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主题二 力
专题11 浮力(解析版)
目 录
2
命题点一 浮力基础 2
命题点二 阿基米德原理 16
命题点三 物体的浮沉条件 35
命题点四 浮力的应用 51
55
75
命题点一 浮力基础
1.(2024·山东济南·一模)2022年10月12日“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲,神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。其中的“水球变懒”实验,将注射器对准固定的水球进行喷气,而且比较剧烈;然后将一个空心钢球放进水球内部,观察到水球振动变慢,即“水球变懒”,水球整体惯性 (选填“变大”、“不变’或“变小”);钢球 (选填“有”或“没有”)受到水的浮力。
【答案】 变大 没有
【详解】[1]加入钢球后,水球整体质量变大,水球整体惯性变大。
[2]浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力。因为在太空中,物体处于失重状态,水不会对浸入其中的物体产生压力,则钢球没有受到水的浮力。
2.(2024·江苏淮安·模拟预测)如图所示,是我国新型万吨级055型导弹驱逐舰,其满载排水量达。该型驱逐舰我国南海海上满载巡航过程中,驱逐舰所受浮力的大小是 N;浮力的方向是 ;当它发射导弹后,驱逐舰所受浮力 (填“变大”、“变小”“不变”)。
【答案】 竖直向上 变小
【详解】[1]根据阿基米德原理,驱逐舰所受浮力的大小为
[2][3]驱逐舰在海上巡航过程中,驱逐舰所受浮力的方向是竖直向上;当它发射导弹后,驱逐舰受到的总重力减小,又因为驱逐舰漂浮在水面,由物体沉浮条件可知,驱逐舰受到的浮力等于驱逐舰的总重力,所以驱逐舰所受浮力变小。
3.(2024·海南省直辖县级单位·一模)葫芦舟是黎族先民在海南岛赖以生存的水上交通工具之一,如图所示。葫芦舟在水中所受浮力的方向为 ;对于同一个葫芦舟,其露出水面的体积越大,所受的浮力越 (选填“大”或“小”)。
【答案】 竖直向上 小
【详解】[1]物体所受浮力的方向为竖直向上,故葫芦舟在水中所受浮力的方向为竖直向上。
[2]对于同一个葫芦舟,其露出水面的体积越大,则排开水的体积越小,根据阿基米德原理可知所受的浮力越小。
4.(2024·广东深圳·二模)一小石块浸没在水中,弹簧测力计示数如图所示,则小石块受到的浮力为 ,小石块所受的浮力方向为 。
【答案】 2N 竖直向上
【解析】【小题1】[1]由图知道,小石块在空气中时弹簧测力计的示数是5N,即小石块的重力,当小石块浸没在水中,弹簧测力计的示数是3N,所以,石块受到的浮力是
[2]浮力的方向与重力的方向相反,所以浮力的方向是竖直向上。
5.(2024·广东东莞·模拟预测)图所示,在地球上将一个塑料小球放进装有一定体积水的烧杯中,小球漂浮在水面上,已知小球的质量为0.15kg, 则小球受到的浮力为 N;若处在太空失重环境中,小球的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”),仍将小球放在装有水的烧杯中,小球 (选填“受到”或“不受”)浮力。(g=10N/kg)
【答案】 1.5 不变 不受
【详解】[1]小球的质量
G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N
小球漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,所以浮力
F浮=G=1.5N
[2]物体的质量不随空间位置变化而变化,所以处在太空失重环境中,小球的质量将不变。
[3]在失重状态下,小球放在装有水的烧杯中,小球上下表面压力相同,所以不受到浮力的作用。
6.(2024·西藏日喀则·一模)用弹簧测力计提着球形物体缓慢浸入水中后,如图所示时该物体浸没后所受浮力是 N,在此浸入过程中有水不断排出,溢水杯底部所受水的压强 。
【答案】 2 不变
【详解】[1]物体的重力为5N,浸没在水中后弹簧测力计的拉力为3N,根据称重法测浮力可知,该物体浸没后所受浮力是
[2]将其缓慢浸入溢水杯的水的过程中,溢水杯中水的深度不变,根据公式可知,水对溢水杯底的压强不变。
7.(2024·江苏宿迁·二模)如图甲,用弹簧测力计吊一圆柱体金属块逐渐浸入水中,乙图是这个过程弹簧测力计的示数F随金属块下表面在水中的深度h的变化情况。由图可知,该金属块质量是 g,它所受最大浮力是 N;若将此金属块自由的竖直放在水平桌面上,它对桌面的压强是 Pa(g取10N/kg)。
【答案】 600 2 1800
【详解】[1]由图乙可知,金属块重力为6N,则该金属块质量为
[2]当h=6cm,金属块全部浸入水中时,所受浮力最大,此时,弹簧测力计的拉力为4N,根据称重法可知所受最大浮力为
[3]金属块的体积为
则金属块密度为
则若将此金属块自由的竖直放在水平桌面上,它对桌面的压强为
8.(2024·云南楚雄·模拟预测)小军用弹簧测力计吊着质量为1.35kg的圆柱体,从如图所示位置缓慢浸入装满水、深度合适的溢水杯中,圆柱体底面积为100cm2、高为5cm。在浸没前,圆柱体下降过程中,它受到的浮力大小逐渐 (选填“变大”、“变小”或“不变”);浸入一半时弹簧测力计的示数为 N。
【答案】 变大 11
【详解】[1]浸没前,圆柱体下降过程中,圆柱体排开水的体积逐渐变大,由F浮=ρ水gV排可知,圆柱体受到浮力变大。
[2]圆柱体的质量为1.35kg,则圆柱体的重力
圆柱体底面积为100cm2、高为5cm,浸入一半时,圆柱体受到浮力
则浸入一半时弹簧测力计的示数
9.(2024·辽宁营口·一模)如图是“天宫课堂”上的神奇实验——消失的浮力。王亚平老师用吸管将一个乒乓球压入水中,当吸管离开乒乓球后,乒乓球竟然浸没在水中静止不动。下列说法正确的是( )
A.在太空环境中,乒乓球失重后其质量变为零
B.吸管推乒乓球入水时,乒乓球对吸管没有力的作用
C.乒乓球在水杯中静止后其表面不受水的压力
D.看到乒乓球在水杯中发生了形变是因为乒乓球受到了力的作用
【答案】C
【详解】A.质量是物体的一种属性,其大小与物体的位置无关,在太空环境中,乒乓球失重后其质量不变,故A错误;
B.乒乓球原来静止,吸管推乒乓球入水时,乒乓球由静止到运动,吸管对乒乓球有力的作用,由于力的作用是相互的,乒乓球对吸管也有力的作用,故B错误;
C.太空中的物体处于失重状态,水的重力为零,水对其中的乒乓球的压强为零、压力为零,乒乓球在水杯中静止后其下表面不受水的压力,故C正确;
D.乒乓球浸没在水中时,水不受重力,因此对乒乓球也没有压力,乒乓球也不会发生形变。玻璃杯侧壁相当于一个横向凸透镜,因此看到的形变是光经过玻璃杯侧壁时形成的虚像,故D错误。
故选C。
10.(2024·四川成都·二模)下列物体受到了浮力的是( )
A.静止在湍急河水中的柱形桥墩 B.正在水中加速下落的一块大石头
C.“飘”在太空中的天宫空间站 D.空间站里面被放在水中的乒乓球
【答案】B
【详解】A.大桥的桥墩由于底面埋在淤泥下,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故A不符合题意;
B.水中加速下沉的石头,其中上表面受到的压力大于下表面受到的压力,所以石头受到浮力作用,故B符合题意;
C.太空中没有空气,太空中的天宫空间站不受浮力,故C不符合题意;
D.太空中是接近于完全失重状态,浮力是物体的上下表面所受压力差,空间站里面被放在水中的乒乓球和水都处于失重状态,二者没有相互作用力,因此乒乓球不受浮力,故D不符合题意。
故选B。
11.(2024·四川达州·二模)物体悬浮在水中,水对物体向下、向上的压力分别为和,下列说法正确的是( )
A.由于物体静止不动,、是一对平衡力
B.因为物体上表面的面积较大,所以
C.和的合力大小等于物体的重力
D.物体受到合力的方向是向上的
【答案】C
【详解】根据物体的浮沉条件可知,物体悬浮在水中时受到的浮力与重力大小相等,即
又由浮力产生的原因可知
则物体悬浮在水中时
故;、大小不等,不是一对平衡力;和的合力大小等于物体的重力;当悬浮时物体处于平衡状态,受平衡力的作用,平衡力的合力为零。故ABD错误,C正确。
故选C。
12.(2024·广东清远·一模)如题图甲所示,用细线将铁块系在弹簧测力计挂钩上,然后缓慢地将铁块浸入盛满水的烧杯中,则题图的几种坐标中有关物理量描述正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】将铁块浸入盛满水的烧杯中,过程中物体排开液体的体积先变大后不变,由可知,铁块受到的浮力先增大后不变,液面的高度现先升高后不变,由可知,液体压强先增大后不变,由承重法可知,弹簧测力计的示数先减小后不变,故C正确,ABD错误。
故选C。
13.(2024·陕西宝鸡·三模)喜欢动手的小明制作了一个深潜器模型,用弹簧测力计测量它受到的浮力。先测出它的重力,然后将模型浸没于水中静止(如图所示),观察弹簧测力计的示数。下列说法正确的是( )
A.模型所受的拉力与其重力是一对相互作用力
B.模型从图示位置下移,受到水的压强变大
C.将模型逐渐提离水面,弹簧测力计的示数不变
D.将模型浸没在盐水中,相比在水中其所受浮力变小
【答案】B
【详解】A.相互作用力作用在不同的物体上,模型所受的拉力与其重力都作用在模型上,则模型所受的拉力与其重力不是相互作用力,故A错误;
B.模型从图示位置下移,模型处液体深度增加,根据液体压强特点可知,模型受到水的压强变大,故B正确;
C.将模型逐渐提离水面,模型受到的浮力变小,而模型的重力不变,根据称重法可知,弹簧测力计示数变大,故C错误;
D.将模型浸没在盐水中,排开液体体积不变,液体密度增大,根据阿基米德原理,模型受到的浮力变大,故D错误。
故选B。
14.(2024·湖北·一模)如图所示,弹簧测力计下悬挂一个正方体铁块M,使铁块缓慢浸入水中,从图1到图2所示的过程中,下列说法不正确的是( )
A.铁块受到的浮力变大
B.弹簧测力计示数减小
C.水对烧杯底部的压力不变
D.水对铁块下表面的压强变大
【答案】C
【详解】AB.从图1到图2所示的过程中,铁块排开液体的体积变大,根据可知铁块受到的浮力变大,再根据称重法可知弹簧测力计的示数变小,故AB正确,不符合题意;
C.整个过程中,铁块排开水的体积变大,水面升高,即水的深度变大,由可知水对容器底的压强变大,根据可知水对烧杯底部的压力变大,故C错误,符合题意;
D.整个过程中,铁块下表面在水面下的深度变大,由可知水对铁块下表面的压强变大,故D正确,不符合题意。
故选C。
15.(2024·黑龙江哈尔滨·二模)在探究“浮力大小与什么因素有关”的实验中,所用器材为,材料相同,但体积不同的长方体物块A、B,两只相同的烧杯,内装等量清水,并利用这些器材进行了如图所示的四步实验。
(1)为了准确测出物体的重力,把物体悬挂在竖直的弹簧测力计下端的挂钩上,当测力计和物体都 时,读出测力计的示数;
(2)物体A在水中所受浮力的大小为 N;
(3)比较以上四次实验,请你总结浮力大小与物体排开液体体积关系的实验结论是 ;
(4)小强同学想继续探究浮力大小与液体密度是否有关,他向乙烧杯中加盐并不断搅拌(液体体积不变),通过比较甲、乙两烧杯中A、B两物块所受浮力大小得出结论;小明认为这样的方案不可行,因为没有控制物体排开液体的体积相同,于是在以上方案的基础上提出了两种改进的思路;
①向上提物块B, ,比较此时A、B两物块所受浮力大小是否相等;
②向上提物块B, ,比较两烧杯中液面的高度是否相同;
小阳同学则认为无需调整,只要比较 就可得出结论。
【答案】(1)静止
(2)2
(3)液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,所受浮力越大
(4) 使两烧杯中液面相平 使两物块所受浮力相等 乙烧杯中加盐前后,弹簧测力计的示数大小是否变化
【详解】(1)当弹簧测力计和物体都静止时,处于平衡状态,则物体静止时受到的拉力和重力是一对平衡力,弹簧测力计的示数等于物体所受重力的大小。
(2)由图甲可,物体A的重力
GA=4N
物体A浸没在水中时弹簧测力计的示数
F3=2N
则物体A在水中所受的浮力大小
F浮A=GA-F3=4N-2N=2N
(3)物体B在水中所受的浮力大小
F浮B=GB-F4=6N-3N=3N
由图可知,物体B体积大于物体A排开水的体积,物体A受到的浮力小于物体B受到的浮力,所以可以得出实验结论是液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,所受浮力越大。
(4)①[1]由于实验中需要控制排开液体的体积相同,改变液体的密度,由于液体体积不变,所以当液面相平时,物体A、B排开液体的体积相同,比较此时A、B两物块所受浮力大小是否相等。
②[2]也可以让A、B两物块所受浮力相同,即向上提物块B,使两个弹簧力计示数减小的相同,比较排开液体体积的大小,即两烧杯中液面的高度是否相同。
[3]由于B物块浸没在乙烧杯中,排开液体的体积不变,向乙烧杯中加盐后,改变液体的密度,所以只要比较乙烧杯中加盐前后,弹簧测力计的示数大小是否变化,即可比较物体受到的浮力大小与液体密度是否有关。
16.(2024·广东汕尾·模拟预测)某实验小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关;
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关;
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
为了验证上述猜想,按照图中字母顺序做了如下实验:
(1)分析比较实验步骤A、B、C,可以验证猜想 是正确的,并由此联想到,轮船的满载排水量越 (选填“大”或“小”),它的承载能力就越强;
(2)若物体的体积为,图E中物体所受的浮力大小为 N,计算可知盐水的密度是 ;
(3)实验中用到的物理研究方法是 法,下列问题的研究中,也用到这种方法的是 。
A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念
C.探究电流与电压、电阻的关系
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃蜡烛的像
【答案】(1) 二 大
(2) 1.2 1.2×103
(3) 控制变量 C
【详解】(1)[1]分析比较实验步骤A、B、C发现,物体浸入同种液体中的体积不同,即物体排开液体的体积不同,由于弹簧测力计示数不同,根据称重法可知,物体受到的浮力不同,由此可知,物体受到的浮力与物体排开液体中的体积有关,由此可知,猜想二是正确的。
[2]由此联想到,轮船受到的浮力大小与轮船排开液体中的体积有关,则轮船的满载时排水量越大,它的承载能力就越大。
(2)[1]由图A可知,弹簧测力计示数为2.8N,则物体的重力为2.8N;由图E可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计示数为1.6N,根据称重法可知,物体受到的浮力
[2]物体的体积为,则物体排开盐水的体积为,则盐水的密度
