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中考核心考点 浮力相关计算
一.选择题(共15小题)
1.(2025 开州区二模)如图甲所示,正方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,取g=10N/kg。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是10N
C.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
D.该金属块的密度是2.7×103kg/m3
2.(2025春 綦江区期中)如图乙是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。则( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的体积是4×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
3.(2025春 渝中区校级期中)如图甲,圆柱形薄壁容器装有适量的水放在水平地面上,底面积为200cm2,正方体M的边长为10cm,物体N的体积为200cm3,M、N一起漂浮,M底部受到水的压强为900Pa。如图乙,取下N物体,放入水中沉底,水面下降了2cm。下列说法正确的是( )
A.M的密度为900kg/m3
B.乙图中N物体对容器底的压力为2N
C.相比于甲图,乙图中M底部受到水的压力减少了6N
D.相比于甲图,乙图中容器对地面的压强减少了200Pa
4.(2025春 蜀山区校级期中)如图所示,一装有适量水的底面积为100cm2小桶放在水平面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm3的实心金属球,将金属球缓慢浸没在水中(水未溢出),使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,此时测力计的示数为15.8N,下列说法中错误的是( )
A.金属球所受浮力为2N
B.金属球的密度为8.9×103kg/m3
C.桶对水平面的压力为65.8N
D.水对桶底压强的变化量为200Pa
5.(2025春 安次区校级月考)水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器,容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块(不吸水)缓慢放入水中,木块在水中静止时与容器底接触(部分露出水面),此时木块对容器底的压力刚好为零,如图所示。已知水的密度为ρ水,下列说法错误的是( )
A.放入木块前水对容器底的压强为
B.木块排开水的体积为
C.木块所受的浮力为
D.木块的重力为
6.(2025 郑州二模)如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底面积为S,装满水的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用小烧杯接住全部溢出的水。则下列说法正确的是( )
A.木块受到水的浮力大于mg
B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数增大的值为m
D.溢水杯底受到的压强增大
7.(2025春 北碚区校级期中)如图甲所示,柱形容器内盛有足够多的水,木块用轻质细线固定在容器底部且浸没,木块的重力为3N,此时细线的拉力为2N;将细线剪断,木块静止时如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.甲图中木块受到的浮力为1N
C.乙图中木块露出水面的体积为200cm3
D.乙图中木块下表面受到水的压力为5N
8.(2025春 青山区期中)取一根横截面积为1cm2的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10g水,使它竖直静止于某液体中,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内液面高2cm。关于下列结论:
①管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12N
②管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1000Pa
③管外液体密度约为0.83×103kg/m3
④若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
9.(2025春 西城区校级期中)水平桌面上有一个底面积为100cm2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20cm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浸没在容器的水中,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。下列说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.随着放水时间的增加,合金块A受到的浮力一直在增大
B.合金块A受到的最大浮力为22N
C.合金块A的密度为3.2×103kg/m3
D.阀门B未打开时容器对水平桌面的压强为5.4×103Pa
10.(2025 福州模拟)如图甲所示,柱形薄壁容器重为5N,底面积为50cm2,装有20cm深的水,数显式推拉测力计的细杆下固定了底面积为20cm2的柱形物块,物块下表面与水面相平,测力计示数为1N。当物块缓慢下降3cm时,测力计示数恰为0N(图乙)。使物块继续向下运动至上表面与水面相平(水未溢出),测力计的示数为1N(图丙)。下列说法正确的是( )
A.测力计示数为0时物块所受浮力为2N
B.该物块的密度为0.5g/cm3
C.图乙中水对容器底部的压强为2300Pa
D.图丙中容器对桌面的压强为3200Pa
11.(2025春 晋江市期中)将重为7N的物体放入盛满水的溢水杯中,物体静止后溢出3N的水,则物体受到的浮力大小( )
A.一定是3N B.一定是7N C.可能是4N D.可能是10N
12.(2025春 鼓楼区校级期中)如图甲所示,物体A是一个正立方体,重力为4.8N,硬杆B一端固定在容器底,另一端固定在A底部。现缓慢向容器中倒入密度为ρ的某种液体至A刚好浸没,硬杆B受到物体A的作用力F的大小随液体深度h变化的图象如图乙所示,不计杆的质量和体积。下列说法正确的是( )
A.硬杆B的长度为6cm
B.液体密度ρ为0.8×103kg/m3
C.液体深h为13cm时,物体A受到浮力2.4N
D.液体深h达到13cm后继续向容器内倒入液体,F可能增大为4.8N
13.(2025春 宁乡市期中)将重为20N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中时,弹簧测力计的示数为18N,当金属块全部浸入水中时(未接触杯底),金属块受到的浮力为( )
