大小相等,因此船舶所受浮力会变小,B、C两项均错误;根据重力公式
可知,物体质量不变,重力减小是因为重力加速度
变小,根据浮力公式
,可知
,
当物体质量
与液体密度
不变时,
也不变,即轮船排开水的体积不变,A项正确,D项错误。
故正确答案为A。
给定材料
(无)