一、选择题
1.(2025·北京市)某小组设计了水箱自动控制进水装置,如图所示。水箱内的圆柱形金属控制棒用不可伸长的细线悬挂在力传感器下面,并始终浸在水中,通过它对力传感器拉力的大小触发开关,控制水泵自动进水。用水时,水箱内水位降低,当到达最低水位时,力传感器所受拉力等于F1,触发开关,水泵开始持续向水箱注水;当水位到达最高水位时,力传感器所受拉力等于F2,再次触发开关,水泵停止向水箱注水。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量。已知控制棒质量为m,水的密度为ρ水。下列说法正确的是( )
A.控制棒受到的浮力最大时,排开水的体积为
B.控制棒受到的浮力的变化量最大为mg-F2
C.力传感器受到的拉力大小在F1与F2之间时,说明水箱正在进水
D.缩短悬挂控制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高
2.(2025·眉山) 水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
3.(2025·陕西)如图,是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时,它可在20秒内吸水12吨,并在4秒内倾泻完毕,能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是( )
A.停在水面上不工作时,处于平衡状态
B.停在水面上吸水过程中,下表面受到水的压强不变
C.在空中水平匀速飞行时,机翼上方空气流速大,压强大
D.降落过程中,重力势能不变
4.(2025·达州) 小红在阳台种了儿株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )
A.番茄密度比水大
B.番茄在水中受到的浮力较大
C.番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D.将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
二、多选题
5.(2025·河南)曹冲称象的故事广为流传。如图8,称象时,先让象站在船上,在船身与水而交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装人船中,直至船身上的标记与水面重合所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是
A.甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强变大
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.中图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
6.(2025·泸州)在探究液体压强与容器形状关系的过程中,同学们建立了以下模型。甲、乙、丙三个容器的底面积相同而形状不同,容器中分别装有ρ甲<ρ乙<ρ丙且深度相同的三种液体,将完全相同的密闭小瓶按如图方式放入液体中,均能漂浮。则故入小瓶后,下列判断正确的是( )
A.各容器内液面上升高度
B.各容器内液面上升高度
C.各容器底部受液体压力变化量
D.各容器底部受液体压力变化量
三、填空题
7.(2025·凉山) 2025年5月10日,代号“鲲龙”的水陆两栖飞机AG600,批产首架机总装下线。这是我国自主研制的全球最大的水陆两栖特种用途飞机。“鲲龙”飞行时机翼上方受到空气的压力 下方受到空气的压力(选填“大于”“小于”或“等于”)。如图甲所示,匀速飞行的“鲲龙”在投水灭火时,其动能会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。“鲲龙”执行海上救援任务时,可一次性救援50名遇险人员。在海上救援时,“鲲龙”静止在水面,如图乙所示,若此时遇险人员被救上“鲲龙”,它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
8.(2025·重庆市) 小渝同学将重、底面积的薄壁圆柱形溢水杯B放在水平升降台上,如图所示,内装深的水,则溢水杯对升降台的压强为 ;溢水口到杯底的距离,将底面积、高的圆柱体A悬挂于力传感器的挂钩上,示数为。升降台缓慢上升至A刚好浸没,溢出水,静置一段时间后,水面下降并保持不变,再将升降台降低(全过程A无水析出)。此时力传感器的示数为 N。(不考虑细线伸长、水的蒸发和A体积变化)
四、计算题
9.(2025·青海)如图所示,“悟空”号全海深AUV是由我国某高校研制的无人无缆潜水器,具备在1.1×m深海自主作业的能力。其质量约为1.3×kg,总体积约为4m3。已知海水密度为1.0×kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)“悟空”号的重力;
(2)“悟空”号完全潜入海水时,受到的浮力;
(3)“悟空”号在1.1×m深海自主作业时所受海水的压强。
10.(2025·深圳)如图是深圳号在海上航行,田田同学乘坐了这艘船出海游玩。田田发现这艘船最大吃水高度是9米,最大排水量是70000吨,船上一汽车用钢打造,钢的体积0.1立方米。(已知:钢的密度是 海水密度
求
(1)钢的质量,
(2)求轮船所受的浮力,
(3)船底面积是 ,求轮船底部受到的压力。
11.(2025·黑龙江) 如图,这是一款国产水陆两栖汽车航行技术测试的现场。这辆汽车在水中的最大速度约为8.3km/h。良好的密封技术和防锈处理,使车体的吃水深度达到1.05m,满载时排开水的质量达到4×103kg。求:
(1)如果汽车用7.2km/h速度在水中航行30min,它航行的距离;
(2)当汽车在水中航行时,若车的底部距水面0.8m,车底受到水的压强;
(3)汽车在水中满载航行时受到的浮力。
12.(2025·宜宾) 某锻造厂利用卷扬机将一圆柱形工件(污垢的质量和体积忽略不计)吊入柱形清洗池中清洗,如图所示。已知工件的质量为90kg,高度为50cm,清洗池底面积为2000,深度为80cm;未放入工件时,清洗液的深度为60cm,密度,。求:
(1)工件的重力;
(2)工件一半浸入清洗液时,清洗液对工件底部的压强;
(3)工件完全浸入清洗液,平衡时绳对工件的拉力为700N,工件的底面积是多少;
(4)若工件以1.5cm/s的速度浸入清洗液,则工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为多少,写出此过程清洗液对清洗池底部的压强随时间变化的关系式。
13.(2025·德阳) 如图甲所示,“国之重器”起重船起吊重物时,需通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡。如图乙所示,小兰设计了一种采用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型,水舱中装有的水,其底面积。A是固定在顶端的力传感器,能够显示A对B的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细直硬杆,不考虑B的形变,B的上端与力传感器A连接,下端与物体C连接;物体C是质量、底面积的圆柱体。用抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数的大小随抽出水的体积变化的图像如图丙所示。当物体C的下端刚好露出水面,此时已抽出水的体积。已知。求:
(1)物体C的重力;
(2)物体C完全浸没时排开水的体积;
(3)当力传感器示数为时,水对水舱模型底部的压强。
14.(2025·眉山) “雪龙”号是我国最大的极地考察船,排水量约,吃水深度可达,动力系统中,主机功率。取,,求:
(1)“雪龙”号满载时受到的浮力;
(2)水面下5m深处船壁受到海水的压强;
(3)如图所示,执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行,假如船以的速度做匀速直线运动,主机能提供多大的动力。
15.(2025·兰州)图甲是利用“浮筒打捞法”打捞沉船的示意图,浮筒是密封的大钢筒,能浮在水面上。打捞工作船把若干个浮筒拖到沉船所在位置上方的水面上,将浮筒灌满水,让它们沉到水底。潜水员用钢索把灌满水的浮筒拴牢在船的两侧,然后用压气机将空气压进浮筒,把水排出,浮筒就会带着沉船一起浮到水面上来。小雅利用上述原理制作了实心沉船模型和空心浮筒模型来模拟打捞沉船的过程:、间用轻质细绳相连,将、放入水平地面上一个装有适量水、足够高的圆柱形容器中,利用容器中的水自动充水,充满水后、的位置如图乙所示,此时,对容器底部的压力为。打捞时,向中充气,当中的水全部排出至容器中时,浮出水面,、静止时的位置如图丙所示。已知的质量为,体积为,的质量为,体积为,圆柱形容器的底面积为。求:
(1)图乙中受到的浮力;
(2)空心部分的体积;
(3)乙、丙两图中,水对容器底部压强的变化量。
16.(2025·新疆) 如图甲所示,A、B两个薄壁圆柱形容器下半部用细管(体积不计)水平连通后放在水平地面上,将18kg水经A容器缓慢的注入整个装置的过程中,水对A容器底部的压强p与注入的水的质量m的关系如图乙所示。将一个内部有许多小气泡的冰球投入到A容器中(水未溢出),水面刚稳定时冰球露出水面的体积,此时B容器中水的深度增加了。已知冰的密度为,求:
(1)质量为18kg的水的重力;
(2)当往整个装置中注入水的质量为5kg时,水对B容器底部的压强;
(3)冰球放入A容器中水面刚稳定时,冰球内部气泡的总体积V气。
17.(2025·河北)小明利用双休日清理家中的鱼缸。长方体空鱼缸的重力G为64N,小明将鱼缸和假山石清洗干净,放到水平桌面上,鱼缸与桌面接触面积 S为0.16cm2, 向鱼缸中注入 h为0.2m深的水,然后将假山石(不吸水)浸没在水中,如图所示。已知假山石的体积 V石为,水的密度 , g取10N/ kg。
求:
(1)空鱼缸对水平桌面的压强。
(2)放入假山石前,水对鱼缸底的压强。
(3)浸没在水中的假山石受到的浮力。
18.(2025·凉山) 如图甲所示,在上、下截面均为圆形的锥形瓶内,装有一定量的水。已知锥形瓶上部分是横截面积为的圆筒,且粗细均匀,底面积为。现将质量为32g,边长为2cm的正方体合金块放入锥形瓶内,水未溢出,如图乙。求:
(1)合金块的重力大小;
(2)合金块放入锥形瓶内稳定后所受浮力大小;
(3)如图乙,稳定后,合金块对锥形瓶底的压强;
(4)合金块放入锥形瓶前后,水对锥形瓶底的压力变化量。
19.(2025·广安)某同学看了我国航空母舰发展简介后对力学产生了浓厚的兴趣。他用底面积为的长方体容器(厚度不计)装一定量的水,将一个重为4N,边长为10cm的正方体A放入容器中处于漂浮状态。如图所示,此时水的深度为18cm。(,g取10N/kg)求:
(1)容器底部受到水的压强;
(2)A漂浮时浸入水中的深度;
(3)若将与A形状体积完全相同的物体B平放在A的正上方,A、B一起向下运动,当静止时一起处于悬浮状态。求A、B一起开始运动到B刚好浸没时,B的重力做的功。(容器足够高,水不溢出,A、B不吸水)
五、综合题
20.(2025·广州)图a是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮简可沿细杆上下移动,水箱中水深为0.1m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4m时,浮筒开始接触进水阀门:水深为0.6m时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深关系的图像如图b,已,东g取.