A.38N B.20N C.2N D.8N
14.(2025春 綦江区期中)将一重为80N的物体,放入一盛水的溢水杯中,从杯中溢出了30N的水,则物体受到的浮力不可能是( )
A.10N B.30N C.50N D.80N
15.(2025春 淄川区期中)人体密度跟水的密度差不多。质量为40kg的小明套着游泳圈(游泳圈重力不计)在游泳池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积约为( )
A.10dm3 B.20dm3 C.30dm3 D.40m3
二.多选题(共3小题)
(多选)16.(2025 韩城市一模)如图甲是小阳研究弹簧测力计的示数F与物体下表面离液面的距离h的关系实验装置,其中A是实心均匀圆柱形物体,容器中液体足够深。先用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙中实线所示;再换用另一种未知液体重复实验,得到了图乙中虚线所示图像,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,下列判断正确的是( )
A.h越大,水对容器底部的压强越大
B.完全浸没后,A受到水的浮力为4N
C.A的密度为6×103kg/m3
D.未知液体的密度为0.8×103kg/m3
(多选)17.(2025 西山区校级模拟)质量为m0的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲:接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙:然后用细针轻压草莓直至刚好浸没入水中,如图丙:水均未溢出,电子秤示数依次为m1、m2、m3,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中水对杯底的压力等于(m1﹣m0)g
B.乙图中草莓的质量为m2﹣m1
C.丙图中草莓排开水的体积为
D.丙图中细针对草莓的压力为(m3﹣m2﹣m0)g
(多选)18.(2025春 北京期中)如图所示的甲图中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,下列说法中正确的是( )
A.石料所受的重力为1400N
B.石料所受的浮力为900N
C.石料的体积为2.3×10﹣3m3
D.石料的密度为2.8×103kg/m3
三.填空题(共7小题)
19.(2025春 沙坪坝区校级期中)如图所示,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p1和p2,则p1 p2(选填“>”、“=”或“<”),杯中液体的密度是 kg/m3。
20.(2025 西安模拟)如图所示是古人打捞铁牛的情景,铁牛质量为3吨,体积为0.4m3,沉没于河底,用大船装满沙子,把铁牛系到船上,船和沙子的总质量为5000kg,铁牛完全浸没时受到的浮力是 N,打捞时,慢慢地卸掉船上的泥土,已知船满载时的排水体积为5.0m3。则至少需从船中取出 kg的沙子,才能使铁牛和船共同上浮,上浮时,铁牛受到的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)船受到的浮力。,g取10N/kg)
21.(2025春 翔安区校级月考)装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力F=10N的作用下使得底面积为100cm2的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600Pa,此时物块M受到的浮力为 N;物块重为 。
22.(2025 常州二模)如图所示,在“验证阿基米德原理”的实验中,重6N的柱体A静止在水中,弹簧测力计的示数为5N,柱体A所受浮力F浮为 N。继续增大柱体浸入水中的深度,它受到的浮力 (增大/减小/不变)。柱体A的密度是 kg/dm3,已知。
23.(2025春 包河区校级期中)如图所示,一个重为1N,体积为1dm3的浮球,通过一根细线固定在容器底部,当容器中水深h=30cm时,浮球露出水面的体积占总体积的。则此时,容器底受到水的压强为 Pa,浮球受到绳子的拉力为 N。
24.(2025 济宁模拟)我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,它的总体积为9100m3,无风时浮空艇驻停在某一高度,如图所示。若缆绳对它竖直向下的拉力为9.1×104N,若周围空气的密度为1.1kg/m3,取g=10N/kg,则浮空艇受到的浮力大小为 N,浮空艇的质量为 kg。
25.(2025 碑林区校级模拟)我国首艘电磁弹射型航母003号“福建舰”成功下水,其满载排水量为88000t,如图所示。该航母满载时,受到的浮力为 N,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力变 ,此时航母排开的海水体积改变了26m3,则该舰载机的质量是 kg。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
中考核心考点 浮力相关计算
参考答案与试题解析
一.选择题(共15小题)
1.(2025 开州区二模)如图甲所示,正方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,取g=10N/kg。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是10N
C.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
D.该金属块的密度是2.7×103kg/m3
【分析】分析图乙,从0~t1,即图中的AB段,绳子拉力较小且大小不变,说明该时间段金属块浸没水中;从t1~t2,即图中的BC段,绳子拉力逐渐增大,说明该时间段金属块逐渐露出水面;从t2~t3,即图中的CD段,绳子拉力较大且不变,说明该时间段金属块脱离水面。
(1)当金属块完全露出液面,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,据此求出金属块重。
(2)当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积);
(3)首先判断在t1至t2时间段内绳子拉力的大小变化,再利用公式F浮=G﹣F拉判断浮力的变化;
(4)根据F浮=ρ水V排g可得金属块的体积,最后利用密度公式求金属块的密度。
【解答】解:A、当金属块完全露出水面时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,由图象中的CD段可知,该金属块重力为G=F拉1=54N,故A错误;
B.当金属块浸没在水中时,由图象中的AB段可知,此时绳子的拉力F拉2=34N,则浸没在水中时金属块受到的浮力为F浮=G﹣F拉2=54N﹣34N=20N,故B错误;
C.由图象中的BC段可知,在t1至t2时间段绳子的拉力逐渐变大,而金属块的重力不变,则由F浮=G﹣F拉可知,金属块受到的浮力逐渐变小,故C错误;
