2020-2023浙江科学中考真题分类汇编——浮力(含答案)

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名称 2020-2023浙江科学中考真题分类汇编——浮力(含答案)
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资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2024-02-19 08:41:35

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2020-2023浙江中考真题分类汇编——浮力
一、选择题
1.学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图)。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是(  )
A.冷水、热水中都下沉
B.冷水中下沉,热水中上升
C.冷水、热水中都上升
D.冷水中上升,热水中下沉
2.两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则(  )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
3.“雪龙”号考察船圆满完成南极考察任务后,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下,船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系正确的是(  )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙 C.F甲>F乙=F丙 D.F甲<F乙<F丙
4.小科通过研究得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关,与物体浸入液体的深度无关”的结论,下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是(  )
①测力计挂着浸在水中的铁块,慢慢下移,在铁块浸没前测力计示数逐渐变小
②测力计挂着浸没在水中的铁块,让铁块再下移一段距离测力计示数不变
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上
④将质量相同、形状各异的实心物体放入水中,均漂浮在水面上
A.只有①②④ B.只有②③④ C.只有③④ D.只有①②
二、填空题
5.2023年3月11日,“奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬,下潜过程中体积保持不变,依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。
(1)潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐  。
(2)潜水器悬浮在海水中时,所受的浮力    重力(填“大于”、“小于”或“等于”)。
6.“深海勇士号”是中国第二台深海载人潜水器。2023年5月20日,国家文物局利用该潜水器在沉船附近完成水下永久测绘基点布放,并进行了初步搜索调查和影像记录,开启了中国深海考古新篇章。回答下列问题:
(1)下潜过程中,“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将    (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)潜水器通过改变    (填“浮力”或“重力”)来实现浮沉的,若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察,此时潜水器总质量为a千克,则它受到的浮力为    牛。(g=10N/kg)
7.2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从科考基地上升到海拔9032米,创造了大气科学观测世界纪录。
(1)上升过程中,以地面为参照物,浮空艇是    的;
(2)该浮空艇是软式飞艇,上升过程中需通过调整气囊中的气压来保持外形不变。上升过程中,该艇受到的浮力    (填“增大”、“减小”或“不变”)。
8.2022年4月28日,“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空,4点40分达到海拔9032m,超过珠峰8848.86m的高度,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。
(1)该浮空艇总质量约2625kg,它受到重力的大小约为    N。
(2)已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示,该浮空艇在营地升空前体积达9060m3,此时浮空艇受到的浮力大小约为    N。
(3)“极目一号”浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多),中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要    (填“上浮”或“下降”)的时候,可以用上层的氦气排出下层的部分空气,以此改变自身重力,同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。
9.2019年12月17日,由我国自主建造的第一艘国产航母﹣﹣山东舰(如图甲),正式交付海军。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼﹣15舰载机。若每架舰载机质量为25吨。(海水的密度取1.03×103千克/立方米)
(1)舰载机起飞时(如图乙),以舰载机为参照物,航母是    的。(选填“运动”或“静止”)
(2)在标准排水量时,航母所受的浮力为    。
(3)当36架舰载机全部飞离航母后、航母排开海水的体积减少了    立方米。(结果保留一位小数)
三、探究题
10.如图是探究浮力大小影响因素的实验。
(1)丁图中圆柱体所受浮力为   牛。
(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,可以探究浮力大小跟   的关系。
(3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,还应进行的实验操作是   。
11.某校“制作浮力秤”项目研究小组,制成如图所示浮力秤。使用过程中,发现称量范围较小,有待提升改造。
【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时,F浮=G物的原理工作的:浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。
【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
【方案设计】
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤:①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录。
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干。
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复试验。
【数据处理】
实验编号 1 2 3 4 5 6 7
液体密度ρ液(g/cm3) 一 0.8 1.0 1.2 1.4 1.9 2.0
电子秤示数F拉(N) 4.0 3.6 3.5 3.4 3.3 2.6 3.0
浮力大小F浮(N) 一 0.4 0.5 X 0.7 1.4 1.0
【交流分析】
(1)表格中x的数据是    。
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的
是    。
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是    。
【得出结论】……
四、解答题
12.小金利用厚度均匀的合金板(厚度为1cm),制作了一个无盖的不漏水的盒子。成品尺寸如图所示,质量为1440g。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)盒子开口朝上放在水平地面上对地面的压强。
(2)合金板的密度。
(3)将盒子开口朝上,缓慢放入水中,当盒子上沿与水面齐平时松手(水足够深),盒子稳定后在水中的浮沉情况为    (选填“漂浮”或“沉底”),通过计算说明理由。
13.排气阀是供暖设备中的重要部件,它能及时排出管内热水汽化产生的气体,使水正常流动,从而保证供暖效果。
排气阀工作原理如图所示:水中气体在流动过程中,积聚于封闭的排气阀内,使阀内气压变大,浮筒随水面一起下降,此时阀内气体排出使气压变小,从而浮筒上升,堵杆重新堵住排气孔。
(1)水管内的水流速度至少达到0.25米/秒才能携带气泡流动。若水管总长为60米,要使水流能携带气泡流动,则水从水管起始端流到终端最多要多少时间?