(1)水深从0.1m到0.4m的过程中,浮筒排开水的重力 ,水对箱底产生的压强 (以上两空选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;
②浮筒排开水的体积。
21.(2025·天津市)在跨学科实践活动中,同学们制作了如图所示的“浮力秤”,用来称量物体的质量。圆柱形薄壁外筒足够高且内装足量的水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为 。已知浮体横截面积为S0,外筒横截面积为3S0,水的密度为ρ0。
(1)浮体和秤盘的总质量为 ;
(2)秤盘中未放物体,在水面位于浮体的位置标为“0”刻度线;秤盘中放质量为m1的砝码,在水面位于浮体的位置标为“m1”刻度线。请推导出这两条刻度线间的距离△h的表达式 ;
(3)为了测算该“浮力秤”的最大测量值,先把带有秤盘的浮体直立在外筒底部(图),再向外筒内缓慢注水,外筒底部受到水的压强与注入水质量的关系如图所示。当外筒底部受到水的压强至少为p1时,此“浮力秤”能够达到最大测量值,该最大测量值为 。
22.(2025·云南) 2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
一、选择题
1.(2024·枣庄) 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
2.(2024·淮安)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
3.(2024·兰州) 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
4.(2024·龙东地区) 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
5.(2024·江西)图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者"号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者"号受到海水的浮力变大、压强变大
6.(2024·临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示.下列选项中的物理量,相等的是
A.两物块底部受到的压力 B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强 D.两烧杯对桌面的压强
二、多选题
7.(2024·通辽)“奋斗者”号载人潜水器(如图)成功潜入海底10909m,刷新了中国载人潜水的新纪录。潜水器总质量36t(包含下方安装的压载铁质量2t),观测窗面积0.03m2。潜入海底待科研任务结束后,抛掉压载铁,潜水器上浮至海面(忽略部件受到海水压力后的体积变化和下潜、上浮过程中海水对它的阻力,取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。关于潜水器说法正确的有( )
A.下潜时所受海水的压强逐渐变大
B.上浮至海面所受海水的浮力先增大后减小
C.抛掉压载铁后,上浮时所受海水的浮力为3.4×105N
D.10000m深度时,海水对观测窗的压力为3×106N
8.(2024·天津市)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为
B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为
D.容器底所受液体压强可能为
三、填空题
9.(2024·巴中)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”号在水下5000米时,潜水器上0.1m2的表面上受到海水的压力为 N(ρ海水=1.1×103kg/m3)。如果继续下潜,潜水器所受浮力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
10.(2024·凉山州)如图甲所示,不吸水的石块m叠放在浸在水中的木块M上保持静止,石块的重力为4N、体积为200cm3,木块的重力为8N、底面积为200cm2,此时木块M排开液体的体积为 Cm3。当按图乙方式连接静止时,木块M底部受到水的压强为 Pa。
11.(2024·枣庄) 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)
12.(2024·眉山) 物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力 ,液体对杯底的压强 (选填“<”“=”或“>”)
13.(2024·达州) 如图所示,一重为20N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中,已知容器底面积,则木块下底面受到水的压力为 N,木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为 Pa。
四、计算题
14.(2024·淄博)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
15.(2024·呼和浩特)子英同学在青城公园看到,工人们正从湖中打捞一个圆台型石墩。示意图如下,左图为石墩,右图为打捞简图。已知湖深2m,石墩高0.3m,体积0.07m3,密度石=2.8×103kg/m3。把石墩从水底上拉的过程中,汽车一直向右匀速运动,速度大小为1.5m/s。(不计水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,水=1.0×103kg/m3)求:
(1)上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力大小;
(2)打捞前,石墩上表面受到的水产生的压强;
(3)石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车拉力所做的功;
(4)整个打捞过程,汽车拉力做功的最大功率。
16.(2024·呼伦贝尔)某同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为4N,圆柱形浮筒B底面积为100cm2,重为18N。电路中电源电压恒定,R0为定值电阻,压敏电阻Rx(表面绝缘,厚度不计)固定于容器C底部,Rx上表面面积为50cm2,Rx阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀,向C中注入适量水后关闭进水阀,装置静止时,测得C中水深为10cm,B浸入水中的深度为8cm(未浸没),闭合开关S,此时电流表示数=20mA;再次打开进水阀,向C中缓慢注入一定质量的水,浮筒B上升,使A下降60cm,稳定后,B浸入水中的深度仍为8cm,电流表示数=12mA。不计绳重和摩擦,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力;
(2)动滑轮的重力;
(3)C中水深为10cm时Rx所受水的压力;
(4)R0的阻值。
17.(2024·乐山)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为30cm2的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,容器C内装有油,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取10N/kg。
参数 圆柱体A 水 油
质量/g 90 120 81
密度/() 0.6 1 0.9
深度/cm 4 3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
18.(2024·广元) 如图甲,一个底面积为的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为的圆柱形金属块,从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降,然后进入水中,最后静止在容器底部,金属块运动过程中始终做匀速直线运动,水未溢出。整个过程中,电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度为,金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求:
(1)金属块下降的速度大小;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力大小;
(3)金属块静止在容器底部时,上表面受到水的压力大小。
19.(2024·深圳)“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。思考乐傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是
3.7×107kg,满载时排开海水的质量是 1.0×108kg(g 取 10N/kg,海水的密度为 1.0×103kg/m3)根据已知信息求:
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量
(3)当一架 3×104N 的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时,直升机与停机坪接触的面积是
0.06m2,请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强
20.(2024·眉山) 土豆是餐桌上常见的食材,深受师生喜爱。水平桌面上放置一个底面积为,重6N的柱形薄壁容器、装有20N的水。弹簧测力计下悬挂体积为的土豆,静止时示数为2.1N,如图甲;竖直向上拉着土豆匀速上升0.3m,再将土豆浸没在水中,静止时示数为0.1N,如图乙。(细线质量忽略不计,土豆未接触容器,)求:
(1)土豆浸没在水中受到的浮力;
(2)土豆上升0.3m,拉力对土豆做的功;
(3)土豆浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
21.(2024·达州) 如图所示,一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸(玻璃缸壁的厚度忽略不计),玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA,在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动,现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N,滑轮组上悬挂着重300N的物体甲,将浸没的重物甲缓慢拉离水面后,玻璃缸中水位下降了5cm,(忽略物体带出的水,,g取10N/kg)求:
(1)当重物甲拉离水面后,玻璃缸对地面的压强;
(2)重物甲浸没在水中时所受的浮力;
(3)滑轮组的绳子不会断裂,当时,杆OA刚好水平,若绳子AC能承受的最大拉力时,利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。(不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦)
22.(2024·连云港) 质量为2kg的物体放置在水平桌面上,底面积为,体积为。求:
(1)该物体对桌面的压力。
(2)该物体对桌面的压强。
(3)该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力。
五、综合题
23.(2024·陕西)如图,是我国自主研发的“南鲲号”漂浮式波浪能发电装置,因其灵活机动,被称为海上移动充电宝。(g取10N/kg,海水密度取)
(1)“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉,以抵御超强台风,在下沉过程中,其底部受到海水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“南鲲号”质量为,其漂浮时受到的浮力是多少?排开海水的体积是多少?
(3)若拖船将“南鲲号”匀速直线拖移至54km外的某岛礁,用时3h,其移动速度是多少?若拖船对“南鲲号”的牵引力恒为,则牵引力做功的功率是多少?
一、选择题
1.(2023·山西)妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)( )
A.饺子在下沉的过程中,受到水的压强不变
B.饺子上浮过程中,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
2.(2023·遂宁)为防止溺水事故的发生,老张研发出了如图所示的救生手环,并在观音湖进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下处未接触湖底,打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为的气囊,随后气囊将老张带出水面。已知老张的质量为,密度是,不计手环的质量和体积。,则下列说法正确的是( )
A.老张的体积是
B.下潜过程中,老张受到的浮力不断变大
C.气囊完全打开瞬间,老张受到的合力为
D.手环在水下深处时,受到水的压强是
3.(2023·巴中)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,如图所示。下列说法正确的是( )
A.漂浮的种子受到的浮力小于自身重力
B.种子下沉过程中受到的浮力大于自身重力
C.下沉过程中盐水对种子的压强变大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
4.(2023·眉山)水平桌面上放置装有适量水的烧杯,A、B为两个材料相同且不吸水的小球,B球的体积是A球的2倍。先将A球放入烧杯中,溢出水的质量,如图甲所示;再放入B球,又溢出水的质量,如图乙所示。下列判断正确的是( )
①A球受到的浮力大小为
②B球受到的浮力大小为
③图甲中,放入A球前后,水对烧杯底部的压强相等
④图乙中,放入B球前后,烧杯对桌面的压力大小不变
A.①② B.①④ C.②④ D.③④
5.(2023·甘孜)如图所示,盛有水的甲、乙两相同容器放在水平桌面上,体积相等的a、b两均匀实心物体静止在水中,此时两水面相平,则( )
A.物体a的密度较b的大
B.物体b受到的浮力较a的小
C.甲容器底部受到水的压力较乙的小
D.两容器底部受到水的压强相等