(3)[1]由于影响浮力的因素有多个,实验时,控制其它因素相同,只改变一个影响因素,所以实验中用到的物理研究方法是控制变量法。
[2]A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动,用到了转换法,故A不符合题意;
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念是建立模型法,故B不符合题意;
C.探究电流与电压、电阻的关系时,需要改变研究的物理量不变,控制其它物理量相同,所以用到了控制变量法,故C符合题意;
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃的蜡烛的像,是等效替代法,故D不符合题意。
故选C。
17.(2024·云南昆明·一模)在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小斌根据生活经验,提出浮力大小可能与下列因素有关:
(一)与物体浸入液体中的深度有关;
(二)与物体排开液体的体积有关;
(三)与物体的形状有关;
(四)与液体的密度有关;
为了验证上述猜想,小斌用弹簧测力计、4个相同的可以随意组合的小正方体磁力块、2个分别盛有等体积的水和某液体的烧杯,按图所示的步骤进行实验。
(1)图乙中,磁力块所受的浮力为 N;由图乙和图戊可知,物体所受浮力大小与浸入液体的深度 ;
(2)由图丙和图 可知,物体所受浮力大小与物体的形状无关;图丙、图戊和图己说明,物体所受浮力大小与 有关;
(3)由以上实验数据可知,磁力块的密度为 ;若图丙中,水对容器底的压强为,图庚中,液体对容器底的压强为,则 (选填“>”“<”或“=”);
(4)根据以上步骤可测出图庚中液体的密度。若图庚中,磁力块不小心触底,则所测得液体密度将偏 ;
(5)小斌仔细分析图戊、图己和图丙的数据后,描点作图,得出了拉力随磁力块浸入体积的变化关系图像。如图所示,影响该直线倾斜程度的因素是 。
【答案】(1) 1 无关 (2) 丁 排开液体的体积 (3) (4)大 (5)液体密度
【解析】(1)[1]磁力块在图丙中受到的浮力是
[2]图乙和图戊可知,弹簧测力计示数相等,但是浸入液体的深度不相等,所以说明物体所受浮力大小与浸入液体的深度无关。
(2)[1]分析图丙、丁两次实验,同种液体,物体的形状不同,排开液体的体积相同,受到的浮力相同,则浮力大小与物体的形状无关。
[2]图丙、图戊和图己,同种液体,排开液体的体积不同,受到的浮力不同,则说明浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)[1]由可知,磁力块的质量为
图丙中,磁力块浸没在水中所受的浮力为
由阿基米德原理可得物体的体积为
物体的密度为
[2]图丙浸没在水中所受的浮力为2N,图庚浸没在水中所受的浮力为2.4N。由可知,排开液体体积一定时,液体密度越大,所受浮力越大,故某液体密度大于水的密度,由可知,深度一定时,液体密度越大,液体压强越大,故。
(4)磁力块不小心触底,测力计示数偏小,重力不变,浮力偏大,物体体积一定,由可知,液体密度会偏大。
(5)由称重法
可知,G为定值,V排是自变量,故影响该直线倾斜程度的因素是液体密度。
命题点二 阿基米德原理
18.(2024·甘肃定西·模拟预测)2024年1月1日,国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”在上海吴淞口国际邮轮港正式开启商业首航。中国人乘坐自己的大型邮轮出海旅行的梦想成真。“爱达·魔都号”全长323.6米,总吨位为13.55万吨,航行时所受的浮力为 N,排开海水的体积为 m3(ρ海水=1×103kɡ/m3,g取10N/kg)。
【答案】 1.355×109 1.355×105
【详解】[1]“爱达·魔都号”满载时,处于漂浮状态,此时浮力等于重力,即浮力
F浮=G=mg=13.55×107kg×10N/kg=1.355×109N[2]由F浮=ρ海水 gV排 可得,排开海水的体积
19.(2024·四川眉山·一模)如图,将一金属块悬挂在弹簧测力计下,当浸没在酒精中静止时,弹簧测力计的示数为2.8N,当浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为2.4N,则金属块的密度为 ,该金属块浸没在水中静止时受到的浮力为 N。【,,g取10N/kg】
【答案】 2
【详解】[1][2]设金属块的重力为G,金属块浸没在酒精中时,拉力F为2.8N ,金属块受到的浮力
根据阿基米德原理可知,浮力
①
金属块浸没在水中时,拉力F′为2.4N ,金属块受到的浮力
根据阿基米德原理可知,浮力
②
由①和②得
,金属块浸没在水中静止时受到的浮力
由于金属块完全浸没在液体中,金属块排开液体的体积等于金属块的体积,金属块的体积为2.0×10-4m3,金属块的密度
20.(2024·湖北襄阳·一模)弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为7.5N;当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为4.5N。现将该物体从弹簧测力计上取下后放入水中,该物体静止时所受浮力是 N。该物体密度为 kg/m3,体积为 cm3。(ρ水=103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】 13.5
【详解】[1][2][3]当物体的体积浸入水中时,由公式可知,此时物体受到的浮力为
弹簧测力计示数为7.5N,由称重法测浮力可知,此时物体受到的浮力为
则
①
当物体的体积浸入水中时,由公式可知,此时物体受到的浮力为
弹簧测力计示数为4.5N,由称重法测浮力可知,此时物体受到的浮力为
则
②
②减①得
即
③
将③代入①得
则物体的重力为
物体浸没后受到的浮力为
此时,物体受到的浮力大于物体的重力,由物体的浮沉条件可知,将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时处于漂浮状态,由漂浮的特点可知,物体所受浮力为
由③得,物体的体积为
该物体密度为
21.(2024·安徽蚌埠·二模)小华在弹簧测力计下悬挂一个金属球,如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N;将金属球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示;将金属球从水中取出并擦干水分,再将它浸没在另一种液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。则图丙中液体的密度为 。
【答案】
【详解】如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N,即物体的重力G=2.6N,由图乙可知,物体浸没在水中时弹簧测力计的示数F=1.6N,根称重法可知,物体浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F=2.6N-1.6N=1N
物体的体积
由图丙可知,物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数F′=1.8N,根据称重法可知,物体浸没在液体中受到的浮力
F浮′=G-F′=2.6N-1.8N=0.8N
由于物体都浸没了,则物体排开液体的体积等于排开水的体积,图丙中液体的密度
22.(2024·江苏常州·一模)把一上细下粗的圆台状实心铁块挂在弹簧测力计下方,从铁块的下表面刚要接触水面处开始(如图甲),将铁块缓慢下放到完全浸没(如图乙),该过程弹测力计的示数从F1逐渐变化到F2,则铁块在图乙中受到的浮力大小为 ;已知水的密度为ρ水,铁的密度表达式ρ铁= (用题中物理量字母表示),在图丙中,能大致反映该过程弹簧测力计示数F拉与铁块下表面浸入水中深度h关系的是 (填字母)。
【答案】 C
【详解】[1]根据称重法测浮力可知,铁块在图乙中受到的浮力大小为
[2]铁块的质量为
铁块的体积为
铁块的密度为
[3] BD.在铁块没有完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数随着铁块下表面浸入水中深度变大而减小,故BD不符合题意;
AC.在铁块没有完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数随着铁块下表面浸入水中深度变大而减小,但由于铁块上细下粗,故弹簧测力计示数F拉与铁块下表面浸入水中深度h不是线性关系,故A不符合题意,C符合题意。
故选C。
23.(2024·江苏苏州·一模)如图为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂高为6cm的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,水没有溢出,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图所示,g取10N/kg,,则整个过程中手对测力计的拉力减少 N,水面上升 cm,圆柱体受到的重力是 N,圆柱体的密度是 。
【答案】 8 2 12
【详解】[1]由图像可知,当时,测力计示数为12N,当,圆柱体完全浸没,测力计示数为4N,则整个过程中手对测力计的拉力减少量为
[2]由图像可知,当时,圆柱体的下表面刚刚与水面接触,当时,圆柱体的上表面刚刚与水面相平,则圆柱体下降高度为
圆柱体高度为6cm,则水面上升高度为
[3]由图像可知,当时,圆柱体在空气中,根据二力平衡,圆柱体重力为
[4]圆柱体完全浸没时受到的浮力为
则圆柱体体积为
则圆柱体的密度为
24.(2024·云南曲靖·模拟预测)水平桌面上有一个底面积为的圆柱形容器,质量为200g(容器的厚度忽略不计),容器底部有个由阀门B控制的出水口,容器中装入10cm深的水。现将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,将合金块A完全浸没在容器中的水中,如图甲所示。打开阀门B缓慢放水过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底部接触,则合金块A的密度为 ;刚打开阀门B时水对容器底面的压强为 Pa。
【答案】
【详解】[1]由乙图可知,当合金块A全部露出水面后,测力计的示数即合金块A的重力为
F=G=32N
合金块全部浸入水中时的示数为F'=22N, 则合金块A最大的浮力为
此时浸没,V排=V合金,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知
ρ水gV合金=10N①
物体的重力
G=mg=ρ物gV合金=32N②
联立①②得
ρ物=3.2ρ水=3.2×103kg/m3
[2]当物体浸没时
水增加的深度
阀门B刚打开时水的深度为
h=10cm+10cm=20cm
水对容器底面的压强
25.(2024·甘肃酒泉·二模)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。下列说法不正确的是( )
A.石头受到的浮力更大些 B.西红柿受到的浮力大于自身的重力
C.西红柿的密度小于石头的密度 D.西红柿受到的重力小于石头受到的重力
【答案】B
【详解】A.由图示知,石头排开水的体积比西红柿的大,则石头受到的浮力更大些,故A正确,不符合题意;
B.西红柿漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,故B错误,符合题意;
C.西红柿漂浮在水面,其密度小于水的密度,石头沉于水底,密度大于水的密度,所以西红柿的密度小于石头的密度,故C正确,不符合题意;
D.西红柿所受的浮力等于自身重力,石头沉底,所受的浮力小于自身重力,而西红柿所受浮力小于石头所受的浮力,所以西红柿所受的重力小于石头所受的重力,故D正确,不符合题意。
故选B。
26.(2024·湖北武汉·模拟预测)下图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N。若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论错误的是( )
A.物体A的密度为4.0×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为3.0N
C.实验丙中,弹资测力计的示数比乙中大0.2N D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
【答案】C
【详解】A.甲图测量的是物体的重力,可得物体的质量为
丙图中物体完全浸没在盐水中,此时弹簧测力计的示数为2.8N,则物体受到的浮力为
物体的体积为
物体的密度为
故A正确,A不符合题意;
B.当物体完全浸没在水中,排开液体的体积不变,则物体在水中受到的浮力为
实验乙中,物体A受到的拉力为
故B正确,B不符合题意;
C.实验丙中,弹资测力计的示数比乙中的小0.2N,故C错误,C符合题意;
D.由图可知,弹簧测力计的示数为2.5N,则此时物体对容器底部的压力为
而容器底部受到的压力还有液体给的压力,因此会大于0.3N,故D正确,D不符合题意。
故选C。
27.(2024·新疆昌吉·模拟预测)如图所示,相同材料,但横截面积不同的两个圆柱形物块黏合在一起,较粗部分的横截面积是较细部分的2倍,较细部分的高度是10cm,在水中漂浮时,较细部分有5cm露出水面,当把较细的部分都截掉后,较粗的部分有1cm露出水面,则此物块的密度为( )
A.0.6g/cm3 B.0.65g/cm3 C.0.7g/cm3 D.0.75g/cm3
【答案】C
【详解】设细物块的横截面积为S,则粗物块的横截面积为2S。物块始终漂浮在水面上,所以浮力始终等于其重力。截去前,细物块在水中的长度为
l1=0.1 m0.05 m=0.05m把较细的部分都截掉后,重力减小,所以整体所受浮力减小,减小的浮力大小等于截去物块的重力。因截掉后较粗的部分有1 cm露出水面,由减小的浮力大小等于截掉物块的重力得
ρ水g(V细+V粗露)=G细
代入数据得
1.0×103kg/m3×10N/kg×(S×0.05m+2S×0.01m)=ρ物×10N/kg×S×0.1m
解得物块的密度
ρ物=0.7×103kg/m3=0.7g/cm3
故ABD错误,C正确。
故选C。
28.(2024·重庆·二模)如图甲所示,体积为200cm3的实心金属块悬挂在细绳的下端静止时,细绳对金属块的拉力为F1; 如图乙所示,底面积为100cm2的开口薄壁容器内装有适量的液体,放在水平桌面上,将金属块浸没在容器内的液体中静止时,容器内的液面升高了1cm,容器对桌面的压力增加了2N,此时细绳对金属块的拉力为F2,且 F1与F2之比为4:3。则下列说法正确的是( )
A.容器底部受到液体的压力增加了2N
B.金属块浸没在液体中时受到的浮力是1 N
C.拉力F2的大小为2N
D.液体的密度是 1.0×103kg/cm3