(2)排气阀中的浮筒和堵杆总质量为0.02千克,计算排气阀排气时浮筒浸在水中的体积。(水的密度取1.0×103千克/米3)
14.我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注水使其下沉(如图);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。
(1)拖运管段时,若速度为2千米/时,拖运距离为3千米,需要多少小时?
(2)图中,当往水箱中注水的质量为6×104千克时,管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3,则注水前管段与水箱的总质量为多少千克?(海水密度取1.0×103千克/米3)
(3)管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与哪些因素有关?   。
15.学习了项目化课程后,小宁自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。请计算:
(1)该仪器的重力。
(2)该仪器竖直漂浮在水中,受到的浮力大小及浸入水中的深度。
(3)该仪器竖直漂浮在水中,水对该仪器底部的压强大小。
(4)为了找出该仪器的重心,小宁用细线将它悬挂起来,使其水平平衡,如图丙所示。重心O点离N端的距离d为    cm。
(5)物体浮力作用点位于物体浸入液体部分的几何中心。该仪器的浮力作用点位于重心及以下时,将会在液体中倾倒,难以测量。从理论上分析,该仪器竖直漂浮在某种液体中时,如果浮力作用点恰好与该仪器重心重合,则该液体的密度为    g/cm3(计算结果精确到0.1g/cm3)。
16.某景区有乘氮气球升空的观光项目。如图所示,氦气球内充满氦气,下端连接吊篮,在吊篮底端有一根缆绳,通过缆绳来控制氦气球的升降。氦气球的体积为6000m3 (不计球壁的厚度),ρ氦气=0.18kg/m3,ρ空气=1.29kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)氦气球内氦气的质量是多少?
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300s,则氦气球上升的速度最多少?
(3)氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重为4×104N,现有总质量为1740kg的乘客,乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,此时缆绳对吊篮的拉力为多大?(不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力)
答案
1.解:温水的密度小于冷水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在冷水中上浮;
温水的密度大于热水的密度,由物体的浮沉条件可知,装温水的气球在热水中下沉,故D正确。
故选:D。
2.解:A、甲和乙两个正方体棱长相同,则根据体积公式可知其体积相等,两个正方体都浸没在同一液体中,则其排开液体的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力等于乙受到的浮力,故A错误;
B、把甲和乙作为一个整体,甲和乙在液体中静止时悬浮,根据物体浮沉条件可知,甲和乙的平均密度等于液体的密度,而甲和乙由不同材料制成,其密度不同,所以甲的密度与液体的密度不相等,故B错误;
C、柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于容器内液体和物体的总重力,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器内液体和物体的总重力不变,则容器底部受到的压力大小不变,故C正确;
D、根据题意可知,细线处于绷紧状态,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,甲将漂浮在液面上,则甲和乙排开液体的总体积变小,液体深度变小,根据p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强变小,故D错误。
故选:C。
3.解:对船进行受力分析,因为铁链拉着铁锚缓慢放入水中,所以船和铁锚都处于平衡状态;船受到向上的浮力、向下的重力和铁链对船的拉力;
图甲中铁锚部分浸入水中,铁锚对考察船的拉力为F1,由于考察船处于平衡状态,根据受力平衡可得:
F甲=G+F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
图乙中铁锚完全浸没水中但未触底,铁锚对考察船的拉力为F2,由于考察船处于平衡状态,根据受力平衡可得:
F乙=G+F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
图丙中由于铁锚沉底,则铁锚对考察船的没有拉力,由于考察船处于漂浮状态,根据受力平衡可得:
F丙=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
铁锚部分浸入水中时,根据受力平衡可得:F1=G铁锚﹣F浮1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
铁锚完全浸没水中但未触底;根据受力平衡可得:F2=G铁锚﹣F浮2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
根据阿基米德原理可知:F浮1<F浮2,