D.金属块浸没在水中时,由F浮=ρ水V排g可得金属块的体积:V=V排0.002m3,
由G=mg=ρVg得金属块的密度为:
ρ2.7×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理的应用,难点是通过图乙确定金属块的重力、会用称重法测浮力计算出金属块受到的浮力。
2.(2025春 綦江区期中)如图乙是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。则( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的体积是4×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
【分析】(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力用F浮=G﹣F示进行计算;
(2)圆柱体的体积等于其浸没在水中时排开水的体积,用V=V排进行计算;
(3)先用m计算出圆柱体的质量,再用ρ计算出圆柱体的密度
【解答】解:由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数F=12N,此时圆柱体处于空气中,
根据二力平衡条件可知,G=F=12N;
从h=7cm开始,弹簧测力计示数F示=4N,且不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,
则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力:F浮=G﹣F示=12N﹣4N=8N;
圆柱体的体积等于其浸没在水中时排开水的体积,
所以,圆柱体的体积V=V排8×10﹣4m3;
圆柱体的质量:m1.2kg,
圆柱体的密度:ρ1.5×103kg/m3;故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题是常考的动态浮力类型的题,解题的关键是:(1)读懂F﹣h图像中关键点的物理含义;(2)知道当物体浸没在液体中时,物体的体积等于浸没时排开水的体积;(3)不考虑物体浸入液体中液面的升高,圆柱体刚在液体中浸没时,其下表面在液体中的深度即为自身的高度。
3.(2025春 渝中区校级期中)如图甲,圆柱形薄壁容器装有适量的水放在水平地面上,底面积为200cm2,正方体M的边长为10cm,物体N的体积为200cm3,M、N一起漂浮,M底部受到水的压强为900Pa。如图乙,取下N物体,放入水中沉底,水面下降了2cm。下列说法正确的是( )
A.M的密度为900kg/m3
B.乙图中N物体对容器底的压力为2N
C.相比于甲图,乙图中M底部受到水的压力减少了6N
D.相比于甲图,乙图中容器对地面的压强减少了200Pa
【分析】(1)M、N一起漂浮在水面上,M底部受到水的压强为900Pa,由浮力产生的原因可求出M、N整体受到的浮力,由阿基米德原理可求出此时排开水的体积;取下N物体,放入水中沉底,水面下降2cm,根据ΔV排=S容Δh可求出排开水的体积减小量,从而可求出此时M排开水的体积,又因为此时M漂浮在水面,根据阿基米德原理求出此时M受到的浮力,根据物体沉浮条件可求出M的重力,根据G=mg=ρVg可求出M的密度;根据浮力产生的原因可求出M底部受到的压力减小量;
(2)未取下N时,根据物体沉浮条件可求出N的重力,根据阿基米德原理求出乙图中N物体受到的浮力,利用N的重力减去乙图中N物体受到的浮力可求出乙图中N物体对容器底的压力;
(3)容器对地面的压力等于容器、水及物体的重力总和,根据p可知容器对地面的压强变化。
【解答】解:AC、M、N一起漂浮在水面上,N底部受到水的压强为900Pa,由浮力产生的原因可知,M、N整体受到的浮力为:
F浮=F向上﹣F向下=p向上S﹣0N=900Pa×(0.1m)2=9N,
由阿基米德原理可知,此时排开水的体积为:
V排9×10﹣4m3=900cm3,
取下N物体,放入水中沉底,水面下降2cm,则排开水的体积减小量为:
ΔV排=S容Δh=200cm2×2cm=400cm3,
此时M排开水的体积为:
V排M=V排﹣ΔV排﹣VN=900cm3﹣400cm3﹣200cm3=300cm3,
此时M漂浮在水面,则M的重力为:
GM=F浮M=ρ水gV排M=1.0×103kg/m3×10N/kg×300×10﹣6m3=3N,
由G=mg=ρVg可知M的密度为:
ρM300kg/m3,故A错误,
此时M下表面受到压力为:F向上'=F浮M=3N,
所以M底部受到的压力减小量为:ΔF=F向上﹣F向上'=900Pa×(0.1m)2﹣3N=6N,故C正确;
B、未取下N时,M、N整体漂浮在水面,则N的重力为:
GN=F浮﹣GM=9N﹣3N=6N,
乙图中N物体受到的浮力为:
F浮N=ρ水gV排N=1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N,
乙图中N物体对容器底的压力为:
F压=GN﹣F浮N=6N﹣2N=4N,故B错误;
D、容器对地面的压力等于容器、水及物体的重力总和,取下N物体放入水中沉底,容器对地面的压力不变,根据p可知容器对地面的压强不变,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理、密度公式、重力公式、浮力产生的原因等,灵活运用公式是解题的关键。
4.(2025春 蜀山区校级期中)如图所示,一装有适量水的底面积为100cm2小桶放在水平面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm3的实心金属球,将金属球缓慢浸没在水中(水未溢出),使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,此时测力计的示数为15.8N,下列说法中错误的是( )
A.金属球所受浮力为2N
B.金属球的密度为8.9×103kg/m3
C.桶对水平面的压力为65.8N
D.水对桶底压强的变化量为200Pa
【分析】(1)将金属球缓慢浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据F浮=ρ水gV排求出金属球受到的浮力;
(2)根据F浮=G﹣F′求出金属球的重力,根据然后G=mg求出质量,再利用ρ求出金属球的密度;
(3)将桶、水以及小球看作一个整体进行受力分析,求出竖直向下的合力即为桶对水平面的压力;
(4)根据Δh求出水面上升的高度,再由p=ρ水gh求出水对容器底的压强变化量。
【解答】解:A.金属球受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N,故A正确;
B.由F浮=G﹣F′可得,金属球的重力G=F浮+F′=2N+15.8N=17.8N,
由G=mg可得金属球的质量m1.78kg,
则金属球的密度ρ8.9×103kg/m3,故B正确;
C.桶对水平面的压力为:F=50N+17.8N﹣15.8N=52N,故C错误;
D.放入金属球后,水升高的高度为:
Δh2cm=0.02m,
水对桶底压强的变化量为;