6.(2023·德阳)两个完全相同的烧杯中,分别盛有不同密度的液体,将同一物体先后放入甲、乙两杯中,当物体静止时,两个烧杯的液面相平,物体所处的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体密度比乙杯液体密度大
B.甲杯液体对容器底的压强比乙杯液体对容器底的压强大
C.甲杯中物体受到的浮力比乙杯中物体受到的浮力小
D.甲杯中的液体和物体受到的总重力比乙杯中的液体和物体受到的总重力小
7.(2023·泰州) 用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型不计进排气管体积,然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
二、多选题
8.(2023·盘锦中考) 水平桌面上放置甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装有体积相等的不同液体。将两个完全相同的瓶口扎有薄橡皮膜的空玻璃瓶竖直浸入两种液体中,使其均处于悬浮状态,此时乙容器液面低于甲容器液面,如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中玻璃瓶受到的浮力等于乙容器中玻璃瓶受到的浮力
B.甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度
C.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.甲容器底受到的液体压强小于乙容器底受到的液体压强
9.(2023·阜新)木棒的一端缠绕铜丝可以制成一个简易的密度计。甲乙两个相同的容器中装有质量相等的不同液体。将该密度计分别放入甲乙容器中,静止后密度计的位置如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.密度计在甲、乙容器中排开液体的质量相等
C.甲容器中液体对容器底的压强等于乙容器中液体对容器底的压强
D.未放入密度计前,甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强
10.(2023·锦州)装有不同液体的甲、乙两个相同容器放在水平桌面上,将装有适量水的瓶子(瓶盖密封)先后置于甲、乙两容器中,瓶子静止时如图所示,此时两容器中液面相平。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两容器中,瓶子受到的浮力相等
B.甲、乙两容器中,液体对容器底部的压力相等
C.甲容器对水平桌面的压强小于乙容器对水平桌面的压强
D.甲中瓶内水对瓶底的压力大于乙中瓶内水对瓶盖的压力
11.(2023·本溪)在两个烧杯内盛有甲、乙两种液体,将瓶口扎有橡皮膜的同一小瓶,分别放入甲、乙液体中,均处于悬浮状态且开口朝下,小瓶在甲液体中橡皮膜的凹陷程度较大,如图所示。轻触乙液体中的小瓶使其下沉。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.悬浮时,小瓶在甲液体中受到的浮力比在乙液体中受到的浮力小
C.下沉过程中,橡皮膜所受液体压强不变
D.下沉过程中,小瓶所受浮力变小
12.(2023·通辽)放在水平桌面上的容器中装有一定质量的盐水,将体积相同的物体A和冰块B放入该容器中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.冰块B完全熔化后,容器中液面会下降
B.冰块B未熔化时,A受到的浮力比B大
C.冰块B完全熔化后,A物体所受浮力减小
D.冰块B完全熔化后,容器对桌面的压强减小
13.(2023·丹东)如图所示,两个完全相同的容器分别盛有甲、乙两种液体,将两个体积相等的实心物体A、B分别放入甲、乙两种液体中,静止后,物体A悬浮,物体B漂浮,两容器中液面相平。下列说法正确的是( )
A.若物体A、B密度相等,则物体A、B受到的浮力相等
B.若物体A、B密度相等,则两容器对桌面的压强相等
C.若甲、乙液体密度相等,则物体A的重力大于物体B的重力
D.若甲、乙液体密度相等,则物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
14.(2023·抚顺)水平桌面上两个质量相同、底面积不同的容器中,装有质量相等的水。将两个橡胶吸盘吸合在一起放在其中一个容器中漂浮,如图甲所示;又将这两个橡胶吸盘分开后放入另一个容器中,吸盘沉底,如图乙所示。甲、乙两图容器中的水深度相同。下列说法正确的是( )
A.橡胶的密度大于水的密度
B.甲图容器底受到水的压强大于乙图容器底受到水的压强
C.甲图容器对桌面的压强小于乙图容器对桌面的压强
D.两吸盘在甲图容器中所受浮力大于在乙图容器中所受浮力
三、填空题
15.(2023·南通)小明测量石头挂件“福兔”的密度。用天平测得它的质量为16.8g,将它放入量筒并倒入适量水,如图所示。取出挂件,量筒中剩余水的体积为30mL,挂件的体积为 ,密度为 ,测得挂件的密度值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。将挂件缓慢提出水面的过程中,水对量筒底部的压强 。
16.(2023宁夏·中考真题)如图是正在训练的我国某型号战略核潜艇,当其由图中所示位置下潜至海面下某深处的过程中,潜艇水舱充排水情况、受到的浮力及水对它的压强变化情况正确的是 。
A.水舱排水;浮力变小;水对它的压强变小
B.水舱充水;浮力变大;水对它的压强变大
C.水舱充水;浮力先变大,后不变;水对它的压强变大
D.水舱充水;浮力先变大,后不变;水对它的压强变小
选择理由: 。
17.(2023·泰州) 2022年6月17日,我国第三艘国产航空母舰“福建号”成功下水,其满载排水量为,如图所示。该航母满载时,受到的浮力为 ,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力变 ,舱底所受海水压强变 ,此时航母排开的海水体积改变了,则该舰载机的质量是 。取,取
四、计算题
18.(2023·德州中考) 如图为我国自主研制的两栖战车,整车质量为,每条履带与地面的接触面积为,水上最快航速可达,达到世界先进水平,某次任务中它以最快航速匀速穿过一宽为的水域。
已知、、、。求:
(1)该战车停在水平地面时对地面的压强;
(2)此次任务中该战车穿过该水域需要多长时间;
(3)该战车在水面漂浮时排开水的体积;
(4)该战车在此次任务中消耗燃油,这些燃油完全燃烧放出的热量是多少。
19.(2023·呼和浩特)如图所示,盛水的薄壁容器静置在水平桌面上。容器重为0.9N,底面积为,容器中水重为6N,水面距容器底的距离为0.08m。现将物体A放入水中,静止时容器中的水未溢出。已知物体A的质量为0.09kg,体积为,()。求:
(1)物体A未放入水中时,水对容器底的压强;
(2)物体A在水中静止时,容器对桌面的压强;
(3)物体A在水中静止时,受到浮力的大小。
20.(2023·齐齐哈尔)如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车,它既能在陆地上行驶,又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12t,空载静止在水平地面上时,四个车轮与地面接触的总面积为0.2m2。求:
(1)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是多少?
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是多少?
(3)该车在水中以36km/h的速度匀速直线航行5min,此时发动机输出功率为180kW,观光车航行过程中受到的阻力是多少?
21.(2023·大庆) 新时代中国科技飞速发展,激发了广大学生学习和研究的热情。某兴趣小组在实验室中模拟深水打捞过程。装置如图甲所示,为封闭的圆柱金属罐,横截面积为,滑轮重力为,横截面积为的圆柱槽中装有某种未知密度的液体。现将金属罐从槽底匀速捞起,在向上捞起过程中,绳索拉力与金属罐底面到槽底的距离关系如图乙所示,图丙为金属罐顶面刚到液面的位置,图丁为金属罐底面离开液面的位置已知,不计绳重和摩擦及液体的阻力,不计物体表面附着液体的影响,捞起过程中金属罐不与槽侧壁接触。求:
(1)过程中滑轮组的机械效率;
(2)金属罐浸没在液体内部时受到浮力的大小;
(3)金属罐在位置时液体对容器底部的压强。
22.(2023·通辽)如图所示,某同学用阿基米德原理测量一种未知液体的密度,他把底面积为的圆柱体物块,用细绳悬挂在弹簧测力计上,读出示数后,将物块浸入该液体中,浸入液体中的深度h=10cm,容器底面积为,g取10N/kg。求:
(1)物块所受的浮力;
(2)液体的密度;
(3)物块浸入前后,液体对容器底的压强变化量。
23.(2023·济宁)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验时,将一底面积为4的圆柱体浸入水中,改变其浸入水中的体积,观察弹簧测力计示数的变化,如图所示。图甲中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为1.1N;图乙中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为0.9N。取,求:
(1)圆柱体全部浸入水中时受到的浮力;
(2)图乙中,圆柱体底部受到水的压强。
五、综合题
24.(2023·威海) 某大学科研团队研制了一款无人潜航器,如图甲所示,其体积可通过从内部油舱向外部油囊压入油量的多少来改变,从而实现浮沉。(ρ煤油=0.8×103kg/m3,g=10N/kg。ρ海水≈1×103kg/m3)请分析解答下列问题:
(1)当用缆绳吊起潜航器A点处挂钩时,潜航器总保持水平静止,B点处于潜航器中间位置。请判断潜航器重心在 点位置附近(选填“A”或“B”);
(2)将潜航器从空中缓慢下放至水下,缆绳的拉力F随下降的高度h变化规律如图乙所示。求潜航器的体积是多少 ?(油囊没有充油,不计水的阻力)
(3)解开缆绳后潜航器下潜至海底,此时A点距海平面,A点受到海水的压强是多少 ?若想使潜航器上浮,至少向油囊压入多少的煤油 ?(忽略煤油因水压导致的体积变化)
25.(2023·日照)吴丽同学邀请济南的朋友小丽一家来日照开展海洋研学之旅。小丽一家乘坐高铁从济南西站到达日照西站,如图是列车运行时刻表。到达日照吃过午餐后,他们乘坐满载排水量为30t的游船到“海洋牧场”开展研学活动。(,,日照当地大气压强)
站次 站名 到达时间 开车时间 运行里程
1 济南西 — 09∶08 0
…… …… …… …… ……
日照西 11∶08 — 460km
(1)在高铁站,小丽发现离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线(如图)。请运用学过的知识从安全方面分析设置此线的原因;
(2)小丽一家从济南西站到日照西站的平均速度是多少km/h?
(3)当游船满载时,船底在海水中的深度为,求此时船底受到的压强为多少Pa?
(4)当游船满载静止在海水中时,求游船受到的浮力为多少N?
一、选择题
1.(2022·东营)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的液体。将体积相同、密度不同的实心小球A,B分别放入容器中静止,A球沉底,B球漂浮,如图所示,,且两种液体对容器底的压强相等,则( )
A.两个小球的重力:
B.两个小球的浮力:
C.两种液体的密度:
D.两个容器对桌面的压强:
2.(2022·贵港)如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,甲中有一小物块悬浮于水中,乙中有一个小球漂浮在水面上,此时容器内水面高度相同。则下列说法正确的是( )
A.两个容器对桌面的压强关系:p甲<p乙
B.水对两个容器底部的压力关系:F甲>F乙
C.如果向甲中加入酒精并搅拌均匀,小物块受到的浮力变小
D.如果向乙中加入盐水并搅拌均匀,小球受到的浮力变大
3.(2022·兰州)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块其示数为。将铁块缓慢浸没入水中(未接触溢水杯),若溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为,下列判断正确的是( )
A.铁块受到的浮力
B.小烧杯中的水重
C.两次实验中,水对溢水杯底的压强
D.两次实验中,溢水杯对桌面的压力
4.(2022·广元)在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3.下列说法中正确的是( )
A.物块受到的重力是10N
B.物块完全浸没在水中受到的浮力是0.64N
C.物块的密度为6g/cm3
D.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103Pa
5.(2022·广安)水平桌面上有两个完全相同的容器甲、乙,分别装有深度相同的水,将两个体积相同、材料不同的小球A、B,分别放在甲、乙两容器中(水均未溢出),小球静止在如图所示的位置时,两个小球所受浮力分别为FA、FB,下列判断正确的是( )
①FA
②两小球的密度ρA>ρB
③甲容器底部受到水的压强大于乙容器底部受到水的压强
④甲容器底部对桌面的压强小于乙容器底部对桌面的压强
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
二、多选题
6.(2022·阜新)如图所示,甲、乙两个完全相同的杯子,倒入相同体积的水和浓盐水。将同一个鸡蛋,先后放入两杯液体中静止时,鸡蛋在甲杯中下沉,在乙杯中悬浮。( )
A.鸡蛋的密度大于甲杯中液体的密度
B.乙杯中鸡蛋受到的浮力大于重力
C.甲杯底部受到的压强小于乙杯底部受到的压强
D.乙杯中鸡蛋受到的浮力大于甲杯中鸡蛋受到的浮力
7.(2022·通辽)如图甲所示,水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有某种液体,一个质量分布均匀的物体所受的重力为G,密度为0.8g/cm3,它由一根固定在容器底部的细线拉住并浸没在液体中静止。当将细线剪断后,物体最终漂浮在液面上,且有的体积露出液面,如图乙所示,此时容器中的液面下降了3cm(g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.细线受到的拉力F=G
B.液体的密度为1.2×103kg/m3
C.容器底受到液体的压强减小了300Pa
D.容器对桌面的压强减小
8.(2022·盘锦)放在水平桌面上的两个相同的容器中盛有高度相同的不同液体,将A、B两个小球分别放入两个容器中,静止后如图所示。已知两个小球排开液体的质量相同,下列判断正确的是( )
A.两个小球受到的浮力相等