【答案】D
【详解】BC.根据力的作用是相互的,物体受到的浮力等 于物体对水杯的压力,即对桌面的增大的压力,则 浮力为;根据称重法测量浮力知
而
则
,,故BC错误;
AD.已知,根据阿基米德原理知,液体的密度为
容器内的液面升高了1cm,液体对容器底部的压力增加了
故A错误,D正确。
故选D。
29.(2024·广东江门·一模)学校科技创新活动中,小明展示了自己发明的作品“浮力秤”,该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为8cm2,总高为15cm,秤盘中不放物体时,小筒浸入水中的高度为5cm。(g取10N/kg,)则该“浮力秤”能称出物体的最大质量是( )
A.0.4kg B.0.04kg C.8kg D.0.08kg
【答案】D
【详解】秤盘中不放物体时,秤盘和小筒的重等于浮力,根据阿基米德原理可得
该浮力秤所受的最大浮力为
该浮力秤能称出物体的最大质量为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
30.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)小玲和小新想要探究“浮力大小与排开液体的质量的定量关系”。
实验次数 石块空气中时弹簧测力计示数/N 石块浸没在水中时弹簧测力计示数/N 排出水的质量m/kg
1 8 4.8 0.32
2 4.5 2.7 0.18
3 3 1.8 0.12
(1)小玲将石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计的下方,当测力计与物体静止时,记录此时测力计的示数为,小玲指出此时测力计的示数即为石块的重力,其依据是: 。
(2)将溢水杯中装满水,用测力计钩挂石块,使石块浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数为,则石块受到的浮力 (用所测量的物理量表示)。
(3)用托盘天平测量出被石块从溢水杯排到小烧杯中水的质量记为m。换用不同大小的石块多次实验,并将测得的实验数据整理至表格中如表格所示。
(4)请你帮助他们分析实验数据并得到结论 。
(5)在本实验完成后,小玲想要进一步测量本实验使用的石块的密度,小新说无需测量,用现有的数据就可以计算得到石块的密度。请你用上面测量得到物理量的符号,写出石块密度的表达式: (水的密度用表示)
【答案】 二力平衡 F1-F2 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力
【详解】(1)[1]当石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计下方且静止时,石块受到两个力的作用:重力和弹簧测力计对它的拉力;根据二力平衡的条件,物体在受到两个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上。
(2)[2]当石块浸没在水中时,石块受到重力G、浮力F浮 和弹簧测力计的拉力F2 ,此时石块处于静止状态,根据力的平衡可知,这三个力的关系为
G=F浮 +F2
由(1)得,G=F1,所以
F浮=F1-F2
(4)[3]由(2)得
F浮=F1-F2
由表格信息得,第一次实验F1 '=8N,F2 '=4.8N,则
F1浮' =F1 '-F2 '=8N 4.8N=3.2N排出水的质量m1=0.32kg,则
G1排=m1g=0.32kg×10N/kg=3.2N
即
G1排=F1浮'
设第二次和第三次受到的浮力分别为F2浮' 、F3浮' ,排开水的质量分别为G2排、G3排,同理可以得到G2排=F2浮' ,G3排=F3浮' ,所以分析实验数据可以得到结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
(5)[4]由(4)得浮力的大小等于物体排开液体所受的重力,即
F浮=m水g……①
又因为
F浮=F1-F2 ……②
联立①②得,,根据,所以石块的体积
又因为G石=m石g=F1,所以,所以石块密度
31.(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图所示是小致同学“探究阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
次数 1 2 3 4
桶A与沙子的总重力/N 2.4 2.8 3.2 3.4
桶B与水的总重力/N 4 4.4 4.6 5
(1)小致按图甲、乙、丙、丁进行实验操作。
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示,此时空桶A受到的浮力为 N;
(3)测出桶B和流出水的总重力,如图丁所示,可知桶A排开水的重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)桶A受到的浮力;
(4)接着小致同学往桶A中加入沙子重复进行实验,观察到随着加入沙子越来越多,桶A浸入水中的深度(桶A没有被浸没) (选填“变深”“不变”或“变浅”),得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次;
(5)如图戊所示,一只薄塑料袋(重力忽略不计)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛水的塑料袋所受重力的大小,再将它逐渐浸入水中,当 时,观察到测力计的示数为零,原因是 。
【答案】 2 等于 变深 3 内外液面相平 此时浮力等于内部液体的重力
【详解】(2)[1]由图乙知,空桶A的重力为
图丙中空桶A在溢水杯中处于漂浮状态,则空桶A受到的浮力
(3)[2]由图甲知,空桶B的重力为1.6N,图丁中桶B和溢出水的总重力为3.6N,桶A排开水的重力
所以比较可知
即桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力。
(4)[3]往桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,往桶A中加入沙子重力增大,使得浮力增大,因而排开液体的体积增大,观察到随着加入沙子越来越多,桶A浸入水中的深度增大。
[4]由于排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第3组数据中
不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则该组数据是错误的。
(5)[5][6]一只薄塑料袋、重力忽略不计,说明体积和重力都不计,则测力计的示数为零,浮力等于重力,此时排开水的重力等于袋内水的重力,密度相同,故体积相等,因而内外液面相平。
32.(2024·广东东莞·三模)小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数。
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中A、B、C、D、E实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关。
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力是 N,容器中盐水的密度为 g/cm3。
(3)为了探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,就可以证明F浮=G排,如果放入球体前溢水杯中的水未到溢水口处,会导致 (选填“F浮”或“G排”)的测量值偏小。F实验中的球体刚好浸没时,下表面受到水向上的压力为 。(球的半径为r,球的体积为,水的密度为ρ,结果用所给字母表示)
【答案】(1) 物体排开液体的体积 液体的密度
(2) 2.4 1.2
(3)不变
(4) 变大 G排
【详解】(1)[1]分析实验步骤A、B、C可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法可得浮力越大。
[2]分析实验步骤A、D、E可知,物体排开液体体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法可得浮力的大小不同,可说明浮力的大小与液体的密度有关。
(2)[1]由图可知,测力计的示数为4N,即物体的重力为
浸没在盐水中时测力计的示数为1.6N, 物体浸没在盐水中时受到的浮力为
[2]物体浸没在水中时受到的浮力为
物体浸没在液体中,排开液体的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理可得,物体体积为
故有
则盐水的密度为
(3)把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,排开液体的体积都相同,弹簧测力计的示数不变,说明物体济受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)[1]如图F,小明将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计甲的示数F′=G﹣F浮变小,又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计乙的示数变大。
[2]根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计甲示数的变化量和弹簧测力计乙的示数变化量相等,从而证明了。溢水杯未装满水,则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积,物块排开水所受的重力变小,所以,测得排开水的重力会偏小。
[3]F实验中的球体刚好浸没时,球体受到的浮力
由浮力产生的原因可知,此时下表面受到水向上的压力等于浮力为
33.(2024·云南昆明·一模)一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
【答案】(1)10N
(2)1.5×103kg/m3
(3)3.5×103Pa
【详解】(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力为
(2)由题意可知小球的重力为
则小球的质量为
小球的密度为
(3)小球放入水中后液面上升的高度为
则小球静止在水中时容器底部受到水的压强为
34.(2024·云南·模拟预测)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物体A上。已知物体A的棱长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为8cm,在弹性限度内,弹簧长度变化量与弹力F的关系如图乙所示,直到物体A上表面与水面相平,此时水深20cm。求:
(1)物体A上表面与液面相平时,物体A受到水的浮力;
(2)物体A的密度。
(3)从弹簧自然伸长到物体A上表面与液面相平,水对容器底部的压强变化量。
【答案】(1)10N
(2)0.6×103kg/m3
(3)600Pa
【详解】(1)物体A上表面与液面相平时,物体A排开水的体积
V排=VA=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3
物体A受到水的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
(2)由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,则弹簧伸长的长度
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为
F拉=4N
因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、弹簧拉力作用处于平衡状态,所以,由物块受到的合力为零可得
F浮=GA+F拉
则物块的重力
GA=F浮﹣F拉=10N﹣4N=6N
由
G=mg
可得,物块A的质量
物体A的密度
(3)当弹簧自然伸长时,浮力等于重力
F浮=6N
根据阿基米德原理
F浮=ρ水gV排
可得
6N=1.0×103kg/m3×10N/kg×h×(0.1m)2
解得
h=0.06m
此时水的深度
H=h+L0=0.06m+8cm=0.14m
容器底部受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.14m=1400Pa
物体A上表面与液面相平时,水深
h'=20cm=0.2m
则容器底部受到水的压强
p'=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
压强的变化量
命题点三 物体的浮沉条件
35.(2024·辽宁辽阳·二模)如图所示,白玛用手将重,体积为的苹果压入水中,请在图中画出苹果所受浮力的示意图 ,并标明浮力的大小。她松手后苹果将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(,)
【答案】 见解析 上浮
【详解】[1]苹果受到的浮力大小为
方向竖直向上,如图所示:
[2]苹果受到浮力大于重力,所以松手后苹果将上浮。
36.(2024·辽宁鞍山·模拟预测)一个篮球的重力为6N,体积为3×10-3m3,用细绳将这个篮球固定在水下(如图),此时绳子拉力 N,剪开细绳的瞬间,篮球将 (选填“上浮”或“下沉”)。
【答案】 24 上浮
【详解】[1]篮球在水中受到向上的浮力F浮,向下的重力G和细绳对篮球的拉力F,且由题意可知,物体被浸没在水中,所以排开液体的体积为3×10-3m3,所以篮球受到的浮力为
所以,细绳对篮球的拉力为
[2]剪开细绳后,根据浮沉条件判断,由于浮力大于重力,物体将上浮,即篮球将上浮。
37.(2024·四川雅安·模拟预测)一密度为,体积为2.5dm3的木块,放入水中静止后,木块受到的浮力是 N。要使这个木块浸没在水中,必须对它施加 N的压力。
【答案】 15 10
【详解】[1]木块的密度小于水的密度,将木块放入水中,木块将漂浮在水面上,漂浮时浮力等于重力,所以木块静止时受到的浮力为
[2]木块浸没在水中时受到的浮力为
压力为
38.(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图(a)所示,长方体物块漂浮在水中,此时下表面积为,所受压力大小为,所受压强为 帕。若将长方体物块以图所示放置,比较图(a)(b)中物块的下表面所受压力和的大小,则 。(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 980 等于
【详解】[1]图(a)中长方体物块漂浮在水中,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,由浮力产生的原因知下表面积所受压力的大小就等于浮力,方向相同,下表面所受压强为