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查质量、浮力、密度的计算、液体压强公式以及二力合成的应用,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道物体对水平地面的压力等于物体受到竖直向下的合力,解题过程中要注意单位的换算。
5.(2025春 安次区校级月考)水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器,容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块(不吸水)缓慢放入水中,木块在水中静止时与容器底接触(部分露出水面),此时木块对容器底的压力刚好为零,如图所示。已知水的密度为ρ水,下列说法错误的是( )
A.放入木块前水对容器底的压强为
B.木块排开水的体积为
C.木块所受的浮力为
D.木块的重力为
【分析】(1)因容器为圆柱形容器,则放入木块前水对容器底的压力等于水的重力,根据p求出水对容器底的压强;
(2)(3)根据ρ求出容器内水的体积;木块直立在水中且与容器底接触,根据V水=(S1﹣S2)h求出放入木块后容器内水的深度,根据V排=S2h求出木块排开水的体积,利用F浮=ρgV排求出木块受到的浮力;
(4)根据物体浮沉条件求出木块的重力。
【解答】解:A.因容器为圆柱形容器,则放入木块前水对容器底的压力F=G水=mg,放入木块前水对容器底的压强:,故A正确;
BC.由可得,容器内水的体积,木块直立在水中且与容器底接触,放入木块后容器内水的深度:,
放入木块后,木块排开水的体积:,
木块受到的浮力:,故BC正确;
D.因木块对容器底的压力刚好为零即为漂浮,所以,木块的重力:,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了压强定义式和密度公式、液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的综合应用,要注意木块对容器底的压力刚好为零时处于漂浮状态。
6.(2025 郑州二模)如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底面积为S,装满水的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用小烧杯接住全部溢出的水。则下列说法正确的是( )
A.木块受到水的浮力大于mg
B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数增大的值为m
D.溢水杯底受到的压强增大
【分析】A、根据漂浮的特点分析;
B、根据阿基米原理结合选项A分析;
C、根据溢出水的质量与物块质量相等分析;
D、溢水杯底部的深度不变,根据p=ρgh分析。
【解答】解:A、因为木块漂浮在水中,所以木块所受浮力的大小F浮等于木块所受重力的大小G木=mg,故A错误;
B、根据阿基米原理有F浮等于G排,又木块所受浮力大小等于G木=mg,故小烧杯中溢出水的重力为mg,故B正确;
C、将木块轻轻放入溢水杯的同时用手拿着小烧杯收集排开的水,等溢水杯中不再有水溢出时,拿走小烧杯,溢出水的质量与物块质量相等,故电子秤的示数保持不变,故C错误;
D、溢水杯底部的深度不变,根据p=ρgh可知,底部受到液体的压强不变,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查漂浮的特点及阿基米德原理及p=ρgh的运用。
7.(2025春 北碚区校级期中)如图甲所示,柱形容器内盛有足够多的水,木块用轻质细线固定在容器底部且浸没,木块的重力为3N,此时细线的拉力为2N;将细线剪断,木块静止时如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.甲图中木块受到的浮力为1N
C.乙图中木块露出水面的体积为200cm3
D.乙图中木块下表面受到水的压力为5N
【分析】(1)图中木块静止,受到的力是平衡力,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的拉力,根据F浮=G+F算出甲图中木块受到的浮力;
由阿基米德原理算出物体的体积,由密度公式算出木块的密度;
(2)将细线剪断,木块静止时处于漂浮状态,漂浮时浮力等于重力,由阿基米德原理算出物体的体积,进而算出乙图中木块露出水面的体积;
(3)根据浮力产生的原因算出乙图中木块下表面受到水的压力。
【解答】解:AB、图中木块静止,受到的力是平衡力,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的拉力,则甲图中木块受到的浮力为:F浮=G+F=3N+2N=5N,故B错误;
物体的体积为:
V=V排5×10﹣4m3=500cm3;
木块的密度为:
ρ木0.6×103kg/m3,故A错误;
C、将细线剪断,木块静止时处于漂浮状态,漂浮时浮力等于重力,即F浮′=G=3N,
V排′3×10﹣4m3=300cm3;
乙图中木块露出水面的体积为:
V露=V﹣V排′=500cm3﹣300cm3=200cm3,故C正确;
D、根据浮力产生的原因知乙图中木块下表面受到水的压力为:F压=F浮′=3N,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物体的浮沉条件及其应用,密度的计算与公式的应用以及阿基米德原理的应用等,知识点多,但难度不大。
8.(2025春 青山区期中)取一根横截面积为1cm2的轻质薄壁直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,向管内倒入10g水,使它竖直静止于某液体中,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内液面高2cm。关于下列结论:
①管内水对底部橡皮膜的压力大小为0.12N
②管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为1000Pa
③管外液体密度约为0.83×103kg/m3
④若将塑料管上提少许,则橡皮膜会向上凹
其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
【分析】(1)管内水对橡皮膜的压力大小等于水的重力,根据G=mg求重力大小;
(2)橡皮膜受到的压力等于水的重力,利用G=mg求出,再根据公式p求出管外液体对底部橡皮膜产生的压强;
(3)橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上下压强相等,利用p=ρgh求出水的深度,进而可求管外液体的深度,再利用p=ρgh求出管内外的密度;
(4)液体压强随着深度的增加而增大。
【解答】解:①管内水对底部橡皮膜的压力大小和管内水的重力大小相等,所以压力的大小为:
F=G=mg=10×10﹣3kg×10N/kg=0.1N,故①错误;
②由于橡皮膜恰好变平,所以橡皮膜内外压强相等,即管外液体对底部橡皮膜产生的压强大小为:
p外=p内1000Pa,故②正确;
③由p=ρgh可得,管内水的深度为:
h水0.1m,
管外液面比管内液面高2cm,即高0.02m,故管外液体深度为:
h液=h水+0.02m=0.1m+0.02m=0.12m,
所以,管外液体密度为:ρ液0.83×103kg/m3,故③正确;
④若将塑料管上提少许,橡皮膜所处的深度减小,液体对橡皮膜的压强也会减小,小于管内水对橡皮膜的压强,所以橡皮膜会向下凸,故④错误,
故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了液体压强公式、物体浮沉条件及其应用,解答此题的关键是抓住题目中的隐含条件:橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上下压强相等。
9.(2025春 西城区校级期中)水平桌面上有一个底面积为100cm2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20cm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浸没在容器的水中,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。下列说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.随着放水时间的增加,合金块A受到的浮力一直在增大
B.合金块A受到的最大浮力为22N
C.合金块A的密度为3.2×103kg/m3
D.阀门B未打开时容器对水平桌面的压强为5.4×103Pa
【分析】(1)根据F浮=G﹣F结合图乙进行判断;
(2)由图乙弹簧测力计示数随放水时间变化的规律,分析出合金块A的重力进而求出A受到的最大浮力;
(3)根据阿基米德原理求出金属块的体积,利用ρ求出密度;
(4)利用ρ求出阀门B未打开时容器中水的质量,利用G=mg求水和容器的总重力,容器对水平面的压力等于容器、水和合金块的总重力减去弹簧测力计对合金块的拉力,利用p求容器对水平面的压强。
【解答】解:A、由图乙可知,随着放水时间的增加,弹簧测力计的示数F先不变后增加再不变,
由F浮=G﹣F可知,合金块A受到的浮力先不变后减小,故A错误;
B、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:F浮=G﹣F'=32N﹣22N=10N,故B错误;
C、由G=mg可得,合金块A的质量:m3.2kg,
由F浮=ρ水gV排可得:V排1×10﹣3m3,
因为此时合金块A浸没在水中,所以合金块A的体积:V=V排=1×10﹣3m3,
则合金块A的密度:ρ3.2×103kg/m3,故C正确;
D、由题意可知,阀门B未打开时容器中水的体积:V水=Sh=100cm2×20cm=2000cm3=2×10﹣3m3,
所以容器中水的重力:G水=m水g=ρ水V水g=1×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg=20N,
容器的重力:G容=m容g=200×10﹣3kg×10N/kg=2N,
由图乙可知阀门B未打开时合金块全部浸入水中时的示数为F'=22N,
则容器对水平面的压力:F压=G容+G水+G﹣F'=2N+20N+32N﹣22N=32N,
所以此时容器对水平面的压强:p3.2×103Pa,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查了有关浮力的计算,涉及到了密度、受力分析的应用,解决此题的关键是能从图象中得出有关信息,是一道难度较大的题目。本题考查了阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,分析题图、从中获取相关信息是关键。
10.(2025 福州模拟)如图甲所示,柱形薄壁容器重为5N,底面积为50cm2,装有20cm深的水,数显式推拉测力计的细杆下固定了底面积为20cm2的柱形物块,物块下表面与水面相平,测力计示数为1N。当物块缓慢下降3cm时,测力计示数恰为0N(图乙)。使物块继续向下运动至上表面与水面相平(水未溢出),测力计的示数为1N(图丙)。下列说法正确的是( )
A.测力计示数为0时物块所受浮力为2N
B.该物块的密度为0.5g/cm3
C.图乙中水对容器底部的压强为2300Pa
D.图丙中容器对桌面的压强为3200Pa
【分析】(1)根据甲图分析重力,根据漂浮的条件分析乙图的浮力;
(2)根据丙图分析浸没时的浮力,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg列方程计算物块的密度;
(3)根据阿基米德原理计算乙图排开液体的体积,结合水的体积计算深度,根据p=ρ液gh计算压强;
(4)根据丙图计算杯子、水、物块的总重力,加上压力就是对水平面的压力,结合p计算压强。
【解答】解:A、根据甲图知,物体重力G=1N,乙图拉力为0,是漂浮,浮力等于重力为1N,故A错误;
B、丙图中向下的压力为1N,故浮力F浮=G+F'=1N+1N=2N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2N=ρ水gV排;
物体的重力为1N,根据G=mg=ρVg可得:1N=ρ物gV;
浸没时V排=V,解得ρ物=0.5ρ水=0.5×103kg/m3=0.5g/cm3;故B正确;
C、根据阿基米德原理知,乙图浸入的体积V排1×10﹣4m3=100cm3;
假设水的深度为h,则50cm2×h=50cm2×20cm+100cm3;
深度h=22cm=0.22m;
图乙中水对容器底部的压强为p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.22m=2200Pa,故C错误;
D、容器中水的重力G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×20×10﹣6m3=10N;
对桌面的压力F=G水+G杯+GA+F'=10N+5N+1N+1N=17N;
压强p3400Pa;故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查浮沉条件与阿基米德原理和重力公式与压强公式的应用,属于中档题。
11.(2025春 晋江市期中)将重为7N的物体放入盛满水的溢水杯中,物体静止后溢出3N的水,则物体受到的浮力大小( )
A.一定是3N B.一定是7N C.可能是4N D.可能是10N
【分析】根据阿基米德原理求出物体受到的浮力大小。
【解答】解:将重为7N的物体放入盛满水的溢水杯中,物体静止后溢出3N的水,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力为3N,则物体受到的浮力大小一定为3N。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握。
12.(2025春 鼓楼区校级期中)如图甲所示,物体A是一个正立方体,重力为4.8N,硬杆B一端固定在容器底,另一端固定在A底部。现缓慢向容器中倒入密度为ρ的某种液体至A刚好浸没,硬杆B受到物体A的作用力F的大小随液体深度h变化的图象如图乙所示,不计杆的质量和体积。下列说法正确的是( )
A.硬杆B的长度为6cm
B.液体密度ρ为0.8×103kg/m3