B.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
C.放入小球后甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.放入小球后甲容器中液体对容器底的压强大于乙容器中液体对容器底的压强
9.(2022·营口)如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,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.烧杯中盐水的密度变小 B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小 D.物块B受到的浮力变小
10.(2022·锦州)在水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,烧杯内盛有两种不同的液体。如图所示,将质量相等的A、B两个物体分别放入两种液体中(VAA.甲烧杯中液体的密度小于乙烧杯中液体的密度
B.物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力
C.甲烧杯底受到液体的压力等于乙烧杯底受到液体的压力
D.甲烧杯对桌面的压强大于乙烧杯对桌面的压强
11.(2022·本溪)水平桌面上有甲、乙两个相同的容器,分别装有体积相等的水和盐水。将橘子和香蕉先放入甲容器中,取出后擦干,再放入乙容器中、前后两次静止时液面如图所示。下列说法正确的是( )
A.橘子在水和盐水中所受浮力相等
B.两容器对水平桌面的压强p甲>p乙
C.液体对两容器底的压力F水D.向乙容器中加水,香蕉所受浮力不变
三、填空题
12.(2022·鞍山)我国第三艘航空母舰已经建造完成,其满载排水量为8.4万吨,满载航行时受到的浮力为 N;舰载战斗机起飞是因为机翼上方的空气流速 (选填“大于”、“小于”或“等于”)下方的空气流速;当大量舰载战斗机起飞后,航母受到的浮力会 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
13.(2022·抚顺)如图是我国首艘10万吨级智慧渔业大型工船“国信1号”。它的排水量为1.3×105t,满载时排开海水的体积为 m3;满载时工船所受的浮力为 N;海面下2m深处海水的压强为 Pa(g取10N/kg,ρ海水取1.0×103kg/m3)
14.(2022·锦州)如图所示,水平桌面上的容器底部放有一个边长为10cm,质量为900g的正方体物块,则物块对容器底的压强为 Pa;逐渐向容器内倒水使物块漂浮,物块受到的浮力是 N。(g取10N/kg)
四、计算题
15.(2022·潍坊)图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置,图乙为其结构示意图,浮臂AB可视为绕点转动的杠杆,,,A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接,浮筒质量为,端通过细连接杆BD与圆饼状止水阀连接,止水阀上下表面积与进水管口面积均为。当水箱中无水或水量较少时,止水阀打开,水从进水管流进水箱。水位达到一定高度时,浮筒推动杠杆,使止水阀刚好堵住进水管,停止进水,此时AB处于水平位置,连接杆竖直,大气压强,进水管中水压。除浮筒外其它装置所受重力不计,忽略所有摩擦,g取,水的密度。刚停止进水时,求:
(1)浮筒所受重力;
(2)进水管中的水对止水阀的压力;
(3)连接杆BD对止水阀的压力;
(4)浮筒排开水的体积。
16.(2022·眉山)如图所示,水平桌面上有一个底面积为5.0×10-3m2、重力为15N的圆柱形容器,内装有深度为0.1m、重力为5N的水,如图甲所标。现将一个体积为1.20×10-4m3、重力为1.8N不吸水的固体缓慢放入水中,水未溢出,静止时如图乙所示。不计容器壁的厚度,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)固体放入水中前,水对容器底的压强;
(2)固体放入水中静止后,容器对桌面的压强;
(3)固体放入水中静止后,容器底对它的支持力。
17.(2022·巴中)小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出。(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,求盒底部受到水的压强大小;
(2)求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小;
(3)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,求盒A受到的浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(4)第(3)问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降?请算出水槽里水位变化的高度。
18.(2022·贵港)如图所示,水平地面上放置一个底面积为0.03m2薄壁圆柱形容器,容器侧面靠近底部有一控制出水的阀门K。边长为0.1m的正方体木块A体积的浸入水中,下方用细线TB系有重为3N的合金球B,B的体积是A体积的0.1倍。木块A上方的悬线TA能承受的最大拉力为5N,此时悬线TA处于松弛状态。(容器内的水足够深,不计细线的体积和质量,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)木块A受到的浮力大小;
(2)细线TB对合金球B的拉力大小;
(3)打开阀门K使水缓慢流出,当悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K,此时木块A排开水的体积为多少?
(4)若在悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线TB,待木块A再次静止漂浮时,与悬线TA断裂的瞬间相比,容器底受到水的压强改变了多少?
19.(2022·兰州)一个质量为1kg且质地均匀的长方体物块,底面是边长为10cm的正方形。
(1)物块漂浮在水面上时,浸入在水中的体积占物块总体积的,此时物块所受到的浮力大小是多大?
(2)用手缓慢下压物块,如图所示,当物块下表面所处的深度为0.09m时,物块下表面受到水的压强是多少?
(3)继续用手缓慢下压物块,当物块上表面与液面刚好相平时,需要施加压力是多大?
20.(2022·益阳)我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如下图所示。该独木舟外形可看成一个长方体,它长、宽、高,质量为,g取,。求:
(1)当独木舟底部距离水面时,底部受到的压强;
(2)独木舟空载时受到的浮力;
(3)独木舟能承载的最大货物的重量。
21.(2022·泸州)在物理课外拓展活动中,力学兴趣小组的同学进行了如图甲的探究。用细线P将A、B两个不吸水的长方体连接起来,再用细线Q将A、B两物体悬挂放入圆柱形容器中,初始时B物体对容器底的压力恰好为零。从t=0时开始向容器内匀速注水(水始终未滋出),细线Q的拉力FQ随时间t的变化关系如图乙所示。已知A、B两物体的底面积SA=SB=100cm2,细线P、Q不可伸长,细线P长l=8cm,取g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)t=10s时,B物体受到水的浮力;
(2)每秒向容器内注入水的体积(单位用cm3);
(3)当FQ=3N时,水对容器底部的压力。
22.(2022·乐山)一个边长为10cm,重为8N的正方体木块轻放入水中,处于漂浮状态时有露出水面(如图甲),已知ρ水=1×103kg/m3求:
(1)木块所受的浮力;
(2)木块底部受到的液体压强;
(3)若在木块上放一砝码使得木块刚好完全浸没水中(如图乙),则砝码的重为多少牛?
23.(2022·西藏)玉珍在研究物体在水中所受浮力时,把一个底面积为的容器放在水平桌面上,加入12cm深的水,将一个圆柱体挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中,如图(甲)所示;根据测得的数据绘制出弹簧测力计示数F与圆柱体下表面距液面高度h的关系如图(乙)所示;当圆柱体下表面距离液面10cm时,圆柱体从弹簧测力计挂钩上脱落沉入水底,如图(丙)所示。(,g=10N/kg)求:
(1)请在甲图中画出圆柱体所受重力的示意图;
(2)浸没时圆柱体受到的浮力;
(3)圆柱体的体积;
(4)圆柱体沉在水底时,水对容器底部的压强。
24.(2022·盐城)我国第38次南极科学“雪龙2”号破冰船满载时的总质量为1.4×107kg。g取10N/kg。求:
(1)破冰船满载时的重力;
(2)破冰船满载航行在海面上时,受到的浮力;
(3)某次破冰时,船与冰面的接触面积为10m2,冰块受到的压力为船满载时总重力的0.1倍,船对冰面的压强。
一、选择题
1.(2021·临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a的密度大 B.物体b受到的浮力小
C.甲容器底部受到的压力小 D.两容器对桌面的压强一样大
2.(2021·德阳)2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜的新纪录,标志着我国的深潜事业又迈上了一个崭新的台阶。如图所示,假设海水的密度不变,在“奋斗者”号潜水器下潜过程中,下列分析合理的( )
A.潜水器所受海水对它的压强大小不变
B.潜水器始终只受到海水对它向下的压强
C.潜水器所受到的浮力随深度的增大而增大
D.潜水器所受浮力的大小始终等于它排开海水的重力
3.(2021·山西)如图是“寻梦”学习小组制作的潜水艇模型,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉或上浮。若从烧瓶中吸气,使其从如图所示的位置下沉(胶管在水中的体积忽略不计)下列分析正确的是( )
A.“潜水艇”所受的浮力逐渐变小
B.“潜水艇”排开水的重力保持不变
C.“潜水艇”顶部受到水的压强保持不变
D.“潜水艇”是通过改变浮力的大小来实现下沉的
4.(2021·永州)如图所示,底面积相同的甲、乙两个容器放在水平桌面上,容器内的水面相平。现将a、b两个体积相同的实心物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。下列说法正确的是( )
A.a、b两物体的密度ρa=ρb
B.a、b两物体的质量ma<mb
C.a、b两物体所受的浮力Fa>Fb
D.放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙
5.(2021·贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D.“奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
6.(2021·衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500米的水下连续工作。若海水密度约为 ,潜水器悬浮在海水中时的总质量为 。下列说法正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B.潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为1.8×105N
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
7.(2021·眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为 ,将一体积为 的木块放入水中静止时,有 体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为 , )( )
A.木块的密度为
B.木块漂浮时排开水的质量为
C.浸没水中时细线对木块的拉力为
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
二、多选题
8.(2021·锦州)底面积不同的两个容器,放在水平桌面上。分别装入质量相等的甲、乙两种不同液体,液面相平(如图所示)。现有两个体积相同的不同小球A和B,A球放入甲液体中,B球放入乙液体中,两球均处于悬浮状态,液体均未溢出。下列说法中正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.未放入小球时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.悬浮时小球A所受浮力大于小球B所受浮力
D.若把小球B放入甲液体中,静止时小球B所受浮力等于在乙液体中所受的浮力
9.(2021·阜新)如图,甲、乙两个质量和底面积相同的杯子盛两种液体,将同一个木块先后放入两杯中,木块静止后,两杯液面相平。则下列说法正确的是( )
A.甲杯中液体密度大于乙杯中液体的密度
B.木块在甲、乙两杯中排开液体的质量相同
C.甲、乙两杯底部受到液体的压力相同
D.取出木块后,甲杯对水平面的压强比乙杯小
10.(2021·鞍山)将质量和底面积都相同的两个容器放在水平桌面上,向其内部分别注入甲、乙两种液体。将体积相同的两个实心物体M、N分别放入两种液体中,物体静止在如图所示的位置,此时两种液体对容器底部的压力相等。下列说法中正确的是( )
A.两物体的密度
B.物体M下表面受到的液体压力大于N下表面受到的液体压力
C.若将乙液体倒入甲液体中,物体M将上浮
D.取出M、N后,两容器对桌面压强的变化量分别为 、 ,则
三、计算题
11.(2021·凉山)一质量为600g,密度为0.6g/cm3的正方体木块用细线系于底面积为40cm2容器的水中,如图所示,求:
(1)木块所受的浮力大小是多少?
(2)将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了多少
12.(2021·泸州)智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圈孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10-3m2,圆柱体底面积S=2×10-2m2,圆柱体重I2N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
13.(2021·邵阳)由于环境污染,全球气候变暖,导致南极洲冰川开始大面积熔化,海面上出现大量浮冰,现有一块60t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度 ,冰的密度为 。请解决下列问题:
(1)水下5米深处海水产生的压强是多少?