则F1>F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥
由①②③⑥可得:F甲>F乙>F丙。
故选:B。
4.解:①测力计挂着浸在水中的铁块,慢慢下移,深度改变,排开液体体积也改变,故不能证明物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关;
②测力计挂着浸没在水中的铁块下移,液体密度和排开液体体积不变,只改变深度,可以证明物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关;
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上,液体密度和排开液体体积不变,下底面深度不同,可以证明物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关;
④、将质量相同、形状各异的实心物体放入水中,均漂浮在水面上,根据浮沉条件,浮力等于重力,故三个物体浮力相同,排开液体体积相同,液体密度相同,不同物体深度不同,可以证明物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关;
故②③④可以证明物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
故选:B。
5.解:(1)“奋斗者”号载人潜水器在下潜的过程中,海水密度不变,深度变大,由p=ρ液gh可知,潜水器所受海水的压强将逐渐增大;
(2)根据物体悬浮条件可知,潜水器悬浮在海水中时所受的浮力大小等于重力。
故答案为:(1)增大;(2)等于。
6.解:(1)根据液体压强公式p=ρgh可知下潜过程中“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将变大;
(2)潜水器是通过改变自身重力来实现浮沉的;若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察,悬浮时受到的浮力等于重力,此时潜水器总质量为α千克,则它受到的浮力为F浮=G=mg=akg×10N/kg=10a牛。
故答案为:(1)变大;(2)重力;10a。
7.解:(1)上升过程中,以地面为参照物,浮空艇与地面之间发生了位置的变化,是运动的;
(2)上升过程中,该艇排开的空气的体积不变,空气的密度会变小,根据F浮=ρ空gV排可知,浮空艇受到的浮力减小。
故答案为:运动;减小。
8.解:(1)浮空艇受到的重力为:
G=mg=2625kg×10N/kg=26250N;
(2)浮空艇受到的浮力大小为:
F浮=ρ气gV排=0.8kg/m3×10N/kg×9060m3=72480N;
(3)由于相同条件下氦气密度比空气小得多,当用上层的氦气排出下层的部分空气时,浮空艇的重力减小,而浮空艇的体积可认为不变,外部空气的密度大于内部气体的密度,根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力大于自身的重力,从而上升到空中。
故答案为:(1)26250;(2)72480;(3)上浮。
9.解:(1)舰载机起飞时,航母与舰载机的位置不断变化,载机为参照物,航母是运动的;
(2)航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力:
F浮=G总=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N;
(3)物体所受重力与质量成正比,36架舰载机全部飞离航母后,排开海水所受重力减小值:Δm排=m舰载机=36×2.5×104kg=9.0×105kg,
由密度公式ρ=得,
航母排开海水的体积减少:ΔV==≈873.8m3。
故答案为:(1)运动;(2)5×108N;(3)873.8。
10.解:(1)由甲知,圆柱体的重力G=6N;由图甲、丙知,圆柱体浸没在水中后所受浮力F浮=G﹣F=6N﹣1N=5N;丁图中圆柱体排开水的体积不变,则所受浮力仍然为5N;
(2)换用饱和食盐水或酒精重复上述实验,保持排开液体的体积相同,液体的密度不同,可以探究浮力大小跟液体的密度的关系;
(3)要探究浮力大小和排开液体的重力的关系,需要测量的量有四个:物体重力、物体浸在液体中时弹簧测力计的示数、空桶的重力、小桶和溢出液体的总重力;所以还应进行的实验操作是测出空桶的重力、小桶和溢出液体的总重力;
故答案为:(1)5;(2)液体的密度;(3)测出空桶的重力、小桶和溢出液体的总重力。
11.解:(1)根据2、3、5组的实验数据可知,金属块受到的重力为:G=F拉+F浮=3.6N+0.4N=3.5N+0.5N=3.3N+0.7N=4.0N;
第4组实验中,拉力的大小为3.4N,则受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=4.0N﹣3.4N=0.6N;
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,根据控制变量法可知,需要控制金属块排开的液体的体积相同,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,金属块排开的液体的体积等于金属块的体积,其目的是控制金属块排开的液体的体积相同;
(3)电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误,每次实验时金属块都需要浸没,则V排相同,第6次实验数据与第3次实验数据相比,液体密度大约是原来的2倍,而浮力是原来的2.8倍,说明测得的浮力偏大,原因可能是金属块碰到烧杯底部,造成测力计的示数偏小,由F浮=G﹣F示可知测得的浮力偏大。