C.液体深h为13cm时,物体A受到浮力2.4N
D.液体深h达到13cm后继续向容器内倒入液体,F可能增大为4.8N
【分析】由图乙可知,当液体深在0~3cm时,杆B受到物体A的作用力不变,该作用力等于A的重力;液体深在3cm~9cm,杆B受到物体A的作用力逐渐变小,原因是物体A受到液体的浮力变大,据此可知,硬杆B的长度L=3cm;
当液体深为9cm时,杆B受到物体A的作用力为0,此时物体A受到的重力和浮力相等处于漂浮状态;
当液体深为13cm时,物体A恰好浸没,据此计算正方体物体A的边长,根据面积公式计算A的面积,进一步计算当液体深为9cm时物体A浸入液体的深度,根据体积公式计算此时物体A浸入液体的体积,根据浮力计算公式计算液体的密度;
当液体深为13cm时,物体A恰好浸没,由F浮=ρ水gV排可知,物体A受到的浮力变大,大于自身的重力,则仅将硬杆B撤去,物体A会上浮;
根据浮力计算公式计算此时正方体受到的浮力,此时硬杆B受到物体A的作用力等于此时物体A受到的浮力与A的重力之差,液体深h达到13cm后继续向容器内倒入液体,物体A受到的浮力不变,则此时F达到最大。
【解答】解:A、由图乙可知,当液体深在0~3cm时,杆B受到物体A的作用力不变,该作用力等于A的重力;
液体深在3cm~9cm,杆B受到物体A的作用力逐渐变小,原因是物体A受到液体的浮力变大,据此可知,硬杆B的长度L=3cm,故A错误;
B、当液体深为9cm时,杆B受到物体A的作用力为0,此时物体A受到的重力和浮力相等处于漂浮状态,则物体A受到的浮力:F浮=G=4.8N,
当液体深为13cm时,物体A恰好浸没,所以正方体物体A的边长为13cm﹣3cm=10cm=0.1m,根据面积公式可得S=0.1m×0.1m,
当液体深为9cm时,物体A浸入液体中的深度为9cm﹣3cm=6cm,物体A浸入液体的体积:V排=Sh=0.1m×0.1m×0.06m=6×10﹣4m3,
则液体的密度:ρ0.8×103kg/m3,故B正确;
CD、当液体深为13cm时,物体A恰好浸没,由F浮=ρ水gV排可知,物体A受到的浮力变大,大于自身的重力,则仅将硬杆B撤去,物体A会上浮,
此时正方体受到的浮力:F浮′=ρgV排′=0.8×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=8N,
硬杆B受到物体A的作用力F=F浮′﹣G=8N﹣4.8N=3.2N,液体深h达到13cm后继续向容器内倒入液体,物体A受到的浮力不变,所以F的最大值为3.2N,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的灵活运用,正确读取图中信息是解题的关键。
13.(2025春 宁乡市期中)将重为20N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中时,弹簧测力计的示数为18N,当金属块全部浸入水中时(未接触杯底),金属块受到的浮力为( )
A.38N B.20N C.2N D.8N
【分析】将重为20N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中时,弹簧测力计的示数为18N,根据称重法可知金属块所受的浮力,当金属块全部浸入水中时(未接触杯底),排开水的体积变为原来的4倍,根据F浮=ρ液gV排可知金属块受到的浮力变为原来的4倍,据此得出此时金属块受到的浮力。
【解答】解:将重为20N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中时,弹簧测力计的示数为18N,根据称重法可知金属块所受的浮力F浮=G﹣F示=20N﹣18N=2N,
当金属块全部浸入水中时(未接触杯底),排开水的体积变为原来的4倍,根据F浮=ρ液gV排可知金属块受到的浮力变为原来的4倍,即:F浮′=4F浮=4×2N=8N。
故选:D。
【点评】本题考查浮力的计算和阿基米德原理的应用,属于基础题。
14.(2025春 綦江区期中)将一重为80N的物体,放入一盛水的溢水杯中,从杯中溢出了30N的水,则物体受到的浮力不可能是( )
A.10N B.30N C.50N D.80N
【分析】根据溢水杯中盛有水分析溢水杯中盛水的可能性,结合阿基米德原理分析解答。
【解答】解:把物体放入盛有水的溢水杯中,若溢水杯中的水是满的,则排开水的重与溢出水的重相等,
则根据阿基米德原理可知,物体受到的水的浮力:F浮=G排=30N。
若溢水杯中的水不是满的,则排开水的重力大于溢出水的重,
则根据阿基米德原理可知,物体受到的水的浮力:F浮=G排>G溢=30N。
所以物体受到的浮力为可能为30N,也可能大于30N,即物体受到的浮力不可能小于30N,故A符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握,注意溢出的水和排开的水之间的区别是本题的关键。
15.(2025春 淄川区期中)人体密度跟水的密度差不多。质量为40kg的小明套着游泳圈(游泳圈重力不计)在游泳池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积约为( )
A.10dm3 B.20dm3 C.30dm3 D.40m3
【分析】根据密度公式及阿基米德原理分析得出答案。
【解答】解:小明的体积V人4×10﹣2m3=40dm3;
漂浮时,所受浮力等于自身的重力,即:G=F浮,即:ρ水gV人=ρ水gV排,
即V人=V排,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积约为人的体积的,即为:40dm3=10dm3;
故选:A。
【点评】本题考查浮力的有关知识,是一道综合题。
二.多选题(共3小题)
(多选)16.(2025 韩城市一模)如图甲是小阳研究弹簧测力计的示数F与物体下表面离液面的距离h的关系实验装置,其中A是实心均匀圆柱形物体,容器中液体足够深。先用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙中实线所示;再换用另一种未知液体重复实验,得到了图乙中虚线所示图像,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,下列判断正确的是( )
A.h越大,水对容器底部的压强越大
B.完全浸没后,A受到水的浮力为4N
C.A的密度为6×103kg/m3
D.未知液体的密度为0.8×103kg/m3
【分析】(1)根据h越大,分析浸入体积的变化,得出深度变化,根据p=ρ液gh分析压强变化;
(2)根据图乙读出物体的重力和物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出物体A受到水的浮力;
(3)根据阿基米德原理和G=mg=ρVg列方程计算A的密度;
(4)根据图乙读出物体浸没在未知液体中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出物体A受到未知液体的浮力,且物体浸没在未知液体中时其排开液体的体积与之前排开水的体积相同,根据阿基米德原理求出该液体的密度。
【解答】解:A、物体浸没前,h越大,浸入体积体积越大,故深度变大,根据p=ρ液gh知压强变大,而浸没后深度不变,故压强不变,故A错误;