[2]若将长方体物块以图(b)所示放置,长方体物块仍漂浮在水中,受到的浮力仍等于木块的重力,木块的重力不变,所以浮力不变,由浮力产生的原因如图(a)(b)中物块的下表面所受压力。
39.(2024·江苏盐城·一模)小明把盛热水的烧杯放水平桌面上,将干红枣放入烧杯中,漂浮在水面,如图甲所示。由于不断吸水,红枣过一段时间后静止在水中,如图乙所示;再过一段时间后就沉到杯底,如图丙所示。甲图中红枣的重力 排开热水的重力,甲图中烧杯对桌面的压强 丙图中烧杯对桌面的压强,甲图中液面高度 乙图中液面高度。(不考虑蒸发的影响,均选填“大于/等于/小于”)
【答案】 等于 等于 等于
【详解】[1]根据阿基米德原理,,甲图中红枣漂浮,则,所以,即甲图中红枣的重力等于排开热水的重力。
[2]因为红枣、水和烧杯的总重力不变,对水平面的压力不变,又因为受力面积相同,根据可知甲图中烧杯对桌面的压强等于丙图中烧杯对桌面的压强。
[3]红枣、水的总重力不变,则甲乙中水对烧杯底部的压力相同,根据可知水对烧杯底部的压强相同,根据可知甲乙图中液面高度相同。
40.(2024·重庆·二模)水平桌面上有两个底面积相同的容器,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,A球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。则两小球所受浮力大小关系是FA FB,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲 F乙。
【答案】 = >
【详解】[1]如图,A球漂浮于液面,受到的浮力等于它的重力;B球悬浮于液体中,受到的浮力等于它的重力;两小球重力相等,所以它们受到的浮力也相等,即两小球所受浮力大小关系是FA=FB。
[2]A球处于漂浮状态,则;B球处于悬浮状态,则;两小球密度相同,所以两种液体密度关系为;两液体深度相同,则根据可知,液体对容器底的压强关系为,两容器底面积相同,根据可知,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲 >F乙。
41.(2024·辽宁朝阳·一模)小明受到沈阳“名师在线”课堂的启发,模仿老师在厨房里做起了物理小实验。他将鸡蛋分别浸没在盛有水和浓盐水的玻璃杯中,如图甲,如图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,两种液体对烧杯底部的压强分别是、,鸡蛋受到的浮力分别是、,则 ; 。(以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】 小于 小于
【详解】[1][2]水的密度小于浓盐水的密度,且此时两烧杯中液面恰好相平,根据可知两种液体对甲、乙两烧杯底部的压强大小关系为
如图甲,鸡蛋沉在水底,所受浮力小于自身的重力,如图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,所受浮力等于自身的重力,鸡蛋受到的浮力大小关系为
42.(2024·四川凉山·模拟预测)在甲、乙两个容器内装入两种密度不同的盐水,将A、B两个小球(ρA>ρB)分别放入甲、乙容器内,当小球静止时位置如图所示,现将两个小球取出,再将甲、乙内的液体全部倒入丙容器内,然后将A、B两个小球放入丙容器内,则小球A不可能出现的状态是 (选填“漂浮”、“悬浮”、“下沉”),小球B所受到的浮力与其在乙容器中受到的浮力相比将会 (选填“变小”、“不变”、“变大”)。
【答案】 悬浮 不变
【详解】[1]由于两种液体的密度不同,小球A在甲液体中悬浮,小球A的密度不可能等于乙液体的密度,所以将甲、乙液体混合后密度不可能等于小球A的密度,则A小球放入丙容器内,则小球A不可能出现的状态是悬浮。
[2]由图知A球在甲液体中悬浮,则
由图知B球在乙液体中漂浮,则
又因为
所以
将甲、乙混合后,混合液体的密度介于甲、乙的密度之间,所以小球B在混合液体中仍然漂浮,所以两种情况下浮力都等于重力,即小球B所受到的浮力与其在乙容器中受到的浮力相比将会不变。
43.(2024·辽宁锦州·模拟预测)如图所示,完全相同的鸡蛋放入甲、乙两杯不同浓度的盐水中,两液面相平,鸡蛋甲杯处于悬浮状态,在乙杯处于漂浮状态,可以肯定的是( )
A.乙图鸡蛋受到的浮力比甲图鸡蛋受到的浮力大
B.乙图鸡蛋受到的浮力大于乙图鸡蛋受到的重力
C.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大
D.乙杯底部所受的液体压强较大
【答案】D
【详解】AB.因为鸡蛋在甲、乙两杯中处于漂浮和悬浮状态,所以,浮力都等于自身的重力,是相等的,故AB错误;
C.由知道,在浮力相同时,甲杯中的V排大,所以ρ液小,故C错误;
D.由知道,深度相同,甲液体的密度小于乙液体的密度,所以p甲小于p乙,故D正确。
故选D。
44.(2024·湖北襄阳·一模)AB两个实心球,它们的密度之比为3∶5,体积之比为2∶1。现将两球放入水中,静止时它们受到的浮力之比为7∶5,则两球在水中静止时所处状态可能是( )
A.两球均漂浮 B.两球均下沉
C.A球下沉,B球漂浮 D.B球下沉,A球漂浮
【答案】D
【详解】A、B两个实心球的质量之比
两球的重力之比
A.如果A、B都漂浮,则物体受到的浮力都等于物体的重力,所以浮力之比应该等于重力之比,即浮力之比为6∶5,故A不符合题意;
B.两球均下沉,则物体排开水的体积等于物体的体积,由F浮=ρ水gV排可知,物体受到的浮力跟物体排开水的体积成正比,所以A、B受到的浮力之比应该为2∶1,故B不符合题意;
CD.因A、B两球既不是都漂浮,又不是都浸没,所以只能是一个漂浮、一个浸没,并且密度大的浸没,密度小的漂浮,因为
ρA∶ρB=3∶5
所以可以判断A球漂浮、B球沉底,故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
45.(2024·广东东莞·二模)如图所示,两个相同的烧杯中分别装满甲、乙两种不同的液体,把A、B两球(VA>VB)分别轻轻放入两杯液体中,静止后如图所示。如果A、B两球排开液体的重力相等,则下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体
B.A球比B球所受浮力大
C.乙液体对容器底部的压强较大
D.若把B球放置在甲液体中,则B球最终将漂浮
【答案】C
【详解】A.由图可知,球排开液体的体积等于物体的体积,因为VA>VB,所以VA排>VB排,由A、B两球排开液体的重力相等得gVA排=ρ乙gVB排,因为VA排>VB排,所以ρ甲<ρ乙,故A错误;
B.由于A、B两球排开液体的重力相等,根据阿基米德原理可知,A、B两球受到的浮力相等,故B错误;
C.由图可知,液体深度相等,又ρ甲<ρ乙,根据p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强较小,故C正确;
D.由A、B两球浸没在液体中可知ρ甲液<ρ甲且ρ甲<ρ乙,所以ρ甲液<ρ乙,若把B球放置在甲液体中,则B球最终将沉底,故D错误。
故选C。
46.(2024·河南新乡·三模)用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度
B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力
C.冬枣和樱桃所受的浮力大小相等
D.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
【答案】C
【详解】A.冬枣、樱桃的质量相等,V冬枣>V樱桃,根据可知冬枣的密度要小于樱桃的密度,冬枣悬浮,冬枣的密度等于甲液体的密度,樱桃漂浮,樱桃的密度小于乙液体的密度,所以甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,故A错误;
B.樱桃可以漂浮在水面上,处于静止状态,受力平衡,所受的竖直向上的浮力等于竖直向下的重力,故B错误;
C.冬枣、樱桃的质量相等,根据可知,冬枣、樱桃的重力也相等,甲图,冬枣悬浮,浮力等于重力,即F浮甲=G;乙图,樱桃漂浮,浮力等于重力,即F浮乙=G,所以冬枣受到的浮力等于樱桃受到的浮力,故C正确;
D.因为冬枣受到的浮力等于樱桃受到的浮力,甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,根据阿基米德原理
可知, V冬枣排>V樱桃排,放入冬枣、樱桃后,两容器液面相平,说明没放物体之前甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,即V甲所以F甲故选C。
47.(2024·山东泰安·二模)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,下列判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
D.容器对桌面的压强关系是p′乙>p′丙>p′甲
【答案】D
【详解】AC.如图,小球在甲中沉底,则密度大于甲液体,浮力小于重力;小球在乙中漂浮,则密度小于乙液体,浮力等于重力;小球在丙中悬浮,则密度等于丙液体,浮力等于重力。所以液体的密度关系是,小球受到的浮力大小关系,故AC错误;
B.液体的密度关系是,深度相同,根据可知液体对容器底部的压强关系为,故B错误;
D.由图可知,将三个完全相同的小球轻轻放入容器中后,液体的体积关系为,液体的密度关系是,所以容器中液体质量关系为,容器相同,则甲容器对桌面的压力最小,乙容器对桌面的压力最大,受力面积相同,所以容器对桌面的压强关系是p′乙>p′丙>p′甲,故D正确。
故选D。
48.(2024·广东汕头·二模)如图所示,水平桌面上盛有适量水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是( )
A.烧杯对桌面压强变小 B.杯底受到液体的压强变小
C.烧杯内液面高度不发生变化 D.物块B受到的浮力变小
【答案】C
【详解】A.冰块熔化后,质量不变,即烧杯内物体的总质量不变,而烧杯对桌面的压力等于烧杯及烧杯内物体重力之和,所以烧杯对桌面的压力不变,根据可知,烧杯对桌面压强的不变,故A错误;
B.根据力的相互作用,杯底受到的液体压力等于漂浮的冰块、悬浮的物块以及盐水的重力,冰熔化后总重力不变,故液体对杯底的压强不变, 故B错误;
C.冰块漂浮,则
即 ,则
冰块全部熔化成水后, ,质量不变,液体的密度不变,则液面的高度不变,故C正确;
D.冰熔化后,液体的密度不变,物体B仍然悬浮,浮力等于重力,则浮力不变,故D错误。
故选C。
49.(2024·四川资阳·一模)在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列有关说法正确的是( )
A.该木块的密度是
B.在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5∶2
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2∶5
D.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
【答案】C
【详解】A.由题意可知,细绳剪断后,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,根据漂浮的条件可得F浮=G物,即
所以物体的密度为
故A错误;
B.甲图中,物体浸没,所受的浮力为
乙图中,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,木块所受的浮力为
所以在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比为
故B错误;
C.在图甲中,木块受到的向下的拉力、重力和向上的浮力,三力平衡,所以物体受到的拉力为
F拉=F浮甲-G
即拉力为
细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为
故C正确;
D.把木块、容器和水看做一个整体,以该整体为研究对象,甲、乙两图中容器对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,而容器、水和木块的总重不变,所以甲、乙两图中容器对水平桌面的压力相等,故D错误。
故选C。
50.(2024·安徽合肥·二模)如图所示,容器中装有水,将一长方体木块放入水中,保持静止,阿牛测出木块的高度和露出水面的高度分别为h1=10cm和h2=2cm 。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10N/kg)试求:
(1)水对木块底部的压强大小;
(2)木块的密度。
【答案】(1)800Pa
(2)0.8×103kg/m3
【详解】(1)木块底部到水面的距离为
h=h1-h2=10cm-2cm=8cm=0.08m水对木块底部的压强为
p水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
(2)设木块的底面积为S,则木块的体积为
V=Sh1木块排开水的体积为
V排=Sh所以木块的重力为
G=mg=ρVg=ρSh1g木块受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=ρ水gSh又因为木块漂浮在水面,则F浮=G,即
ρ水gSh=ρSh1g所以木块的密度为
51.(2024·新疆昌吉·模拟预测)底面积为100cm2,重为3N的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上。现将体积为600cm3,重为2N的木块A轻放入容器内的水中,静止后水面的高度为10cm,如图甲所示,若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中,如图乙所示(水未溢出),不计绳重及其体积,g取。求:
(1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积;
(2)物体B的密度;
(3)图乙比图甲中水对容器底部增大的压强。
【答案】(1)
(2)
(3)600Pa
【详解】(1)图甲中木块A漂浮在水中,所以A受到的浮力
由公式得木块A浸入水中的体积为
(2)图乙中,A、B共同悬浮,此时整体受到的浮力为
此时整体排开水的体积为
物体B的体积为
物体B的质量为
则B物体的密度为
(3)图乙与图甲相比,水面升高的高度为
图乙比图甲中,水对容器底部增大的压强为
52.(2024·青海·二模)如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面,然后在其上表面放一块底面积为2.0×10﹣3m2的小柱体,如图乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)甲图中木块受到的浮力?
(2)木块的密度?
(3)小柱体的重力?
(4)小柱体放在木块上面时对木块的压强?