(2)浮冰受到的浮力是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,请分析说明是否会对海平面水位造成影响。
14.(2021·恩施)如图,柱状容器下方装有一阀门,容器底面积为S=200cm2,另有一边长为L1=10cm的正方体木块,表面涂有很薄的一层蜡,防止木块吸水(蜡的质量可忽略),现将木块用细绳固定在容器底部,再往容器内倒入一定量的水,使木块上表面刚好与水面相平,绳长L2=20cm,木块的密度为ρ木=0.6×103kg/m3。求:
(1)图中水对容器底的压强?
(2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力多大
(3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,细绳的拉力多大
15.(2021·贵州)将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有 的体积露出水面,如图所示。(取g=10N/kg),求:
(1)木块静止时,受到水的浮力是多少?
(2)该木块的密度是多少
(3)木块静止时,木块底部受到水的压强是多少
16.(2021·荆门)2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处断裂,通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求,我国派出排水量为7000吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20m3的残骸,须进行相关的数据分析。假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动,起重机的拉力1.5×106N。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求:
(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力;
(2)850m深处海水的压强;
(3)残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。
17.(2021·齐齐哈尔)如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰),它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为 ,当驱逐舰以 的速度匀速直线航行时,受到的阻力是自身总重力的0.01倍。(海水密度近似取 )求:
(1)在水面下 深处,船体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(4)驱逐舰满载时以 的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
18.(2021·永州)如图所示,一立方体物块静止在水平地面上,已知物块的边长L=0.1m,密度ρ=2.7×103kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)求物块的质量;
(2)求物块对水平地面的压强;
(3)把物块放入足够多的水中,求物块静止时受到的浮力大小。
19.(2021·玉林)如图甲所示,用弹簧测力计拉着一正方体物块处于静止状态,弹簧测力计的示数F为20N,物块的边长为0.1m。A、B两容器分别装有等高的水和酒精,容器液面高度比物块边长高,如图乙、丙所示。现将物块先后缓慢浸入 A、B两容器的液体中,当物块刚好浸没时,A、B两容器中弹簧测力计示数分别为F1和F2,且F1:F2=5:6(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块浸没在水中时所受浮力大小;
(3)酒精的密度;
(4)已知A容器底面积为B容器底面积的2.5倍。若物块浸没到水中后,水面升高了2cm,此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa,则物块浸没到酒精中时,酒精对B容器底部的压强。
20.(2021·广元)如图所示,图甲是一盛有水的圆柱形容器,置于水平桌面上,容器内水深为0.3m,容器的底面积为0.04m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103kg/m3(g=10N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.2m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中(图丙),塑料球的重力多大?
21.(2021·绥化)水槽的底面积S1=9×10-3m2,装有5cm深的水,将其置于水平面上。有一重力是9N,底面积S2=4×10-3m2、高h=10cm的圆柱体。如图所示,用弹簧测力计将其由水面位置缓慢放入水槽中,当其刚好接触水槽底部时,弹簧测力计的示数为5.4N。(两接触面之间的水忽略不计,且水没有溢出)求:
(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力是多少
(2)整个过程中,圆柱体的重力做功是多少
(3)圆柱体静止后,撤走弹簧测力计,与放入圆柱体前相比,水槽对水平面的压强增加多少
(4)圆柱体静止后,水对槽底的压强是多少
22.(2021·无锡)2020年11月10日,中国万米载人深潜器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,深度达10909m。图甲是“奋斗者”号模型,图乙是它的部分结构示意图。“奋斗者”号总质量为20t,其底部装配有质量为2t的可抛弃压载铁,中部安装有固体浮力材料,载人舱为空心球体。除载人舱及部分电路设施外,其余部分与海水相通。“奋斗者”号在海水中依靠改变自身重力和受到的海水浮力实现无动力下潜和上浮。不考虑海水的流动影晌,忽略深潜器部件受到海水压力后的体积变化。(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)若在10909m深度处,海水产生的压强为1.1×108Pa,此处海水在载人舱外壳2×10﹣4m2的面积上产生的压力为多少?
(2)若固体浮力材料质量为2400kg,密度为600kg/m3。求:
①固体浮力材料的体积为多少?
②固体浮力材料完全浸没在海水中时,受到的浮力和自身重力之差为多少?
(3)“奋斗者”号完全浸没在海水中后匀速下潜,接近海沟底部时,抛掉质量为m的压载铁后悬浮在海水中,待海底科研任务结束后,抛掉剩余的全部压载铁后匀速上浮至海面。若 “奋斗者” 号只在竖直方向实现下潜和上浮,船身与水平面平行,下潜和上浮过程中所受阻力大小不变、方向与运动方向相反,压载铁的密度为8.0×103kg/m3,则“奋斗者”号在抛掉质量为m的压载铁后所受海水的浮力为多少N。
23.(2021·黄石)如图所示,将密度为0.6×103kg/m3,高度为8cm,底面积为20cm2的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm2水平放置的容器中(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强;
(2)向容器内加水,当水加到3cm深时,求容器底对圆柱体的支持力大小;
(3)继续向容器中加水,当水深为6cm时,求圆柱体竖直静止时,圆柱体浸入水中的深度h。
24.(2021·西宁)如图所示,是使用滑轮组从水池中打捞物体的简化示意图。某次打捞中将一个体积为 、密度为 的实心物块匀速提升了2m(物块始终浸没在水中),水面到池底的深度为9m。( , )求:
(1)水池底部受到水的压强;
(2)物块受到的浮力大小;
(3)若打捞中实际所用拉力 为1000N,这个滑轮组的机械效率。
1 / 1一、选择题
1.(2025·北京市)某小组设计了水箱自动控制进水装置,如图所示。水箱内的圆柱形金属控制棒用不可伸长的细线悬挂在力传感器下面,并始终浸在水中,通过它对力传感器拉力的大小触发开关,控制水泵自动进水。用水时,水箱内水位降低,当到达最低水位时,力传感器所受拉力等于F1,触发开关,水泵开始持续向水箱注水;当水位到达最高水位时,力传感器所受拉力等于F2,再次触发开关,水泵停止向水箱注水。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量。已知控制棒质量为m,水的密度为ρ水。下列说法正确的是( )
A.控制棒受到的浮力最大时,排开水的体积为
B.控制棒受到的浮力的变化量最大为mg-F2
C.力传感器受到的拉力大小在F1与F2之间时,说明水箱正在进水
D.缩短悬挂控制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高
【答案】D
【解析】【解答】A.由题意,控制棒受到了重力、浮力和拉力的作用。当水位达到最高水位时,此时力传感器所受的拉力为F2,方向向下,根据力的作用是相互的,控制棒受到的拉力F2',大小等于F2,方向向上。此时控制棒排开水的体积为最大,浮力最大。控制棒的重力、浮力和拉力三个力的关系是:F浮+F2'=G=mg,可知F浮=mg-F2'=mg-F2,由F浮=ρ液gV排得:控制棒此时排开水的体积,故A错误。
B.当水位到达最低水位时,力传感器受到的拉力等于F1,方向向下,根据力的作用是相互的,控制棒受到的拉力F1',大小等于F1,方向向上。此时控制棒排开水的体积为最小,浮力最小。控制棒的重力、浮力和拉力三个力的关系是:F浮min+F1=G=mg,得F浮min=mg-F1,
由以上分析知:最高水位时浮力最大,F浮max=mg-F2,
则浮力的最大变化量ΔF浮max=(mg-F2)-(mg-F1)=F1-F2,故B错误;
C.由题意,最低水位时传感器的拉力为F1,此时控制棒对传感器的拉力最大,水泵启动进水。最高水位时传感器的拉力为F2,此时控制棒对传感器的拉力最小,水泵停止向水箱注水。故注水过程中,拉力逐渐从F1减小到F2。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量,所以此时水位是上升的,拉力是从F1减小到F2。若水泵停止注水(拉力已达到F2),开始用水,水位下降,则拉力从F2逐渐增大,直到水泵启动(此时拉力为F1)则不管是进水还是出水,拉力确实处于F1和F2之间,故C错误;
D.缩短悬挂控制棒的细线,因F1和F2触发的条件不变,控制棒的重力不变,由F浮=G-F知:则控制棒受到的浮力不变。
根据F浮=ρ液gV排得:,
若初始时细线的长度为L,控制棒的长度为h,水箱底到力传感器的距离为H。控制棒浸入水中的体积为V排,
设浸入深度为d,控制棒的横截面积为S棒,
则V排=S棒d,则,
因mg、F1、ρ水、S棒均不变,所以d不变;
则水位高度y=H-L-h+d,
缩短细线长度L,水位高度y变大,故D正确。
故选D。
【分析】 物体受到了重力、浮力和拉力的作用,根据平衡力的知识分析这三个力的关系,再结合阿基米德原理进行分析。