BC、由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为6N,即物体A的重力G=6N,
由图乙可知,物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数F=2N,
则物体A受到水的浮力为:F浮=G﹣F=6N﹣2N=4N;由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:4N=ρ水gV排;
物体的重力为6N,根据G=mg=ρVg可得:6N=ρ物gV;
浸没时V排=V,解得ρ物=1.5ρ水=1.5×103kg/m3,故B正确,C错误;
D、由图乙可知,物体完全浸没在未知液体中时弹簧测力计的示数F'=3.2N,
物体A浸没在未知液体中受到的浮力为:F浮′=G﹣F'=6N﹣3.2N=2.8N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:4N=ρ水gV排;
液体中3.2N=ρ液gV排液;浸没时排开液体的体积不变,
解得ρ液=0.8ρ水=0.8×103kg/m3,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查了称重法求浮力、阿基米德原理的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
(多选)17.(2025 西山区校级模拟)质量为m0的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲:接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙:然后用细针轻压草莓直至刚好浸没入水中,如图丙:水均未溢出,电子秤示数依次为m1、m2、m3,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中水对杯底的压力等于(m1﹣m0)g
B.乙图中草莓的质量为m2﹣m1
C.丙图中草莓排开水的体积为
D.丙图中细针对草莓的压力为(m3﹣m2﹣m0)g
【分析】(1)甲图中,根据G=mg求出水的重力,由于容器开口大,底部小,水对杯底的压力小于水的重力;
(2)乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数求出草莓的质量;
(3)丙图中,草莓被细针压入水中,根据甲、丙示数得出草莓排开水的质量,根据密度公式求出草莓排开水的体积;根据阿基米德原理求出草莓受到的浮力,根据G=mg求出草莓的重力,根据力的平衡条件求出求出细针对草莓的压力。
【解答】解:A、甲图中,水的重力:G=m水g=(m1﹣m0)g,
由于容器开口大,底部小,水对杯底的压力小于水的重力,
即水对杯底的压力小于(m1﹣m0)g,故A错误;
B、乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数可得,草莓的质量:m草莓=m2﹣m1,故B正确;
CD、丙图中,草莓被细针压入水中,根据甲、丙示数可得,草莓排开水的质量:m排=m3﹣m1,
草莓排开水的体积:V排,故C正确;
草莓受到的浮力:F浮=G排=m排g=(m3﹣m1)g,
草莓受到的重力:G草莓=m草莓g=(m2﹣m1)g,
此时草莓受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、压力的作用,处于静止状态,
由力的平衡条件可得,细针对草莓的压力:F=F浮﹣G草莓=(m3﹣m1)g﹣(m2﹣m1)g=(m3﹣m2)g,故D错误。
故选:BC。
【点评】本题考查重力、浮力、密度等公式的应用,以及力的平衡条件应用,综合性强,难度较大。
(多选)18.(2025春 北京期中)如图所示的甲图中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,下列说法中正确的是( )
A.石料所受的重力为1400N
B.石料所受的浮力为900N
C.石料的体积为2.3×10﹣3m3
D.石料的密度为2.8×103kg/m3
【分析】(1)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,当石料没有浸入水中时,拉力等于重力,据此求出石料重;
(2)当石料全浸入后,拉力等于重力减去浮力,据此求石料受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求石料排开水的体积(石料的体积);
(4)知道石料重,利用重力公式求石料的质量,最后利用密度公式求石料的密度。
【解答】解:
A、0﹣t1段拉力大小不变,此时物体未接触水面,
因石料匀速向下运动,则物体的重力G=F=1400N;故A正确;
B、由图象知,t1﹣t2段拉力逐渐减小,说明石料慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大;t2﹣t3段拉力不变,说明石料受浮力不变,恰好完全浸没,此时钢绳拉力F′=900N,此时受到的浮力:F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N;故B错误;
C、根据F浮=ρ水gV排可得石料的体积:
V=V排0.05m3,
故C错误;
D、根据G=mg、ρ可得G=ρVg,
所以石料的密度:
ρ2.8×103kg/m3;故D正确。
故选:AD。
【点评】本题通过拉力与时间的关系图象,考查了对图象的分析,浮力公式的应用,浮力、拉力与重力的关系,同时考查了有关密度的计算,根据图象确定物体的重力及全部浸没时所受的浮力是解决此题的关键。
三.填空题(共7小题)
19.(2025春 沙坪坝区校级期中)如图所示,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p1和p2,则p1 = p2(选填“>”、“=”或“<”),杯中液体的密度是 1.2×103 kg/m3。
【分析】同一物体在两种液体中的状态都是漂浮,F浮=G物=F向上﹣F向下=F向上=pS,据此比较压强的大小;
同一物体在两种液体中的状态都是漂浮,F浮=G物=ρgV排,物体在两液体中的浮力相等,解方程可得液体的密度。
【解答】解:同一物体在两种液体中的状态都是漂浮,根据F浮=G物可知所受浮力相等,则F1=F2;
根据F浮=G物=F向上﹣F向下=F向上=pS,所以p1=p2;
同一物体在两种液体中的状态都是漂浮,F浮=G物=ρgV排,即ρ水gV排水=ρ液gV排液,代入数据,1.0×103kg/m3×10N/kg×(1)V物=ρ液×10N/kgV物,
解方程可得ρ液=1.2×103kg/m3。
故答案为:=;1.2×103。
【点评】本题考查浮力的综合计算,有一定难度。
20.(2025 西安模拟)如图所示是古人打捞铁牛的情景,铁牛质量为3吨,体积为0.4m3,沉没于河底,用大船装满沙子,把铁牛系到船上,船和沙子的总质量为5000kg,铁牛完全浸没时受到的浮力是 4000 N,打捞时,慢慢地卸掉船上的泥土,已知船满载时的排水体积为5.0m3。则至少需从船中取出 2600 kg的沙子,才能使铁牛和船共同上浮,上浮时,铁牛受到的重力 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)船受到的浮力。,g取10N/kg)