【答案】(1)6N
(2)
(3)4N
(4)
【详解】(1)由题意可知,甲图中木块排开水的体积
甲图中木块受到的浮力
(2)因木块漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,所以,木块的重力
木块的质量
木块的密度
(3)木块完全浸没时受到的浮力
因静止时图乙方木块刚好能全部浸入水中,受到的浮力和它们的重力相等,所以,小柱体的重力
(4)小柱体放在木块上面时对木块的压强
53.(2024·安徽滁州·二模)如图所示,薄壁烧杯内装质量800g的水,烧杯的底面积是100cm2,将一个质量是200g、体积是300cm3的实心长方体A用细线吊着,然后将其体积的一半浸入烧杯内的水中。(杯内水在整个实验过程中始终没有溢出,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)此时细线对A的拉力。
(2)若薄壁烧杯的质量为300g,此时烧杯底对桌面的压强。
(3)若剪断细线,待A静止后,水对烧杯底的压强变化量。
【答案】(1)0.5N
(2)1250Pa
(3)50Pa
【详解】(1)实心长方体A的一半体积浸入烧杯内的水中时排开水的体积
长方体A受到的浮力
长方体A的重力
则细线对物体A的拉力
(2)烧杯和水的总重力
因长方体A受到的浮力和长方体A对水的压力是一对相互作用力,所以,长方体A对水的压力
F压=F浮=1.5N
烧杯对水平桌面的压力
烧杯对水平桌面的压强
(3)若剪断细线,由于长方体全部浸没时浮力
长方体会先上浮,待A静止后,长方体A处于漂浮状态,漂浮时排开水的体积
与A体积浸没一半时相比排开水的体积增加量
则烧杯内水面上升的高度
水对烧杯底的压强增大量
命题点四 浮力的应用
54.(2024·甘肃武威·三模)物理知识在生活中有广泛应用。轮船从海中驶入江中时,船身会 一些,轮船所受浮力 。
【答案】 下沉 不变
【详解】[1][2]因轮船始终处于漂浮状态,故轮船从海中驶入江中时浮力是不变的;由于江水的密度小于海水的密度,根据可知,轮船从海中驶入江中时浮力不变,液体密度变小,船身排开液体的体积要增大,故船身要下沉一些。
55.(2024·安徽合肥·二模)阿牛用密度计测量液体的密度,如图所示,液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该 液体的密度 (选填“等于”、“略小于”或“略大于”)0.9g/cm3。
【答案】略小于
【详解】密度计测液体密度时,处于漂浮状态,受到的浮力不变,始终等于自身重力,其受到的浮力F浮=ρ液gV排,密度计浸入液体的体积越大,液体密度越小,所以密度计的刻度上小下大,且上疏下密,如图所示,液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该液体的密度略小于0.9g/cm3。
56.(2024·江苏扬州·三模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 (选填“增加”或“减少”)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 (选填“调大”“不调”或“调小”)。
【答案】 增加 小于 调大
【详解】[1]想让该吸管竖直漂浮在水中,需要增加配重,如在吸管的下端绕铜丝,这样可以降低重心,增大稳定程度。
[2]由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排得,液体密度
S为管底面积,h为浸入深度,因为密度计漂浮在液体中,浮力等于重力,所以在不同的液体中,浮力相等,管底面积相等,由公式可知,液体密度与吸管浸入深度成反比,刻度不均匀且上疏下密,若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AB的中点C,则这种液体的密度小于中间密度1.4g/cm3。
[3]若再增加配重,则浮力变大,根据F浮=ρ液gV排得,密度一定,密度计排开液体的体积变大,即浸入液体的体积变大,浸入液体的深度增加,C在液面下,刻度值调大。
57.(2024·山西晋中·三模)无人潜艇是未来海军发展的重要方向,对于国家海洋安全和国防建设具有重要意义。图甲是中国向世界展示的一款超大型无人潜航器,图乙是潜航器在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程示意图。对于其训练过程,下列分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等 B.漂浮时排开海水的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大 D.悬浮时潜航器底部所受海水压强最小
【答案】B
【详解】A.悬浮和漂浮时,潜艇排开水的体积不同,所受浮力不同,故A错误;
B.漂浮时排开海水的体积最小,则排开的海水所受的重力最小,故B正确;
C.潜艇的上浮和下沉是靠改变自身重力来实现的,所以上浮过程中所受浮力不变,故C错误;
D.由图可知,潜艇漂浮时其底部所处深度最小,根据可知,此时潜艇底部所受海水压强最小,故D错误。
故选B。
58.(2024·陕西商洛·二模)小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图所示),其改变浮沉的原理和潜水艇类似,他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法不正确的是( )
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.“浮沉子”上浮时,所受浮力大于自身重力
【答案】B
【详解】挤压矿泉水瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。松开手,小瓶内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮;当浮力等于重力,就会悬浮在水中,综上分析知,故ACD正确,不符合题意,B错误,符合题意。
故选B。
59.(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图,将水稻种子倒入一定浓度的盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种,这种方法称之为盐水选种。考虑种子个体差异,在图示情境中( )
A.良种所受浮力小于自身重力 B.良种重力小于次种重力
C.次种所受浮力大于自身重力 D.良种密度小于次种密度
【答案】A
【详解】A.良种沉底,根据物体的浮沉条件可知,良种所受浮力小于自身重力,故A符合题意;
C.次种漂浮,根据物体的浮沉条件可知,次种所受浮力等于自身重力,故C不符合题意;
D.根据物体的浮沉条件可知,良种沉底,良种的密度大于水的密度;次种漂浮,次种的密度小于水的密度,所以良种的密度大于次种的密度,故D不符合题意;
B.若良种和次种的体积相同,根据
由于良种的密度大于次种的密度,所以,良种的重力大于次种的重力,故B不符合题意。
故选A。
60.(2024·陕西商洛·模拟预测)如图所示的“深海勇士号”是我国第二台深海载人潜水器,它的作业能力可达到水下4500m。若海水密度约为,下潜的最大排水量为20t(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力
B.漂浮的潜水器若要下潜应排出水舱中的空气
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为
D.潜水器在海面下4500m处作业时,受到的海水压强为
【答案】D
【详解】A.潜水器在海面上漂浮时,受力平衡,根据二力平衡的原理可知,所受到的浮力等于重力,故A正确,不符合题意;
B.漂浮的潜水器若要下潜应排出水舱中的空气,使水进入水舱,增大自身重力,从而下潜,故B正确,不符合题意;
C.潜水器悬浮在海水中时,浮力等于重力,所受浮力
所受浮力为,故C正确,不符合题意;
D.潜水器在海面下4500m处作业时,受到的海水压强
故D错误,符合题意。
故选D。
61.(2024·湖南益阳·三模)物理兴趣小组看了《学习强国》有关视频后,制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法正确的是( )
A.在水中加盐,潜水艇会下沉
B.若要让潜水艇上浮应使潜水艇中进水
C.向图中的潜水艇充气,其所受的浮力减小将上浮
D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
【答案】D
【详解】A.在水中加盐,液体的密度增大,排开液体的体积不变,由阿基米德原理可知浮力变大,重力不变,浮力大于重力,潜水艇会上浮,故A错误;
BC.往模型中打气时,模型内气压增大,将水排出,模型的重力减小,浮力不变,当重力小于浮力时,模型上浮,故BC错误;
D.往模型中打气时,模型内气压增大,将水排出,模型的重力减小,当重力小于浮力时,模型上浮;反之,模型下沉,即潜水艇是通过改变自重实现上浮或下沉的,故D正确。
故选D。
1.(2024·贵州·中考真题)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而 ;茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。
【答案】 上浮 大于
【详解】[1]根据浮与沉的条件,茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,根据F浮=ρ液V排g可知,浮力增大,由于浮力大于重力,所以茶叶上浮。
[2]过一段时间,由于茶叶吸收了水分,茶叶的平均密度大于水的密度,所以将会下沉到杯底。
2.(2024·青海西宁·中考真题)“福建舰”是我国完全自主设计建造的航空母舰,满载排水量为8万吨。在海上航行时,水下10m处海水对舰体的压强为 Pa;满载时“福建舰”受到的浮力为 N(海水密度ρ取,g取10N/kg);假如“福建舰”从密度大的海域驶入密度小的海域,浮力 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 不变
【详解】[1]水下10m处海水对舰体的压强为
[2]满载时“福建舰”受到的浮力为
[3]该舰从密度大的海域驶入密度小的海域后,仍然处于漂浮状态,自身的重力不变,由于物体漂浮时浮力等于自身的重力,所以受到的浮力不变。
3.(2024·上海·中考真题)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是 牛,方向为 ;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小 (选填“变大”或“不变”或“变小”)。
【答案】 1 竖直向上 不变
【详解】[1][2]由题意可知,物体的重力为3N,将物体浸没在水中,物体受到竖直向上的浮力,由称重法可知,浮力的大小
[3]物体完全浸没在水中,若将物体继续向下移动,物体排开水的体积不变,由可知,物体受到的浮力不变,由
可知,弹簧测力计的示数大小不变。
4.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)美丽鸡西是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品重是4.8N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8N,样品的质量是 kg,样品的密度为 。
【答案】 0.48
【详解】[1]根据可知,样品的质量是
[2]浸没后弹簧测力计示数是2.8N,在水中受到的浮力为
根据可知,物体的体积为
样品的密度为
5.(2024·甘肃兰州·中考真题)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30cm时,绳子刚好伸直;如图乙所示,当水深为36cm时,物体上表面恰好与水面相平,已知,则此正方体物块的密度为 ,乙图中细线的拉力为 N。
【答案】 0.4×103 6
【详解】[1]由题意可知,当水深为30cm时,物体刚好伸直,此时物体处于漂浮状态,排开水的体积等于物体浸入水中的体积为
由于漂浮,物体受到的重力大小等于浮力
物体的密度为
[2]当物体浸没时,受到三个力的作用,它们之间的关系为
浸没时物体受到的浮力大小为
乙图中细线的拉力为
6.(2024·山东枣庄·中考真题)如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示。则圆柱体受到的重力是 N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是 Pa,圆柱体受到的最大浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
【答案】 2.0 1000 0.5
【详解】[1]由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为2N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知
[2]由图知物体下降高度到10cm时,下表面接触水面,下降20cm时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是10cm,则下表面受到水的压强
[3]圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力为1.5N,则圆柱体受到的浮力
7.(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
【答案】 =
【详解】[1]物块漂浮在水和液体中,则物块在水和液体中受到的浮力等于自身的重力,而浮力是物体上下表面受到液体对它的压力差,漂浮时,上表面的压力为0,则物块下表面受到的压力相等,据知,水和液体对物块下表面的压强相等,即p1=p2。
[2]物块漂浮在水面时,排开水的体积
受到的浮力
物块漂浮在液体中时,排开液体的体积
物块受到的浮力
则有
解得杯中液体的密度
8.(2024·山东枣庄·中考真题)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,受到( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
【答案】C
【详解】当“奋斗者”号在水下下潜过程中,深度逐渐增大,由知道,所以受的压强逐渐增大;“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,“奋斗者”号排开海水的体积和海水密度不变,由知道,下潜过程中所受浮力不变,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
9.(2024·四川内江·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
【答案】B
【详解】AB.当驱逐舰从海洋驶入长江时,仍然处于漂浮状态,所以,浮力仍然等于重力,故浮力不变,故A不符合题意,B符合题意;
CD.由于
ρ海水>ρ水
液体密度变小,所以排开水的体积增大,即舰船的吃水深度变大,故CD不符合题意。
故选B。
10.(2024·广东广州·中考真题)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
【答案】A
【详解】AB.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,排开水的体积不变,根据可知,潜水艇受到的浮力变小,因此与a处相比,潜水艇在b处受到浮力大小变小,故A符合题意,B不符合题意;
CD.根据阿基米德原理可知,物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力,由于潜水艇受到的浮力变小,所以潜水艇排开液体的重力变小,即与a处相比,潜水艇在b处排开液体重力变小,故CD不符合题意。
故选A。
11.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量 FA= FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
【答案】C
【详解】A.金属块浸入水中的深度增大时,溢水杯中水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强不变,根据F=pS可知,水对溢水杯底部的压力不变,故A错误;
B.金属块浸没在水中的深度变化时,排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,受到的浮力不变,根据
F拉=G金-F浮
知,金属块受到的拉力不变,弹簧测力计A的示数不变,故B错误;
C.由图可知,弹簧测力计A的示数
FA=G-F浮
弹簧测力计B的示数
FB=G桶+G排
则 FA= F浮, FB= G排,根据阿基米德原理可知, F浮= G排,则 FA= FB,故C正确;
D.若实验前溢水杯中未装满水,则测得的F浮不变、G排偏小,对实验结果有影响,故D错误。
故选C。
12.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类 液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为
【答案】A
【详解】A.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,设密度计下表面积为S,即
故密度计浸入液体的深度为