2.(2025·眉山) 水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
【答案】B
【解析】【解答】A、两球相同,甲中漂浮,所以球的密度小于甲中液体密度,乙中悬浮,所以球的密度等于乙液体的密度,所以甲的密度大于乙,故A错误;
B、压强相同,根据F=Ps可知,液体对容器底部的压力相同,压力等于液体的重力,所以液体质量相同,故B正确;
C、甲乙液体的质量相同,小球质量相同,所以总质量相同,对地面的受力面积相同,根据F=Ps可知,压强相同,故C错误;
D、甲乙漂浮和悬浮,重力等于浮力,重力相同,所以浮力相同,故D错误。
综上选B。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同。
3.(2025·陕西)如图,是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时,它可在20秒内吸水12吨,并在4秒内倾泻完毕,能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是( )
A.停在水面上不工作时,处于平衡状态
B.停在水面上吸水过程中,下表面受到水的压强不变
C.在空中水平匀速飞行时,机翼上方空气流速大,压强大
D.降落过程中,重力势能不变
【答案】A
【解析】【解答】A、飞机停在水面上,保持静止,根据二力平衡可知,此时物体处于平衡状态,故A正确;
B、 停在水面上吸水过程中 重力变大,浸没在水中的深度变大,根据压强公式分析可知压强变大,故B错误;
C、 机翼上方空气流速大,压强小,故C错误;
D、 降落过程中, 飞机高度下降,重力不变,所以重力势能减小,故D错误。
综上选A。
【分析】1、机械能:机械能为动能和重力势能之和,当质量不变时,动能和速度成正比,速度不变时,动能和质量成正比;当质量不变时,重力势能和高度成正比,高度不变时,重力势能和质量成正比;
2、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用;
3、压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同。
4.(2025·达州) 小红在阳台种了儿株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )
A.番茄密度比水大
B.番茄在水中受到的浮力较大
C.番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D.将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
【答案】A
【解析】【解答】AB、番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮,根据浮沉条件知,番茄的密度大于水,小于盐水;水中的浮力小于重力,盐水中漂浮,浮力等于重力,故盐水中的浮力较大,故A正确,B错误;
C、根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,番茄在盐水中受到的浮力等于它排开盐水的重力,故C错误;
D、切去露出部分后,番茄仍漂浮,排开盐水的体积减少,液面下降,盐水深度减小,由可知,盐水对容器底部的压强将减小,故D错误。
故答案为:A。
【分析】根据浮沉条件比较物体的密度与液体的密度,结合浮沉条件分析浮力与重力关系;根据阿基米德原理结合重力改变分析浸入体积,得出液面变化,结合p=ρ液gh分析压强变化。
二、多选题
5.(2025·河南)曹冲称象的故事广为流传。如图8,称象时,先让象站在船上,在船身与水而交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装人船中,直至船身上的标记与水面重合所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是
A.甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强变大
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.中图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
【答案】B,D
【解析】【解答】 A.根据阿基米德原理F浮=G排可知,甲图中船排开水的重力与大象、船的总重力大小相等,故A错误;
BC.船内石头增多的过程中,船仍然漂浮,但船和石头的总重力变大,所以受到的浮力变大,根据F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积变大,船底所在深度变大,根据p=ρgh可知,船底受到水的压强变大,故B正确、C错误;
D.甲图中船与乙图中船为同一只船,都处于漂浮状态,根据物体漂浮条件可知,所受浮力都与其重力相等,所以所受浮力大小相等,故D正确。
故选BD。
【分析】 A.浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小,这就是阿基米德原理。
BC.根据物体漂浮条件分析其浮力变化,根据F浮=ρ水gV排分析其排开水的体积,进而可知船底所在深度变化,再根据p=ρgh分析船底受到水的压强变化。
D.物体漂浮时,浮力等于其所受重力。
6.(2025·泸州)在探究液体压强与容器形状关系的过程中,同学们建立了以下模型。甲、乙、丙三个容器的底面积相同而形状不同,容器中分别装有ρ甲<ρ乙<ρ丙且深度相同的三种液体,将完全相同的密闭小瓶按如图方式放入液体中,均能漂浮。则故入小瓶后,下列判断正确的是( )
A.各容器内液面上升高度
B.各容器内液面上升高度
C.各容器底部受液体压力变化量
D.各容器底部受液体压力变化量
【答案】A,C
【解析】【解答】 AB.由图可知,完全相同的密闭小瓶在三种液体中均能漂浮,根据漂浮条件F浮=G可知,小瓶受到的浮力相等。
因为ρ甲<ρ乙<ρ丙,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排甲>V排乙>V排丙。因为三个容器的底面积相同而形状不同,
甲容器越往上开口越小,乙容器上下粗细相同,丙容器越往上开口越大,可得各容器内液面上升的高度h甲>h乙>h丙,故A正确,B错误;
CD.小瓶在三个容器中均漂浮,受到的浮力都等于瓶子的重力,由力的相互作用可知,小瓶对液体的作用力相等,相当于在容器中加等体积、等密度的液体G,
根据容器形状和p=ρgh可知,ΔF甲>G,ΔF乙=G,ΔF丙<G,
所以ΔF甲>ΔF乙>ΔF丙,故C正确,D错误。
故选AC。
【分析】 AB.根据漂浮条件F浮=G可知小瓶受到的浮力相等,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排和题目中的已知条件分析;
CD.由力的相互作用可知,小瓶对液体的作用力相等,相当于在容器中加入等重力的液体,结合容器形状和液体压强公式分析。
三、填空题
7.(2025·凉山) 2025年5月10日,代号“鲲龙”的水陆两栖飞机AG600,批产首架机总装下线。这是我国自主研制的全球最大的水陆两栖特种用途飞机。“鲲龙”飞行时机翼上方受到空气的压力 下方受到空气的压力(选填“大于”“小于”或“等于”)。如图甲所示,匀速飞行的“鲲龙”在投水灭火时,其动能会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。“鲲龙”执行海上救援任务时,可一次性救援50名遇险人员。在海上救援时,“鲲龙”静止在水面,如图乙所示,若此时遇险人员被救上“鲲龙”,它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】小于;变小;变大
【解析】【解答】因为机翼上方的空气流速大,压强较小;机翼下方的空气流速小,压强大,这一压强差使飞机获得竖直向上的升力;由于机翼上方的压强小于下方压强,则机翼上方的压力小于飞机下方的压力。匀速飞行的“鲲龙”在投水灭火时,质量变小,速度不变,故动能变小。飞机漂浮在水面上,当遇险人员被救上“鲲龙”后,总重力变大,由物体的漂浮条件可知,飞机所受浮力的变大。
【分析】机翼的升力:机翼的上方是弧形,空气流过上方时流速大,压强小;机翼下方是平面,空气的流速小,压强大,这一压强差使飞机获得竖直向上的升力。动能的大小与质量和速度有关;飞机漂浮在水面上,当遇险人员被救上“鲲龙”后,总重力变大,由物体的漂浮条件可知飞机所受浮力的变化。
8.(2025·重庆市) 小渝同学将重、底面积的薄壁圆柱形溢水杯B放在水平升降台上,如图所示,内装深的水,则溢水杯对升降台的压强为 ;溢水口到杯底的距离,将底面积、高的圆柱体A悬挂于力传感器的挂钩上,示数为。升降台缓慢上升至A刚好浸没,溢出水,静置一段时间后,水面下降并保持不变,再将升降台降低(全过程A无水析出)。此时力传感器的示数为 N。(不考虑细线伸长、水的蒸发和A体积变化)
【答案】1750;15.5
【解析】【解答】 (1)溢水杯中水的重力G水=m水g=ρ水gV水=1000kg/m3×10N/kg×200×10-4cm2×17×10-2m=34N;
溢水杯对水平升降台的压力F=1N+34N=35N,
则溢水杯对升降台的压强;
(2)升降台缓慢上升至A刚好浸没时,溢出水的体积为:
V溢=100cm2×10cm-(20cm-17cm)×200cm2=400cm3=4×10-4m3;
溢出水的重力为:G溢=ρ水gV溢=103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N;
实际溢出水的重力为3.5N,则有4N-3.5N=0.5N的水被圆柱体吸收;
静置一段时间后,水面下降0.5cm并保持不变,
则此过程中圆柱体再次吸收水的体积:V吸'=(SB-SA)Δh=(200cm2-100cm2)×0.5cm=50cm3,
所以圆柱体再次吸收水的重力:G吸'=ρ水V吸'g=1000kg/m3×50×10-6m3×10N/kg=0.5N,
则整个过程中圆柱体吸收水的总重力:G吸总=G吸+G吸'=0.5N+0.5N=1N;
升降台降低2cm,水面再次下降的高度为:
;
此时A浸在水中的体积为:V排'=SA(hA-Δh-Δh')=100cm2×(10cm-0.5cm-4cm)=550cm3;
此时A受到的浮力:F浮'=ρ水gV排'=1000kg/m3×10N/kg×550×10-6m3=5.5N;
则此时力传感器的示数为:F拉=GA+G吸总-F浮'=20N+1N-5.5N=15.5N。
【分析】(1)算出溢水杯和水对升降台的总压力,再根据压强公式求解;
(2)对A进行受力分析,传感器的示数等于A的重力加上吸收的水的重力减去A受到的浮力。
四、计算题
9.(2025·青海)如图所示,“悟空”号全海深AUV是由我国某高校研制的无人无缆潜水器,具备在1.1×m深海自主作业的能力。其质量约为1.3×kg,总体积约为4m3。已知海水密度为1.0×kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)“悟空”号的重力;
(2)“悟空”号完全潜入海水时,受到的浮力;
(3)“悟空”号在1.1×m深海自主作业时所受海水的压强。
【答案】(1)解: “悟空”号的重力 ;根据:.