故答案为:(1)0.6;(2)控制金属块排开的液体的体积相同;(3)金属块碰到烧杯底部。
12.解:(1)盒子开口朝上放在水平地面上对地面的压强为:p=====1000Pa;
(2)合金板的体积为:V=12cm×12cm×5cm﹣10cm×10cm×4cm=320cm3;
合金板的密度为:ρ===4.5g/cm3=4.5×103kg/m3;
(3)盒子上沿与水面平齐时受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.12m×0.12m×0.05m)=7.2N;
物体的重力为:G=mg=1.44kg×10N/kg=14.4N;
G>F浮,所以盒子在水中会沉底。
答:(1)盒子开口朝上放在水平地面上对地面的压强为1000Pa。
(2)合金板的密度为4.5×103kg/m3。
(3)沉底;见解析。
13.解:(1)由v=可知,水从水管起始端流到终端所需时间为:
t===240s;
(2)由图可知,排气阀排气时浮筒处于漂浮状态,则此时浮筒所受的浮力为:
F浮=G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N,
由阿基米德原理可知,排气阀排气时浮筒浸在水中的体积为:
V排===2×10﹣5m3。
答:(1)水从水管起始端流到终端最多要240s;
(2)排气阀排气时浮筒浸在水中的体积为2×10﹣5m3。
14.解:(1)拖动管段所用的时间t===1.5h。
(2)管段受到的浮力F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.06×103m3=3.06×107N;
管段匀速下沉,根据二力平衡可得,注水后管段的总重力G总=F浮=3.06×107N;
则注水前管段与水箱的总质量m=﹣m水=﹣6×104kg=3.0×106kg。
(3)由压强的变形公式F=pS知物体在海水中受到的压力与其受到的压强和受力面积有关;由p=ρ液gh知物体在海水中受到的压强与海水的密度、海底的深度有关,故管段隔墙下沉到海底时受到的压力大小与海水的密度、海底深度、隔墙面积等有关。
答:(1)需要1.5小时。
(2)注水前管段与水箱的总质量为3.0×106kg。
(3)管段隔墙下沉到海底时受到的压力大小与海水的密度、海底深度、隔墙面积等有关。
15.解:(1)该仪器的重力:G=mg=(3×10﹣3kg+18×10﹣3kg)×10N/kg=0.21N;
(2)该仪器竖直漂浮在水中,由物体的漂浮条件可知:F浮=G=0.21N,
由F浮=ρ水gV排可知,该仪器排开水的体积:V排===2.1×10﹣5m3=21cm3,
由V=Sh可知,该仪器浸入水中的深度:h排===17.5cm;
(3)水对该仪器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×17.5×10﹣2m=1750Pa;
(4)由题意可知,塑料管的重心到塑料管的左端距离为×30cm=15cm,
合金块的重心到塑料管的左端距离为×2cm=1cm,
设合金块重力的力臂为L2,塑料管重力的力臂为L1,
由题意可知,L2+1cm+L1=15cm,
则L1=14cm﹣L2,
由杠杆平衡条件可知:G2×L2=G1×L1,
即m2g×L2=m1g×L1,
代入数据有:18g×L2=3g×(14cm﹣L2),
解得:L2=2cm,
则d=L2+1cm=2cm+1cm=3cm;
(5)由题意可知,物体浸入液体中的深度:h=2×3cm=6cm,
则该仪器排开液体的体积:V排液=Sh=1.2cm2×6cm=7.2cm3,
由物体的漂浮条件可知:F浮=G=0.21N,
由F浮=ρ水gV排可知,液体的密度:ρ液==≈2917kg/m3≈2.9g/cm3。
答:(1)该仪器的重力为0.21N;
(2)该仪器竖直漂浮在水中,受到的浮力大小为0.21N,浸入水中的深度为17.5cm;
(3)该仪器竖直漂浮在水中,水对该仪器底部的压强大小为1750Pa;
(4)3;
(5)2.9。
16.解:(1)根据密度公式ρ=可得,氦气球内氦气的质量为:
m氦=ρ氦V=0.18kg/m3×6000m3=1080kg;
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300s,氦气球上升的速度为:
v===0.5m/s,
(3)由阿基米德原理可知,氦气球在空气中受到向上的浮力为:
F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×6000m3=7.74×104N,
乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,氦气球在竖直方向上受力平衡,向上的力是在空气中受到的浮力F浮,向下的力有氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重G1=4×104N,总质量为1740kg的乘客重力G2=mg=1740kg×10N/kg=1.74×104N,缆绳对吊篮的拉力F拉,
所以,在不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力时F浮=G1+G2+F拉,
F拉=F浮﹣G1﹣G2=7.74×104N﹣4×104N﹣1.74×104N=2×104N。
故答案为:(1)氦气球内氦气的质量是1080kg;
(2)氦气球上升的速度是0.5m/s;
(3)缆绳对吊篮的拉力为2×104N。
第8题 第9题
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