由表格可知,b液体密度为a液体密度的2倍,c液体密度为b液体密度的2倍,故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍,密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍,故三条刻线的间隔距离不相等,故A正确;
B.已知密度计在c液体中,有 的体积浸入液体,浸入体积为 ,则
则
故B错误;
C.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力都等于重力,故密度计在三种液体中所受浮力相等,故C错误;
D.密度计在b液体中的浸入体积为
故D错误。
故选A。
13.(2024·山东枣庄·中考真题)将一底面积为200cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50cm2、高20cm的圆柱体,如图甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示。(,g取10N/kg),则以下说法正确的是( )
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9cm
B.圆柱体的密度为kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为2500Pa
D.向容器内注水的总质量是4200g
【答案】D
【详解】A.由图乙知,当注水高度为16cm时,圆柱体恰好漂浮,此时圆柱体浸入水中的深度为16cm,露出水面的高度为
h=h圆柱体-h1=20cm-16cm=4cm
故A错误;
B.圆柱体漂浮时,所受的浮力等于自身重力。此时排开水的体积
圆柱体的重力
圆柱体的质量
圆柱体的体积
圆柱体的密度
故B错误;
C.由A可知,圆柱体漂浮时,圆柱体浸入水中的深度为16cm,即圆柱体底部所处的深度为16cm,当停止注水时,圆柱体底部所处的深度不变,仍为16cm=0.16m,则水对圆柱体底部的压强
故C错误;
D.水的深度为25cm时,水及圆柱体浸入水中部分的总体积
停止注水时,水的真正体积
水的总质量
故D正确。
故选D。
14.(2024·甘肃兰州·中考真题)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积 B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力 D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
【答案】A
【详解】由图可知,A在甲中漂浮,A受到的浮力等于A的重力,又根据阿基米德原理A受到的浮力等于A排开甲液体所受的重力,则有
B在乙中悬浮,B受到的浮力等于B的重力,又根据阿基米德原理B受到的浮力等于B排开乙液体所受的重力,则有
已知,A与B质量相等,根据可知,A与B重力相等,所以,甲与乙液体重力相等,若此时两容器中只装有两种液体且液面相平,则甲液体总重力与乙液体总重力相等,即,所以两容器中只装有两种液体且液面相平时,两种液体的总质量相等。又由图可知,甲液体的总体积大于乙液体的总体积,根据可以得到
根据液体压强计算公式可知,在深度相同时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强;
由前面分析可知
已知,所以
由题目信息可知,,所以
故A正确,BCD错误。
故选A。
15.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液体的甲、乙两个完全相同的烧杯中,小球静止时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度小
B.乙烧杯底部受到液体的压强小
C.甲烧杯中小球受到的浮力大
D.甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
【答案】B
【详解】AB.由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,,,所以,小球静止时两烧杯液面相平,根据可知,乙烧杯底部受到液体的压强小,故A错误,B正确;
C.小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,浮力都等于重力,所以浮力相等,故C错误;
D.甲液体密度大于乙液体密度,从图中可知,甲液体的体积大于乙液体的体积,根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,烧杯质量相同,小球质量相同,根据
可知,甲烧杯对桌面的压力较大,故D错误。
故选B。
16.(2024·四川巴中·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
【答案】(1)Ⅳ
(2) 1 相等 无关 ade
(3)没有保持橡皮泥排开液体体积相同
(4)ρ水
【详解】(1)图甲易拉罐浸入水中越深,排开水的体积越大,手会感觉越吃力,也就是浮力越大。可知浮力与排开液体的体积有关。
(2)①[1][2][3]A受到的浮力
F浮A=GA-FA=4N-3N=1N
B受到的浮力
F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1N
C受到的浮力
F浮C=GC-FC=5N-4N=1N
所以物体A、B、C受到的浮力相等为1N,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
②[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同。
(4)橡皮泥排开水的体积为
V排=V2-V1
橡皮泥漂浮在水面上
G=F浮=V排ρ水g=(V2-V1)ρ水g
橡皮泥的体积为
V=V3-V1
橡皮泥的密度为
17.(2024·山东菏泽·中考真题)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 N;
(3)分析 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 (,g取10N/kg)。
【答案】 2.6 0.4 A、C、D 大于
【详解】(1)[1]由图A可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.6N,故金属块重2.6N。
(2)[2]图B中,弹簧测力计的示数为2.2N,由称重法可知,步骤B中金属块受到的浮力为
(3)[3]探究浮力大小与液体密度的关系,根据控制变量法,要使金属块排开液体的体积相同,液体的密度不同,因此应分析A、C、D三步数据。C、D中,金属块完全浸入液体,排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,根据称重法可知金属块受到的浮力不同,因此可初步得出浮力大小与液体密度有关。
(4)[4]若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,金属块排开液体的体积不变,液体密度减小,由可知,金属块受到的浮力减小,由可知,弹簧测力计的示数变大,即大于1.6N。
(5)[5]由A、C可得,金属块完全浸没时,受到的浮力为
金属块的体积
18.(2024·黑龙江大庆·中考真题)密度计是根据“浮在液面上的物体所受浮力等于物体自重的原理”制作的。某学习小组在研究与密度有关的实验时,要自制一个简单的密度计。关于密度计及相关实验,请回答下列问题:
(1)如图甲,在一根一端封闭粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使管能竖直浮于水中不动,设玻璃管的横截面积为S,管和管内铅粒总质量为m,水的密度为,则玻璃管在水面以下的长度 (用S、m、表示);在玻璃管与水面交接处画上刻线并标记下1.0,代表这个位置对应的液体密度为水的密度的1.0倍。
(2)将这个自制密度计放置于某未知液体中,管竖直且漂浮不动时,如果标记1.0的刻线位于液面上方,距离管与液面交接处为,如图乙所示。则该液体密度与水的密度的比值为 (用、表示);如果标记1.0的刻线位于液面下方,距离管与液面交接处为(题中未画出),则该液体密度与水的密度的比值为 (用、表示);
(3)若用上述方法在玻璃管上依次标记0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3……的刻线,分别代表液体密度与水的密度的比值,则数值小的刻线在 (填“上边”或“下边”),刻线分布 (填“均匀”或“不均匀”);
(4)现用某种密度较大的液体做成一个简易的气压计,当大气压为时,管内外液面高度差为,如图丙所示。现将管竖直向上提升少许,下端管口未露出槽内液面,管内外液面高度差将 (填“变大”“不变”或“变小”);
(5)将(4)中简易气压计拿到山顶,发现管内外液面高度差为,则山顶的气压为 (用、、表示)。
【答案】 上边 不均匀 不变
【详解】(1)[1]玻璃管漂浮,根据浮沉条件,有
根据阿基米德原理
可得此时排开水的体积
(2)[2][3]由题意及图乙可知,此时排开液体的体积
因为自制密度计始终漂浮,浮力不变,根据阿基米德原理可得
如果标记1.0的刻线位于液面下方,则此时排开液体的体积
同理可得
(3)[4][5]由阿基米德原理可知,液体密度越小,玻璃管浸在液体中的体积越大,故数值小的刻度线在水的密度的上边,同时由(2)可知,浸在液体中的深度差和液体密度不成正比,故刻度线分布不均匀。
(4)[6]管内的液柱是由于受到大气压的作用,如果大气压不变,则液柱的高度将保持不变,即管内外液面高度差不变。
(5)[7]由(4)可知,液体的密度
山顶的气压
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主题二 力
专题11 浮力(原卷版)
目 录
2
命题点一 浮力基础 2
命题点二 阿基米德原理 9
命题点三 物体的浮沉条件 16
命题点四 浮力的应用 22
25
33
命题点一 浮力基础
1.(2024·山东济南·一模)2022年10月12日“天宫课堂”第三课在中国空间站开讲,神舟十四号飞行乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。其中的“水球变懒”实验,将注射器对准固定的水球进行喷气,而且比较剧烈;然后将一个空心钢球放进水球内部,观察到水球振动变慢,即“水球变懒”,水球整体惯性 (选填“变大”、“不变’或“变小”);钢球 (选填“有”或“没有”)受到水的浮力。
2.(2024·江苏淮安·模拟预测)如图所示,是我国新型万吨级055型导弹驱逐舰,其满载排水量达。该型驱逐舰我国南海海上满载巡航过程中,驱逐舰所受浮力的大小是 N;浮力的方向是 ;当它发射导弹后,驱逐舰所受浮力 (填“变大”、“变小”“不变”)。
3.(2024·海南省直辖县级单位·一模)葫芦舟是黎族先民在海南岛赖以生存的水上交通工具之一,如图所示。葫芦舟在水中所受浮力的方向为 ;对于同一个葫芦舟,其露出水面的体积越大,所受的浮力越 (选填“大”或“小”)。
4.(2024·广东深圳·二模)一小石块浸没在水中,弹簧测力计示数如图所示,则小石块受到的浮力为 ,小石块所受的浮力方向为 。
5.(2024·广东东莞·模拟预测)图所示,在地球上将一个塑料小球放进装有一定体积水的烧杯中,小球漂浮在水面上,已知小球的质量为0.15kg, 则小球受到的浮力为 N;若处在太空失重环境中,小球的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”),仍将小球放在装有水的烧杯中,小球 (选填“受到”或“不受”)浮力。(g=10N/kg)
6.(2024·西藏日喀则·一模)用弹簧测力计提着球形物体缓慢浸入水中后,如图所示时该物体浸没后所受浮力是 N,在此浸入过程中有水不断排出,溢水杯底部所受水的压强 。
7.(2024·江苏宿迁·二模)如图甲,用弹簧测力计吊一圆柱体金属块逐渐浸入水中,乙图是这个过程弹簧测力计的示数F随金属块下表面在水中的深度h的变化情况。由图可知,该金属块质量是 g,它所受最大浮力是 N;若将此金属块自由的竖直放在水平桌面上,它对桌面的压强是 Pa(g取10N/kg)。
8.(2024·云南楚雄·模拟预测)小军用弹簧测力计吊着质量为1.35kg的圆柱体,从如图所示位置缓慢浸入装满水、深度合适的溢水杯中,圆柱体底面积为100cm2、高为5cm。在浸没前,圆柱体下降过程中,它受到的浮力大小逐渐 (选填“变大”、“变小”或“不变”);浸入一半时弹簧测力计的示数为 N。
9.(2024·辽宁营口·一模)如图是“天宫课堂”上的神奇实验——消失的浮力。王亚平老师用吸管将一个乒乓球压入水中,当吸管离开乒乓球后,乒乓球竟然浸没在水中静止不动。下列说法正确的是( )
A.在太空环境中,乒乓球失重后其质量变为零
B.吸管推乒乓球入水时,乒乓球对吸管没有力的作用
C.乒乓球在水杯中静止后其表面不受水的压力
D.看到乒乓球在水杯中发生了形变是因为乒乓球受到了力的作用
10.(2024·四川成都·二模)下列物体受到了浮力的是( )
A.静止在湍急河水中的柱形桥墩 B.正在水中加速下落的一块大石头
C.“飘”在太空中的天宫空间站 D.空间站里面被放在水中的乒乓球
11.(2024·四川达州·二模)物体悬浮在水中,水对物体向下、向上的压力分别为和,下列说法正确的是( )
A.由于物体静止不动,、是一对平衡力
B.因为物体上表面的面积较大,所以
C.和的合力大小等于物体的重力
D.物体受到合力的方向是向上的
12.(2024·广东清远·一模)如题图甲所示,用细线将铁块系在弹簧测力计挂钩上,然后缓慢地将铁块浸入盛满水的烧杯中,则题图的几种坐标中有关物理量描述正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(2024·陕西宝鸡·三模)喜欢动手的小明制作了一个深潜器模型,用弹簧测力计测量它受到的浮力。先测出它的重力,然后将模型浸没于水中静止(如图所示),观察弹簧测力计的示数。下列说法正确的是( )
A.模型所受的拉力与其重力是一对相互作用力
B.模型从图示位置下移,受到水的压强变大
C.将模型逐渐提离水面,弹簧测力计的示数不变
D.将模型浸没在盐水中,相比在水中其所受浮力变小
14.(2024·湖北·一模)如图所示,弹簧测力计下悬挂一个正方体铁块M,使铁块缓慢浸入水中,从图1到图2所示的过程中,下列说法不正确的是( )
A.铁块受到的浮力变大
B.弹簧测力计示数减小
C.水对烧杯底部的压力不变
D.水对铁块下表面的压强变大
15.(2024·黑龙江哈尔滨·二模)在探究“浮力大小与什么因素有关”的实验中,所用器材为,材料相同,但体积不同的长方体物块A、B,两只相同的烧杯,内装等量清水,并利用这些器材进行了如图所示的四步实验。
(1)为了准确测出物体的重力,把物体悬挂在竖直的弹簧测力计下端的挂钩上,当测力计和物体都 时,读出测力计的示数;
(2)物体A在水中所受浮力的大小为 N;
(3)比较以上四次实验,请你总结浮力大小与物体排开液体体积关系的实验结论是 ;
(4)小强同学想继续探究浮力大小与液体密度是否有关,他向乙烧杯中加盐并不断搅拌(液体体积不变),通过比较甲、乙两烧杯中A、B两物块所受浮力大小得出结论;小明认为这样的方案不可行,因为没有控制物体排开液体的体积相同,于是在以上方案的基础上提出了两种改进的思路;
①向上提物块B, ,比较此时A、B两物块所受浮力大小是否相等;
②向上提物块B, ,比较两烧杯中液面的高度是否相同;
小阳同学则认为无需调整,只要比较 就可得出结论。
16.(2024·广东汕尾·模拟预测)某实验小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关;
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关;
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
为了验证上述猜想,按照图中字母顺序做了如下实验:
(1)分析比较实验步骤A、B、C,可以验证猜想 是正确的,并由此联想到,轮船的满载排水量越 (选填“大”或“小”),它的承载能力就越强;
(2)若物体的体积为,图E中物体所受的浮力大小为 N,计算可知盐水的密度是 ;
(3)实验中用到的物理研究方法是 法,下列问题的研究中,也用到这种方法的是 。
A.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.在研究磁场时,引入“磁感线”的概念
C.探究电流与电压、电阻的关系
D.研究平面镜成像时,用未点燃的蜡烛去替代点燃蜡烛的像
17.(2024·云南昆明·一模)在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小斌根据生活经验,提出浮力大小可能与下列因素有关:
(一)与物体浸入液体中的深度有关;
(二)与物体排开液体的体积有关;
(三)与物体的形状有关;
(四)与液体的密度有关;
为了验证上述猜想,小斌用弹簧测力计、4个相同的可以随意组合的小正方体磁力块、2个分别盛有等体积的水和某液体的烧杯,按图所示的步骤进行实验。
(1)图乙中,磁力块所受的浮力为 N;由图乙和图戊可知,物体所受浮力大小与浸入液体的深度 ;
(2)由图丙和图 可知,物体所受浮力大小与物体的形状无关;图丙、图戊和图己说明,物体所受浮力大小与 有关;
(3)由以上实验数据可知,磁力块的密度为 ;若图丙中,水对容器底的压强为,图庚中,液体对容器底的压强为,则 (选填“>”“<”或“=”);
(4)根据以上步骤可测出图庚中液体的密度。若图庚中,磁力块不小心触底,则所测得液体密度将偏 ;
(5)小斌仔细分析图戊、图己和图丙的数据后,描点作图,得出了拉力随磁力块浸入体积的变化关系图像。如图所示,影响该直线倾斜程度的因素是 。