得:
(2)解: “悟空”号完全潜入海水时,受到的浮力
(3)解:结合压强公式计算 悟空”号在1.1×104m深海自主作业时所受海水的压强 。
【解析】【分析】(1)根据重力公式G=mg计算悟空”号的重力;
(2)根据:计算“悟空”号完全潜入海水时,受到的浮力;
(3)根据P=ρgh计算悟空”号在1.1×104m深海自主作业时所受海水的压强 。
10.(2025·深圳)如图是深圳号在海上航行,田田同学乘坐了这艘船出海游玩。田田发现这艘船最大吃水高度是9米,最大排水量是70000吨,船上一汽车用钢打造,钢的体积0.1立方米。(已知:钢的密度是 海水密度
求
(1)钢的质量,
(2)求轮船所受的浮力,
(3)船底面积是 ,求轮船底部受到的压力。
【答案】(1)钢的质量:
答: 钢的质量为790kg;
(2)根据阿基米德原理可得,轮船满载时所受的浮力:
答: 轮船满载时所受的浮力为
(3)解:轮船底部受到的海水压强:
根据 可得,轮船底部受到的压力:
答: 轮船底部受到的压力为
【解析】【分析】(1)根据m=ρv计算钢的质量;
(2)船只漂浮,所以重力等于浮力,即轮船满载时所受的浮力: ;
(3)根据P=ρgh计算轮船底部受到的海水压强,根据 计算轮船底部受到的压力。
11.(2025·黑龙江) 如图,这是一款国产水陆两栖汽车航行技术测试的现场。这辆汽车在水中的最大速度约为8.3km/h。良好的密封技术和防锈处理,使车体的吃水深度达到1.05m,满载时排开水的质量达到4×103kg。求:
(1)如果汽车用7.2km/h速度在水中航行30min,它航行的距离;
(2)当汽车在水中航行时,若车的底部距水面0.8m,车底受到水的压强;
(3)汽车在水中满载航行时受到的浮力。
【答案】(1)解: 航行的距离:
答:如果汽车用7.2km/h速度在水中航行30min,它航行的距离为3.6×103m;
(2)解: 车底受到水的压强:
答:当汽车在水中航行时,若车的底部距水面0.8m,车底受到水的压强为8×103Pa;
(3)解: 汽车在水中满载航行时受到的浮力:
答: 汽车在水中满载航行时受到的浮力为4×104N。
【解析】【分析】(1)根据s=vt计算汽车航行的距离;
(2)利用P=ρgh计算车底受到水的压强;
(3根据阿基米德原理F浮=G排=m排g计算受到的浮力。
12.(2025·宜宾) 某锻造厂利用卷扬机将一圆柱形工件(污垢的质量和体积忽略不计)吊入柱形清洗池中清洗,如图所示。已知工件的质量为90kg,高度为50cm,清洗池底面积为2000,深度为80cm;未放入工件时,清洗液的深度为60cm,密度,。求:
(1)工件的重力;
(2)工件一半浸入清洗液时,清洗液对工件底部的压强;
(3)工件完全浸入清洗液,平衡时绳对工件的拉力为700N,工件的底面积是多少;
(4)若工件以1.5cm/s的速度浸入清洗液,则工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为多少,写出此过程清洗液对清洗池底部的压强随时间变化的关系式。
【答案】(1)解: 由题意可知工件的质量为90kg,则工件的重力为:
答:工件的质量为900N。
(2)解: 工件一半浸入清洗液时,进入深度为为:
则底部受到压强为:
答:清洗液对工件底部的压强为2000Pa。
(3)解: 工件完全浸入清洗液,工件受到的浮力为:
则工件的体积:
工件的底面积为:
答:工件的底面积为0.05m2。
(4)解: 刚好浸没时
液面上升的高度为:
工件下降的高度为:
工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为 :
设池底部压强为p,经过时间为t,则有
则
代入数据解得
池底部压强为,
答:若工件以1.5cm/s的速度浸入清洗液,则工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为25s,清洗液对清洗池底部的压强随时间变化的关系式是p=4800+40t,0≤t≤25。
【解析】【分析】(1)已知工件的质量,根据G=mg求工件的重力;
(2)由工件的高度可知工件一半浸入清洗液时,工件底部的深度,根据P=ρgh求出工件底部受到的压强;
(3)已知工件的重力和绳对工件的拉力,根据求出工件受到的浮力;工件完全浸入清洗液,根据求出工件的体积;已知工件的高度,根据求出工件的底面积;
(4)根据V=Sh得到工件刚好浸没,液面上升的高度,工件下降的高度为浸入的深度和液面上升的高度之差,根据速度变形公式得到时间;
设池底压强为p,经过的时间为t,根据V=Sh得到排开液体的体积的关系,得到升高的高度和时间的关系,根据液体压强的公式得到池底压强的关系。
13.(2025·德阳) 如图甲所示,“国之重器”起重船起吊重物时,需通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡。如图乙所示,小兰设计了一种采用力传感器感知抽水量的长方体水舱模型,水舱中装有的水,其底面积。A是固定在顶端的力传感器,能够显示A对B的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细直硬杆,不考虑B的形变,B的上端与力传感器A连接,下端与物体C连接;物体C是质量、底面积的圆柱体。用抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数的大小随抽出水的体积变化的图像如图丙所示。当物体C的下端刚好露出水面,此时已抽出水的体积。已知。求:
(1)物体C的重力;
(2)物体C完全浸没时排开水的体积;
(3)当力传感器示数为时,水对水舱模型底部的压强。
【答案】(1)解: 物体C的重力
(2)解: 当物体C完全浸没时,由图可知杆对物体C的压力为
对C受力分析,C受到重力、浮力和压力,则
则物体C完全浸没时排开水的体积
(3)解: 当物体C的下端刚好露出水面时,水舱模型内剩余水的体积
C的下端距离水舱模型底部的距离
当力传感器示数为时
①若杆对物体C的压力为
对C受力分析,C受到重力、浮力和压力,则
物体C排开水的体积
物体C浸在水中的深度
此时水的深度为
则水对水舱模型底部的压强
②若杆对物体C的拉力为
对C受力分析,C受到重力、浮力和拉力,则
解得
物体C排开水的体积
物体C浸在水中的深度
此时水的深度为
则水对水舱模型底部的压强
所以当力传感器示数为2N时,水对水舱模型底部的压强为或。
【解析】【分析】(1) 物体C是质量,根据G=mg计算其重力;
(2)当物体C完全浸没时,杆对物体C的压力为,对其进行受力分析可知;结合浮力公式计算C完全浸没时排开水的体积;
(3) 当物体C的下端刚好露出水面时,水舱模型内剩余水的体积为;所以C的下端距离水舱模型底部的距离,当力传感器示数为时,分2种情况进行考虑:
①若杆对物体C的压力为,对C受力分析,则;物体C排开水的体积;物体C浸在水中的深度;此时水的深度为;根据压强公式计算水对水舱模型底部的压强。
②若杆对物体C的拉力为,对C受力分析,;物体C排开水的体积;物体C浸在水中的深度,此时水的深度为;根据压强公式P=ρgh计算水对水舱模型底部的压强。
14.(2025·眉山) “雪龙”号是我国最大的极地考察船,排水量约,吃水深度可达,动力系统中,主机功率。取,,求:
(1)“雪龙”号满载时受到的浮力;
(2)水面下5m深处船壁受到海水的压强;
(3)如图所示,执行科考任务的“雪龙”号在海面破冰前行,假如船以的速度做匀速直线运动,主机能提供多大的动力。
【答案】(1)解: 由阿基米德原理可知,“雪龙”号满载时受到的浮力
(2)解: 水面下5m深处船壁受到海水的压强
(3)解: “雪龙”号做匀速直线运动的速度为
由和得
则“雪龙”号主机提供的动力
【解析】【分析】(1)考察船漂浮,所以重力等于浮力,即;
(2)根据压强公式P=ρgh计算 水面下5m深处船壁受到海水的压强 ;
(3)“雪龙”号做匀速直线运动的速度为v;由和得,所以“雪龙”号主机提供的动力。
15.(2025·兰州)图甲是利用“浮筒打捞法”打捞沉船的示意图,浮筒是密封的大钢筒,能浮在水面上。打捞工作船把若干个浮筒拖到沉船所在位置上方的水面上,将浮筒灌满水,让它们沉到水底。潜水员用钢索把灌满水的浮筒拴牢在船的两侧,然后用压气机将空气压进浮筒,把水排出,浮筒就会带着沉船一起浮到水面上来。小雅利用上述原理制作了实心沉船模型和空心浮筒模型来模拟打捞沉船的过程:、间用轻质细绳相连,将、放入水平地面上一个装有适量水、足够高的圆柱形容器中,利用容器中的水自动充水,充满水后、的位置如图乙所示,此时,对容器底部的压力为。打捞时,向中充气,当中的水全部排出至容器中时,浮出水面,、静止时的位置如图丙所示。已知的质量为,体积为,的质量为,体积为,圆柱形容器的底面积为。求:
(1)图乙中受到的浮力;
(2)空心部分的体积;
(3)乙、丙两图中,水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)解:由阿基米德原理得图乙中模型受到的浮力为:答:图乙中模型受到的浮力;
(2)解: 图乙中,以、整体为研究对象,受到重力、浮力和容器底的支持力,且根据力的相互作用知:,
整体受到的浮力为:;
整体受到的重力为:,由于三力平衡,所以,中充入的水的重力为:;
由和,根据题意知道,模型空心部分的体积等于中充入的水的,即;
答:模型空心部分的体积;
(3)解: 图丙中,整体为研究对象,受到重力、浮力,处于漂浮状态,则浮力为:;排开水的总体积为:;则变化的体积为:,液面变化的高度为:;水对容器底的压强变化量为:。
答:图丙与图乙相比,水对容器底的压强变化量是
【解析】【分析】 (1)由F浮=ρ液V排g算出图乙中模型B受到的浮力;
(2)图乙中,A、B整体为研究对象,受到重力G、浮力F和容器底的支持力F支,且根据力的相互作用知:F支=F压=16N,由阿基米德原理算出整体受到的浮力,G=GA+GB+GA水,由G=F浮+F支=GA+GB+GA水算出A中充入的水的重力;
由和G=mg算出模型A空心部分的体积V空心等于A中充入的水的VA水;
(3)图丙中,AB整体为研究对象,受到重力G、浮力F,处于漂浮状态,根据F浮'=GA+GB算出浮力,由阿基米德原理算出排开水的总体积;
根据ΔV排=VA水+V排'-V排=VA水+V排'-(VA+VB)算出变化的体积,有V=Sh算出液面变化的高度;根据Δp=ρ水gΔh算出水对容器底的压强变化量。
16.(2025·新疆) 如图甲所示,A、B两个薄壁圆柱形容器下半部用细管(体积不计)水平连通后放在水平地面上,将18kg水经A容器缓慢的注入整个装置的过程中,水对A容器底部的压强p与注入的水的质量m的关系如图乙所示。将一个内部有许多小气泡的冰球投入到A容器中(水未溢出),水面刚稳定时冰球露出水面的体积,此时B容器中水的深度增加了。已知冰的密度为,求:
(1)质量为18kg的水的重力;
(2)当往整个装置中注入水的质量为5kg时,水对B容器底部的压强;
(3)冰球放入A容器中水面刚稳定时,冰球内部气泡的总体积V气。
【答案】(1)解: 质量为18kg的水的重力
(2)解: 由图像乙可知,当A容器中注水4kg时,水对A容器底的压强为1×103Pa,此时A容器中水的深度
此时A容器中水的体积
A容器的底面积
由图像乙可知,当注入水的质量为4~6kg时,水对A容器底部的压强不变,说明A容器此时水面到达细管位置,水流入B容器,当B容器水面到达细管位置时,注入B容器中水的质量
当B容器中注入水的质量为2kg时,即
此时B容器中水的深度与A容器中水的深度相同,则B容器的底面积为A容器底面积的一半,即
当往整个装置中注入水的质量为5kg时,注入B容器中水的质量
此时B容器中水的体积
此时B容器中水的深度
水对B容器底部的压强
(3)解: 冰球放入A容器后水面刚稳定时B容器中水的深度增加了0.03m,则A容器中水的深度增加了0.03m,则冰球浸入水中的体积
冰球处于漂浮状态,则所受浮力等于重力,则冰球的重力
冰球的质量
冰球的总体积
冰的体积
冰球内部气泡的总体积
【解析】【分析】(1)根据重力公式G=mg计算18kg水的重力;