【分析】(1)根据阿基米德原理得到铁牛完全浸没时受到的浮力;
(2)铁牛受到重力、浮力和拉力,由力的平衡得到拉力,该拉力等于取出沙子的重力,物体上浮时,浮力大于重力。
【解答】解:铁牛完全浸没时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4000N;
铁牛受到重力、浮力和拉力,由力的平衡得到拉力F=G﹣F浮=mg﹣F浮=3×1000kg×10N/kg﹣4000N=2600N,
上浮时,船的浮力大于船的重力,船的重力大于铁牛的重力,铁牛受到的重力小于船的浮力。
故答案为:4000;2600;小于。
【点评】本题考查阿基米德原理和浮沉条件,属于综合题。
21.(2025春 翔安区校级月考)装有水的烧杯静止放在水平桌面上,在力F=10N的作用下使得底面积为100cm2的正方体物块M静止,如图所示,水对物块M底部的压强为600Pa,此时物块M受到的浮力为 6 N;物块重为 16N 。
【分析】根据F=pS得到水对物块M底部的压力,由浮力产生的原因得到物块M受到的浮力,物块M受到重力、拉力和浮力,由力的平衡得到物块的重力。
【解答】解:水对物块M底部的压力F下=pS=600Pa×100×10﹣4m2=6N,物块M上表面露出水面,上表面受到水的压力为零,物块M受到的浮力F浮=F下=6N,物块M受到重力、拉力和浮力,由力的平衡得到物块的重力G=F浮+F=6N+10N=16N。
故答案为:6;16N。
【点评】本题考查浮力和力的平衡的知识,属于综合题。
22.(2025 常州二模)如图所示,在“验证阿基米德原理”的实验中,重6N的柱体A静止在水中,弹簧测力计的示数为5N,柱体A所受浮力F浮为 1 N。继续增大柱体浸入水中的深度,它受到的浮力 不变 (增大/减小/不变)。柱体A的密度是 6.0×103 kg/dm3,已知。
【分析】根据称重法计算浮力;浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg列方程计算物体的密度。
【解答】解:根据称重法,浮力为F浮=G﹣F示=6N﹣5N=1N;浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,继续增大柱体浸入水中的深度,排开液体的体积不变,故浮力大小不变;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1N=ρ水gV排;
物体的重力为6N,根据G=mg=ρVg可得:6N=ρ物gV;
浸没时V排=V,解得ρ物=6ρ水=6.0×103kg/m3。
故答案为:1;不变;6.0×103。
【点评】本题考查称重法测量浮力与阿基米德原理的应用,属于中档题。
23.(2025春 包河区校级期中)如图所示,一个重为1N,体积为1dm3的浮球,通过一根细线固定在容器底部,当容器中水深h=30cm时,浮球露出水面的体积占总体积的。则此时,容器底受到水的压强为 3×103 Pa,浮球受到绳子的拉力为 5 N。
【分析】(1)根据液体内部压强的公式求出压强的大小;
(2)根据阿基米德原理求出浮力的大小,浮球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的拉力的作用,据此求出拉力的大小。
【解答】解:(1)当容器中水深h=30cm=0.3m时,容器底受到水的压强为:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)根据阿基米德原理知,浮球受到的浮力为:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1)×1×10﹣3m3=6N,
浮球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的拉力的作用,
因为浮球静止,受到平衡力的作用,即F浮=G+F拉,
浮球受到绳子的拉力为:
F拉=F浮﹣G=6N﹣1N=5N。
故答案为:3×103;5。
【点评】本题考查了阿基米德原理公式、液体内部压强公式、平衡力的理解和掌握,难度不大,仔细分析即可得出答案。
24.(2025 济宁模拟)我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,它的总体积为9100m3,无风时浮空艇驻停在某一高度,如图所示。若缆绳对它竖直向下的拉力为9.1×104N,若周围空气的密度为1.1kg/m3,取g=10N/kg,则浮空艇受到的浮力大小为 1.001×105 N,浮空艇的质量为 910 kg。
【分析】根据阿基米德原理计算浮力,结合静止受力平衡,浮力等于重力加上拉力计算质量。
【解答】解:浮空艇的总体积为9100m3,浮力F浮=ρ空gV排=1.1kg/m3×10N/kg×9100m3=1.001×105N;
无风时浮空艇驻停在某一高度,受力平衡,浮力等于重力加上拉力,
故重力G=F浮﹣F=1.001×105N﹣9.1×104N=m×10N/kg;
解得m=910kg。
故答案为:1.001×105;910。
【点评】本题考查阿基米德原理与受力平衡分析以及重力的计算,属于中档题。
25.(2025 碑林区校级模拟)我国首艘电磁弹射型航母003号“福建舰”成功下水,其满载排水量为88000t,如图所示。该航母满载时,受到的浮力为 8.8×108 N,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力变 小 ,此时航母排开的海水体积改变了26m3,则该舰载机的质量是 2.6×104 kg。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【分析】(1)根据F浮=G排=m排g得出满载时受到的浮力;
(2)满载时航母漂浮,处于平衡状态,所受浮力和航母的总重是一对平衡力;舰载机飞离航母后,航母总重力变小,航母仍漂浮,根据F浮=G可知航母受到的浮力的变化情况;
根据液体压强特点分析舰底受到压强的变化;
(3)航母漂浮,则浮力等于重力,利用重力、密度公式和阿基米德原理表示出航母在舰载机飞离前后排开海水的体积,然后列出等式,计算舰载机的质量。
【解答】解:(1)满载时受到的浮力为:F浮=G排=m排g=88000×103kg×10N/kg=8.8×108N;
(2)满载时航母漂浮,处于平衡状态,所受浮力和航母的总重是一对平衡力,舰载机飞离航母后,航母总重力变小,航母仍漂浮,根据F浮=G可知航母所受浮力会变小;
(3)因为航母漂浮在水面上,则F浮=G,舰载机飞离该航母后,则F浮′=G′,
由于舰载机飞离该航母后,舰载机的重力G机=G﹣G′,
则ΔF浮=F浮﹣F浮′=G﹣G′=G机,
根据F浮=ρ海gV排和G=mg可得:
舰载机的质量:
。
故答案为:8.8×108;小;2.6×104。
【点评】本题考查液体压强、阿基米德原理的应用,知道直升机的重力等于减少的浮力是解题的关键。
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