命题点二 阿基米德原理
18.(2024·甘肃定西·模拟预测)2024年1月1日,国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”在上海吴淞口国际邮轮港正式开启商业首航。中国人乘坐自己的大型邮轮出海旅行的梦想成真。“爱达·魔都号”全长323.6米,总吨位为13.55万吨,航行时所受的浮力为 N,排开海水的体积为 m3(ρ海水=1×103kɡ/m3,g取10N/kg)。
19.(2024·四川眉山·一模)如图,将一金属块悬挂在弹簧测力计下,当浸没在酒精中静止时,弹簧测力计的示数为2.8N,当浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为2.4N,则金属块的密度为 ,该金属块浸没在水中静止时受到的浮力为 N。【,,g取10N/kg】
20.(2024·湖北襄阳·一模)弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为7.5N;当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为4.5N。现将该物体从弹簧测力计上取下后放入水中,该物体静止时所受浮力是 N。该物体密度为 kg/m3,体积为 cm3。(ρ水=103kg/m3,g取10N/kg)
21.(2024·安徽蚌埠·二模)小华在弹簧测力计下悬挂一个金属球,如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N;将金属球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示;将金属球从水中取出并擦干水分,再将它浸没在另一种液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。则图丙中液体的密度为 。
22.(2024·江苏常州·一模)把一上细下粗的圆台状实心铁块挂在弹簧测力计下方,从铁块的下表面刚要接触水面处开始(如图甲),将铁块缓慢下放到完全浸没(如图乙),该过程弹测力计的示数从F1逐渐变化到F2,则铁块在图乙中受到的浮力大小为 ;已知水的密度为ρ水,铁的密度表达式ρ铁= (用题中物理量字母表示),在图丙中,能大致反映该过程弹簧测力计示数F拉与铁块下表面浸入水中深度h关系的是 (填字母)。
23.(2024·江苏苏州·一模)如图为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂高为6cm的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,水没有溢出,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图所示,g取10N/kg,,则整个过程中手对测力计的拉力减少 N,水面上升 cm,圆柱体受到的重力是 N,圆柱体的密度是 。
24.(2024·云南曲靖·模拟预测)水平桌面上有一个底面积为的圆柱形容器,质量为200g(容器的厚度忽略不计),容器底部有个由阀门B控制的出水口,容器中装入10cm深的水。现将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,将合金块A完全浸没在容器中的水中,如图甲所示。打开阀门B缓慢放水过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底部接触,则合金块A的密度为 ;刚打开阀门B时水对容器底面的压强为 Pa。
25.(2024·甘肃酒泉·二模)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。下列说法不正确的是( )
A.石头受到的浮力更大些 B.西红柿受到的浮力大于自身的重力
C.西红柿的密度小于石头的密度 D.西红柿受到的重力小于石头受到的重力
26.(2024·湖北武汉·模拟预测)下图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N。若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论错误的是( )
A.物体A的密度为4.0×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为3.0N
C.实验丙中,弹资测力计的示数比乙中大0.2N D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
27.(2024·新疆昌吉·模拟预测)如图所示,相同材料,但横截面积不同的两个圆柱形物块黏合在一起,较粗部分的横截面积是较细部分的2倍,较细部分的高度是10cm,在水中漂浮时,较细部分有5cm露出水面,当把较细的部分都截掉后,较粗的部分有1cm露出水面,则此物块的密度为( )
A.0.6g/cm3 B.0.65g/cm3 C.0.7g/cm3 D.0.75g/cm3
28.(2024·重庆·二模)如图甲所示,体积为200cm3的实心金属块悬挂在细绳的下端静止时,细绳对金属块的拉力为F1; 如图乙所示,底面积为100cm2的开口薄壁容器内装有适量的液体,放在水平桌面上,将金属块浸没在容器内的液体中静止时,容器内的液面升高了1cm,容器对桌面的压力增加了2N,此时细绳对金属块的拉力为F2,且 F1与F2之比为4:3。则下列说法正确的是( )
A.容器底部受到液体的压力增加了2N
B.金属块浸没在液体中时受到的浮力是1 N
C.拉力F2的大小为2N
D.液体的密度是 1.0×103kg/cm3
29.(2024·广东江门·一模)学校科技创新活动中,小明展示了自己发明的作品“浮力秤”,该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为8cm2,总高为15cm,秤盘中不放物体时,小筒浸入水中的高度为5cm。(g取10N/kg,)则该“浮力秤”能称出物体的最大质量是( )
A.0.4kg B.0.04kg C.8kg D.0.08kg
30.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)小玲和小新想要探究“浮力大小与排开液体的质量的定量关系”。
实验次数 石块空气中时弹簧测力计示数/N 石块浸没在水中时弹簧测力计示数/N 排出水的质量m/kg
1 8 4.8 0.32
2 4.5 2.7 0.18
3 3 1.8 0.12
(1)小玲将石块用细线悬挂在竖直的弹簧测力计的下方,当测力计与物体静止时,记录此时测力计的示数为,小玲指出此时测力计的示数即为石块的重力,其依据是: 。
(2)将溢水杯中装满水,用测力计钩挂石块,使石块浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数为,则石块受到的浮力 (用所测量的物理量表示)。
(3)用托盘天平测量出被石块从溢水杯排到小烧杯中水的质量记为m。换用不同大小的石块多次实验,并将测得的实验数据整理至表格中如表格所示。
(4)请你帮助他们分析实验数据并得到结论 。
(5)在本实验完成后,小玲想要进一步测量本实验使用的石块的密度,小新说无需测量,用现有的数据就可以计算得到石块的密度。请你用上面测量得到物理量的符号,写出石块密度的表达式: (水的密度用表示)
31.(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图所示是小致同学“探究阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
次数 1 2 3 4
桶A与沙子的总重力/N 2.4 2.8 3.2 3.4
桶B与水的总重力/N 4 4.4 4.6 5
(1)小致按图甲、乙、丙、丁进行实验操作。
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示,此时空桶A受到的浮力为 N;
(3)测出桶B和流出水的总重力,如图丁所示,可知桶A排开水的重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)桶A受到的浮力;
(4)接着小致同学往桶A中加入沙子重复进行实验,观察到随着加入沙子越来越多,桶A浸入水中的深度(桶A没有被浸没) (选填“变深”“不变”或“变浅”),得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次;
(5)如图戊所示,一只薄塑料袋(重力忽略不计)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛水的塑料袋所受重力的大小,再将它逐渐浸入水中,当 时,观察到测力计的示数为零,原因是 。
32.(2024·广东东莞·三模)小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数。
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中A、B、C、D、E实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关。
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力是 N,容器中盐水的密度为 g/cm3。
(3)为了探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关。
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),若它们的变化量相等,就可以证明F浮=G排,如果放入球体前溢水杯中的水未到溢水口处,会导致 (选填“F浮”或“G排”)的测量值偏小。F实验中的球体刚好浸没时,下表面受到水向上的压力为 。(球的半径为r,球的体积为,水的密度为ρ,结果用所给字母表示)
33.(2024·云南昆明·一模)一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
34.(2024·云南·模拟预测)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物体A上。已知物体A的棱长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为8cm,在弹性限度内,弹簧长度变化量与弹力F的关系如图乙所示,直到物体A上表面与水面相平,此时水深20cm。求:
(1)物体A上表面与液面相平时,物体A受到水的浮力;
(2)物体A的密度。
(3)从弹簧自然伸长到物体A上表面与液面相平,水对容器底部的压强变化量。
命题点三 物体的浮沉条件
35.(2024·辽宁辽阳·二模)如图所示,白玛用手将重,体积为的苹果压入水中,请在图中画出苹果所受浮力的示意图 ,并标明浮力的大小。她松手后苹果将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(,)
36.(2024·辽宁鞍山·模拟预测)一个篮球的重力为6N,体积为3×10-3m3,用细绳将这个篮球固定在水下(如图),此时绳子拉力 N,剪开细绳的瞬间,篮球将 (选填“上浮”或“下沉”)。
37.(2024·四川雅安·模拟预测)一密度为,体积为2.5dm3的木块,放入水中静止后,木块受到的浮力是 N。要使这个木块浸没在水中,必须对它施加 N的压力。
38.(2024·湖北宜昌·模拟预测)如图(a)所示,长方体物块漂浮在水中,此时下表面积为,所受压力大小为,所受压强为 帕。若将长方体物块以图所示放置,比较图(a)(b)中物块的下表面所受压力和的大小,则 。(选填“大于”“等于”或“小于”)。
39.(2024·江苏盐城·一模)小明把盛热水的烧杯放水平桌面上,将干红枣放入烧杯中,漂浮在水面,如图甲所示。由于不断吸水,红枣过一段时间后静止在水中,如图乙所示;再过一段时间后就沉到杯底,如图丙所示。甲图中红枣的重力 排开热水的重力,甲图中烧杯对桌面的压强 丙图中烧杯对桌面的压强,甲图中液面高度 乙图中液面高度。(不考虑蒸发的影响,均选填“大于/等于/小于”)
40.(2024·重庆·二模)水平桌面上有两个底面积相同的容器,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,A球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。则两小球所受浮力大小关系是FA FB,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲 F乙。
41.(2024·辽宁朝阳·一模)小明受到沈阳“名师在线”课堂的启发,模仿老师在厨房里做起了物理小实验。他将鸡蛋分别浸没在盛有水和浓盐水的玻璃杯中,如图甲,如图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,两种液体对烧杯底部的压强分别是、,鸡蛋受到的浮力分别是、,则 ; 。(以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”)
42.(2024·四川凉山·模拟预测)在甲、乙两个容器内装入两种密度不同的盐水,将A、B两个小球(ρA>ρB)分别放入甲、乙容器内,当小球静止时位置如图所示,现将两个小球取出,再将甲、乙内的液体全部倒入丙容器内,然后将A、B两个小球放入丙容器内,则小球A不可能出现的状态是 (选填“漂浮”、“悬浮”、“下沉”),小球B所受到的浮力与其在乙容器中受到的浮力相比将会 (选填“变小”、“不变”、“变大”)。
43.(2024·辽宁锦州·模拟预测)如图所示,完全相同的鸡蛋放入甲、乙两杯不同浓度的盐水中,两液面相平,鸡蛋甲杯处于悬浮状态,在乙杯处于漂浮状态,可以肯定的是( )
A.乙图鸡蛋受到的浮力比甲图鸡蛋受到的浮力大
B.乙图鸡蛋受到的浮力大于乙图鸡蛋受到的重力
C.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大
D.乙杯底部所受的液体压强较大
45.(2024·广东东莞·二模)如图所示,两个相同的烧杯中分别装满甲、乙两种不同的液体,把A、B两球(VA>VB)分别轻轻放入两杯液体中,静止后如图所示。如果A、B两球排开液体的重力相等,则下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体
B.A球比B球所受浮力大
C.乙液体对容器底部的压强较大
D.若把B球放置在甲液体中,则B球最终将漂浮
46.(2024·河南新乡·三模)用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度
B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力
C.冬枣和樱桃所受的浮力大小相等
D.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
47.(2024·山东泰安·二模)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,下列判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
D.容器对桌面的压强关系是p′乙>p′丙>p′甲
48.(2024·广东汕头·二模)如图所示,水平桌面上盛有适量水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是( )
A.烧杯对桌面压强变小 B.杯底受到液体的压强变小
C.烧杯内液面高度不发生变化 D.物块B受到的浮力变小
49.(2024·四川资阳·一模)在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列有关说法正确的是( )
A.该木块的密度是
B.在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5∶2
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2∶5
D.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
50.(2024·安徽合肥·二模)如图所示,容器中装有水,将一长方体木块放入水中,保持静止,阿牛测出木块的高度和露出水面的高度分别为h1=10cm和h2=2cm 。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10N/kg)试求:
(1)水对木块底部的压强大小;
(2)木块的密度。
51.(2024·新疆昌吉·模拟预测)底面积为100cm2,重为3N的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上。现将体积为600cm3,重为2N的木块A轻放入容器内的水中,静止后水面的高度为10cm,如图甲所示,若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中,如图乙所示(水未溢出),不计绳重及其体积,g取。求:
(1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积;
(2)物体B的密度;
(3)图乙比图甲中水对容器底部增大的压强。
52.(2024·青海·二模)如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面,然后在其上表面放一块底面积为2.0×10﹣3m2的小柱体,如图乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)甲图中木块受到的浮力?
(2)木块的密度?
(3)小柱体的重力?
(4)小柱体放在木块上面时对木块的压强?
53.(2024·安徽滁州·二模)如图所示,薄壁烧杯内装质量800g的水,烧杯的底面积是100cm2,将一个质量是200g、体积是300cm3的实心长方体A用细线吊着,然后将其体积的一半浸入烧杯内的水中。(杯内水在整个实验过程中始终没有溢出,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)此时细线对A的拉力。
(2)若薄壁烧杯的质量为300g,此时烧杯底对桌面的压强。
(3)若剪断细线,待A静止后,水对烧杯底的压强变化量。
命题点四 浮力的应用
54.(2024·甘肃武威·三模)物理知识在生活中有广泛应用。轮船从海中驶入江中时,船身会 一些,轮船所受浮力 。
55.(2024·安徽合肥·二模)阿牛用密度计测量液体的密度,如图所示,液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该 液体的密度 (选填“等于”、“略小于”或“略大于”)0.9g/cm3。
56.(2024·江苏扬州·三模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 (选填“增加”或“减少”)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 (选填“调大”“不调”或“调小”)。
57.(2024·山西晋中·三模)无人潜艇是未来海军发展的重要方向,对于国家海洋安全和国防建设具有重要意义。图甲是中国向世界展示的一款超大型无人潜航器,图乙是潜航器在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程示意图。对于其训练过程,下列分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等 B.漂浮时排开海水的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大 D.悬浮时潜航器底部所受海水压强最小
58.(2024·陕西商洛·二模)小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图所示),其改变浮沉的原理和潜水艇类似,他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法不正确的是( )
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.“浮沉子”上浮时,所受浮力大于自身重力
59.(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图,将水稻种子倒入一定浓度的盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种,这种方法称之为盐水选种。考虑种子个体差异,在图示情境中( )
A.良种所受浮力小于自身重力 B.良种重力小于次种重力
C.次种所受浮力大于自身重力 D.良种密度小于次种密度
60.(2024·陕西商洛·模拟预测)如图所示的“深海勇士号”是我国第二台深海载人潜水器,它的作业能力可达到水下4500m。若海水密度约为,下潜的最大排水量为20t(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力
B.漂浮的潜水器若要下潜应排出水舱中的空气
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为
D.潜水器在海面下4500m处作业时,受到的海水压强为
61.(2024·湖南益阳·三模)物理兴趣小组看了《学习强国》有关视频后,制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法正确的是( )
A.在水中加盐,潜水艇会下沉
B.若要让潜水艇上浮应使潜水艇中进水
C.向图中的潜水艇充气,其所受的浮力减小将上浮
D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
1.(2024·贵州·中考真题)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而 ;茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。
2.(2024·青海西宁·中考真题)“福建舰”是我国完全自主设计建造的航空母舰,满载排水量为8万吨。在海上航行时,水下10m处海水对舰体的压强为 Pa;满载时“福建舰”受到的浮力为 N(海水密度ρ取,g取10N/kg);假如“福建舰”从密度大的海域驶入密度小的海域,浮力 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
3.(2024·上海·中考真题)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是 牛,方向为 ;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小 (选填“变大”或“不变”或“变小”)。
4.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)美丽鸡西是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品重是4.8N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8N,样品的质量是 kg,样品的密度为 。
5.(2024·甘肃兰州·中考真题)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30cm时,绳子刚好伸直;如图乙所示,当水深为36cm时,物体上表面恰好与水面相平,已知,则此正方体物块的密度为 ,乙图中细线的拉力为 N。
6.(2024·山东枣庄·中考真题)如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示。则圆柱体受到的重力是 N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是 Pa,圆柱体受到的最大浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
7.(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
8.(2024·山东枣庄·中考真题)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,受到( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
9.(2024·四川内江·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
10.(2024·广东广州·中考真题)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
11.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量 FA= FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
12.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类 液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为
13.(2024·山东枣庄·中考真题)将一底面积为200cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50cm2、高20cm的圆柱体,如图甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示。(,g取10N/kg),则以下说法正确的是( )
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9cm
B.圆柱体的密度为kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为2500Pa
D.向容器内注水的总质量是4200g
14.(2024·甘肃兰州·中考真题)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积 B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力 D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
15.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液体的甲、乙两个完全相同的烧杯中,小球静止时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度小
B.乙烧杯底部受到液体的压强小
C.甲烧杯中小球受到的浮力大
D.甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
16.(2024·四川巴中·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
17.(2024·山东菏泽·中考真题)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 N;
(3)分析 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 (,g取10N/kg)。
18.(2024·黑龙江大庆·中考真题)密度计是根据“浮在液面上的物体所受浮力等于物体自重的原理”制作的。某学习小组在研究与密度有关的实验时,要自制一个简单的密度计。关于密度计及相关实验,请回答下列问题:
(1)如图甲,在一根一端封闭粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使管能竖直浮于水中不动,设玻璃管的横截面积为S,管和管内铅粒总质量为m,水的密度为,则玻璃管在水面以下的长度 (用S、m、表示);在玻璃管与水面交接处画上刻线并标记下1.0,代表这个位置对应的液体密度为水的密度的1.0倍。
(2)将这个自制密度计放置于某未知液体中,管竖直且漂浮不动时,如果标记1.0的刻线位于液面上方,距离管与液面交接处为,如图乙所示。则该液体密度与水的密度的比值为 (用、表示);如果标记1.0的刻线位于液面下方,距离管与液面交接处为(题中未画出),则该液体密度与水的密度的比值为 (用、表示);
(3)若用上述方法在玻璃管上依次标记0.7、0.8、0.9、1.1、1.2、1.3……的刻线,分别代表液体密度与水的密度的比值,则数值小的刻线在 (填“上边”或“下边”),刻线分布 (填“均匀”或“不均匀”);
(4)现用某种密度较大的液体做成一个简易的气压计,当大气压为时,管内外液面高度差为,如图丙所示。现将管竖直向上提升少许,下端管口未露出槽内液面,管内外液面高度差将 (填“变大”“不变”或“变小”);
(5)将(4)中简易气压计拿到山顶,发现管内外液面高度差为,则山顶的气压为 (用、、表示)。
19.(2024·山东青岛·中考真题)小明设计了一种水下遥感探测器。探测器的主体是一个边长为2dm的正方体金属盒,上下各有一个带传感器的阀门,总重力为30N,某次水底采样时,向探测器内注水,探测器沉入水底。采样完成后,遥控传感器将两个阀门同时打开,从上阀门注入高压气体,水从下阀门流出,当探测器内水的深度为10cm时,关闭两阀门,探测器连同样品恰能匀速上浮,如图所示,已知样品体积为,不计金属盒厚度及阀门和传感器的体积,忽略气体质量和水的阻力,求:
(1)探测器内水对金属盒底部产生的压强;
(2)样品的密度。
20.(2024·山东泰安·中考真题)古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过漏壶或箭壶中水量的均匀变化来度量时间。图甲为我国国家博物馆收藏的西汉时期的计时工具青铜漏壶。图乙为某同学设计的计时工具箭壶模型,该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体木块(不吸水)和标有刻度的箭尺构成,箭尺重力忽略不计,其底部与木块相连,当向容器内均匀注水,可使箭尺和木块随水面匀速竖直上升,从而计时。已知容器高为,底面积为;木块重,高为。初始状态下,容器内有部分水,刚好使木块在浮力作用下与容器底部脱离接触,此时水深为;工作状态下,当木块上升至上表面刚好与容器上沿相平时,一个计时周期结束。取,,不计容器底和容器壁的厚度。求:
(1)初始状态下木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)计时周期结束时木块底部受到的水的压强和容器内水的质量。
21.(2024·山东聊城·中考真题)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载质量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm ,质量为200g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×10 kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)玻璃杯底面所受水的压强和压力 ;
(2)铁块的质量 ;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度 。
1.(24-25九年级上·江苏淮安·期中)阅读短文,回答下列问题:
密度计分为比轻计和比重计,他们制作的原理相同,都是用来测量液体密度的仪器。其中比重计是用来测量大于水密度的液体密度,最小刻度是“1”。而比轻计是用来测量小于水密度的液体密度,最大刻度是“1”。使用时应注意根据液体的密度选用不同的密度计。
(1)密度计制作的原理是 。把同一支密度计分别放入不同液体中静止时,密度计所受浮力的大小 (选填“相等”或“不相等”);
(2)小明用吸管制作了一支简易比轻计,如图所示,在展示交流过程发现比轻计的刻度线是不均匀的,在如图比轻计的刻度中标出“1”的位置;
(3)请你利用学过的物理知识自选器材设计一个刻度均匀的密度计。
①在方框内画出设计的装置图并写出所选用的主要材料 ;
②简要写出该密度计的使用方法 。
2.(2024·河北·模拟预测)小明利用如图1所示的装置“探究浮力的大小跟哪些因素有关”。用弹簧测力计提着体积为V的柱状物体将其缓慢浸入水中,观察并记录物体浸入水中的体积和对应弹簧测力计的示数,将数据填入下表。水的密度为,g取10N/kg。
实验次数 1 2 3 4 5 6
物体浸入水中的体积 0 0.2V 0.4V 0.6V 0.8V V
弹簧测力计的示数F/N 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0 3.8
(1)物体浸没时受到的浮力为 N;
(2)物体浸没后,继续缓慢向下运动,观察到弹簧测力计的示数不变,则说明浸没时物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。物体下降到某一位置时,小明发现弹簧测力计的示数突然明显变小,分析弹簧测力计示数变小的原因: ;
(3)根据表中的数据,通过计算在图2中画出物体所受的浮力随浸入水中的体积的变化图像;
(4)小明根据以上实验数据及图像,初步得出结论:物体所受浮力的大小与它浸入水中的体积成正比。由此可知,当弹簧测力计的示数为4.3N时,物体浸入水中的体积为 V;
(5)继续进行大量实验,结果表明,浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。则小明在实验中使用的柱状物体的密度为 ;
【拓展】在物体浸没的情况下,可以利用该装置测量液体的密度。若想增大可测量液体密度的最大值,可采用的方法是 (选填序号)。
①换用量程更大的测力计
②换用密度不变、体积更小的物体
③换用体积不变、密度更大的物体
3.(24-25九年级上·云南昆明·期中)在跨学科实践活动中,为了检验一瓶100mL的消毒酒精是否合格(密度为0.86~0.88g/cm3视为合格),小明制作了一支简易密度检验计。主要材料有密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精、直径3mm和13mm的吸管、铜丝、记号笔、橡皮泥等。
(1)小明将吸管底端用橡皮泥密封住,并缠绕一些铜丝,使检验计能在酒精中竖直 (选填“悬浮”或“漂浮”);将其放入酒精中后,排开酒精的质量为m,则检验计所受的浮力大小为 (用字母表示)。
(2)将检验计分别置于密度为ρ1=0.86g/cm3和ρ2=0.88g/cm3的酒精中静止时,如图甲所示,各作一标记线,制作完成的检验计如图乙所示,则标记线A对应的酒精密度是 g/cm3,检验计在两种酒精中所受浮力FA FB(选填“>”“<”或“=”)。
(3)检验计两条标记线间的距离越 ,越容易观察分辨,故制作检验计时应选较 (选填“细”或“粗”)的吸管。若吸管的横截面积为S,则两条标记线间的距离为 (用ρ1、ρ2、m、S表示)。
(4)小明将制作好的检验计放入待检验的酒精中静止时,如图丙所示,可判断该消毒酒精是 的。
4.(24-25九年级上·重庆·期中)如图甲所示为小渝同学设计的测液体密度的装置。A为轻质薄壁溢水杯,圆柱体B的重力为30N,用细线与力敏传感器R相连,R的阻值随拉力的变化图像如图丙所示,B的上表面与溢水口相平;图乙为R所在的电路,电源电压U=6V,R0=100Ω电压表V的量程为0~5V,电流表A的量程为0~0.03A.向溢水杯中加满水,电流表示数为0.02A.求:
(1)此时电阻R的阻值;
(2)圆柱体B的体积;
(3)为调整该装置的测量范围,小渝在其余部分不改动的前提下,更换电阻R0为Rx,再次将溢水杯中装满水,此时电流表示数为;将溢水杯中的水换为另一密度为2×103kg/m3液体时,电流表的示数为;若,求该装置调整后的液体密度测量范围。