(2)当注水4kg,此时水对A的容器为103Pa,根据P=ρgh计算A容器的深度h;根据密度公式计算水的体积,A容器底面积,据图可知当注入水的质量为4~6kg时,水对A容器底部的压强不变,说明A容器此时水面到达细管位置,注入B容器中水的质量,当B容器中注入水的质量为2kg时,即,且B容器中水的深度与A容器中水的深度相同,所以,当往整个装置中注入水的质量为5kg时,注入B容器中水的质量,根据密度公式计算B容器中水的体积,B容器中水的深度,根据压强公式计算水对B容器底部的压强。
(3) 冰球放入A容器后水面刚稳定时B容器中水的深度增加了0.03m,所以A容器中水的深度增加了0.03m,则冰球浸入水中的体积,此时冰球处于漂浮状态,则冰球的重力,根据重力公式计算冰球质量,冰球的总体积,结合密度公式计算冰的体积,所以冰球内部气泡的总体积。
17.(2025·河北)小明利用双休日清理家中的鱼缸。长方体空鱼缸的重力G为64N,小明将鱼缸和假山石清洗干净,放到水平桌面上,鱼缸与桌面接触面积 S为0.16cm2, 向鱼缸中注入 h为0.2m深的水,然后将假山石(不吸水)浸没在水中,如图所示。已知假山石的体积 V石为,水的密度 , g取10N/ kg。
求:
(1)空鱼缸对水平桌面的压强。
(2)放入假山石前,水对鱼缸底的压强。
(3)浸没在水中的假山石受到的浮力。
【答案】(1)解:
(2)解:
(3)解:
【解析】【分析】(1) 长方体空鱼缸的重力G为64N , 鱼缸与桌面接触面积S为0.16cm2, 根据F=Ps计算 空鱼缸对水平桌面的压强。
(2) 鱼缸中注入h为0.2m深的水 ,根据P=ρgh计算 放入假山石前,水对鱼缸底的压强。
(3) 假山石的体积V石为,水的密度,根据浮力公式计算计算 浸没在水中的假山石受到的浮力 。
18.(2025·凉山) 如图甲所示,在上、下截面均为圆形的锥形瓶内,装有一定量的水。已知锥形瓶上部分是横截面积为的圆筒,且粗细均匀,底面积为。现将质量为32g,边长为2cm的正方体合金块放入锥形瓶内,水未溢出,如图乙。求:
(1)合金块的重力大小;
(2)合金块放入锥形瓶内稳定后所受浮力大小;
(3)如图乙,稳定后,合金块对锥形瓶底的压强;
(4)合金块放入锥形瓶前后,水对锥形瓶底的压力变化量。
【答案】(1)解: 合金块的重力为
(2)解: 合金块放入锥形瓶内浸没。排开水的体积与金属块的体积相等为
合金块放入锥形瓶内稳定后所受浮力为
(3)解: 图乙中合金块对锥形瓶底的压力为
合金块对锥形瓶底的压强为
(4)解: 合金块放入锥形瓶前后,液面上升的高度为
水对锥形瓶底的压强变化为
水对锥形瓶底的压力变化量为
【解析】【分析】(1)已知正方体合金块的质量,根据G=mg求合金块的重力;
(2)已知正方体合金块的边长,根据V=L3求合金块的体积,合金浸没在水中,排开水的体积等于它的体积,根据F浮=ρ液gV排求合金块放入锥形瓶内稳定后所受浮力大小;
(3)根据力的平衡条件求瓶底对合金块的支持力,根据力的相互性可知合金块对瓶底的压力,根据求合金块对锥形瓶底的压强;
(4)合金块放入锥形瓶后,根据V=Sh求水面高度的变化量,根据p=P液gh求水对瓶底的压强变化 量,根据求水对锥形瓶底的压力变化量。
19.(2025·广安)某同学看了我国航空母舰发展简介后对力学产生了浓厚的兴趣。他用底面积为的长方体容器(厚度不计)装一定量的水,将一个重为4N,边长为10cm的正方体A放入容器中处于漂浮状态。如图所示,此时水的深度为18cm。(,g取10N/kg)求:
(1)容器底部受到水的压强;
(2)A漂浮时浸入水中的深度;
(3)若将与A形状体积完全相同的物体B平放在A的正上方,A、B一起向下运动,当静止时一起处于悬浮状态。求A、B一起开始运动到B刚好浸没时,B的重力做的功。(容器足够高,水不溢出,A、B不吸水)
【答案】(1)解: 容器底部受到的压强
(2)解: A处于漂浮状态,A受到的浮力
由得A排开水的体积
A漂浮时浸入水中的深度
(3)解: A、B悬浮时,受到总浮力
B受到的重力
B开始运动时,A上表面与B下表面重合,距容器底距离
A、B刚好浸没时,液面上升的高度
B刚好浸没时,下表面距容器底的距离
B开始运动到刚好浸没时运动的距离
B的重力做功
【解析】【分析】 (1)根据p=ρ液gh求容器底部受到水的压强;
(2)根据物体的漂浮条件求出A漂浮时受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排求出此时A排开水的体积,根据V=Sh求出此时A浸入水中的深度;
(3)当AB悬浮时,将二者的体积相加得到排开水的总体积,然后根据阿基米德原理计算此时它们受到的浮力,接下来减去A的重力计算出B的重力。
B开始运动时,A上表面与B下表面重合, 计算出距离容器底部的距离和液面上升的高度。再计算出B刚好浸没时下表面到容器底部的距离,进而计算出B从开始运动到刚好浸没通过的距离,最后根据W=Gh计算B的重力做功即可。
五、综合题
20.(2025·广州)图a是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮简可沿细杆上下移动,水箱中水深为0.1m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4m时,浮筒开始接触进水阀门:水深为0.6m时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深关系的图像如图b,已,东g取.
(1)水深从0.1m到0.4m的过程中,浮筒排开水的重力 ,水对箱底产生的压强 (以上两空选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;
②浮筒排开水的体积。
【答案】(1)不变;变大
(2)解:阀门完全关闭时,水的深度为:h=0.6m:
①水对箱底产生的压强为:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m=6×103Pa;
②由图知阀门完全关闭时浮筒受到的浮力F浮=7.5N,
由F浮=ρ水V排g可得浮筒排开水的体积:
。
【解析】【解答】 (1)由图b知水深从0.1m到0.4m的过程中,浮筒所受浮力不变,由阿基米德原理F浮=G排可知,浮筒排开水的重力不变;
由于水的深度变大,由p=ρ液gh可知,水对箱底产生的压强变大。
【分析】 (1)由图b知水深从0.1m到0.4m的过程中,浮筒所受浮力不变,由阿基米德原理F浮=G排判断出浮筒排开水重力的变化;由p=ρ液gh判断出水对箱底产生压强的变化;
(2)①根据p水=ρ液gh算出水对箱底产生的压强;
②由图知阀门完全关闭时浮筒受到的浮力F浮=7.5N,由F浮=ρ水V排g算出浮筒排开水的体积。
21.(2025·天津市)在跨学科实践活动中,同学们制作了如图所示的“浮力秤”,用来称量物体的质量。圆柱形薄壁外筒足够高且内装足量的水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为 。已知浮体横截面积为S0,外筒横截面积为3S0,水的密度为ρ0。
(1)浮体和秤盘的总质量为 ;
(2)秤盘中未放物体,在水面位于浮体的位置标为“0”刻度线;秤盘中放质量为m1的砝码,在水面位于浮体的位置标为“m1”刻度线。请推导出这两条刻度线间的距离△h的表达式 ;
(3)为了测算该“浮力秤”的最大测量值,先把带有秤盘的浮体直立在外筒底部(图),再向外筒内缓慢注水,外筒底部受到水的压强与注入水质量的关系如图所示。当外筒底部受到水的压强至少为p1时,此“浮力秤”能够达到最大测量值,该最大测量值为 。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】【解答】 (1)如图,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为h0,
则浮体和秤盘的总重力为G0=F浮0=ρ0gV排0=ρ0gS0h0;
则浮体和秤盘的总质量为;
(2)浮力秤始终漂浮,浮力等于重力,则ΔF浮=ΔG;
则有ΔG=m1g=ρ0gS0Δh,
解得:;
(3)从浮力秤恰好漂浮到外筒底部受到水的压强为p1时,
加入的水的重力为ΔG水=ΔF=ΔpS=(p1-ρ0gh0)×3S0;
则称量的物体质量最大时,浮力秤深度变化量为
;
结合(2)中解析式则有;
解得:最大测量值。
【分析】 (1)根据漂浮时浮力等于重力,结合阿基米德原理计算;
(2)根据漂浮时,增大的浮力等于增大的重力,结合阿基米德原理列方程计算;
(3)根据压强和底面积计算压力,根据质量最大时,结合浮沉条件与阿基米德原理计算浮力秤深度的变化,结合深度与质量的关系计算。
22.(2025·云南) 2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
【答案】(1)空载
(2)解: 在水深5000m处海水对钻头的压强
(3)解: 井架对甲板的压力。
井架对甲板的压强
(4)解: 当装载货物时,根据阿基米德原理,货物重力
则货物排开液体
,当船吃水深度为时,船浸在水中船头梯形的面积
船浸入水中的体积
船空载时排开水的体积
空载时,船浸在水中船头的梯形的面积
空载时,船浸在水中的梯形的面积
解得,只要船在空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行,旗杆的最大高度
【解析】【解答】(1)题目中提到“梦想”号钻探船上有高耸的井架,出海执行任务时需要通过大桥。为了确保安全通行,我们需要考虑船只在最不利情况下的高度。船空载时,船的整体重力小,排开液体体积小,吃水深度浅,船露出水面高;满载时,整体重力大,排开液体体积大,吃水深度深,船露出水面低;所以只要空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行
【分析】(1)为了确保安全通行,我们需要考虑船只在最不利情况下的高度;
(2)根据p=ρgh求出深度为5000m处海水的压强;
(3)根据G=mg算出井架的重力,井架对甲板的压力等于自身的重力,根据压强公式计算井架对甲板的压强;
(4)先计算装载货物时排开液体的体积,根据θ=45°算出船浸入水中的体积,进而算出空载体积和高度,旗杆的最大高度等于桥离水面的高度减去空载的高度。
一、选择题
1.(2024·枣庄) 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
【解析】【解答】潜艇在水面下继续下潜时,深度变大,根据p=ρgh可知,深度越大, 液体压强越大;根据物体深度增大时,液体密度和体积不变,根据F浮=ρ液gV排,浮力不变,C符合题意。
故答案为:C.
【分析】液体密度一定时,深度越少,液体压强越大,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大。
2.(2024·淮安)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
【答案】C
【解析】【解答】A.甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,由于盐水密度大,根据m=ρV得到,盐水的质量大,因此乙容器的重力大,且相同容器底面积相同,根据可知,乙容器的压强大。故A错误;B.木块在甲容器中没有排开液体,其所受重力与支持力平衡,浮力为0;在乙容器中浸没在盐水中,根据阿基米德原理得到浮力为ρ盐水gV木块,因此乙容器中木块所受浮力更大,故B错误;
C.将杯子和木块看成一个整体,整体所受重力相同,且各自等于浮力,因此两容器中整体所受浮力相等。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,密度更大的盐水中的排开体积更小。又由于,两容器底面积相同,因此盐水中液面上升量小,甲容器液面上升的高度大于乙容器液面上升的高度,故C正确;
D.盐水是均匀的,上下密度相同,根据阿基米德原理,被向下推动后周围液体密度不变,浮力不变,应仍然保持悬浮,故D错误。
故选C。
【分析】 A.通过容器中水和盐水的体积相同判断重力,再通过分析压强大小。
B.木块在甲容器中没有排开液体,浮力为0,在乙容器中有排开液体,浮力不为0。
C.将杯子和木块看成一个整体,整体所受重力相同,且各自等于浮力,再根据阿基米德原理判断排开液体体积大小,从而比较液面上升高度。
D.盐水是均匀的,上下密度相同,根据阿基米德原理,被向下推动后周围液体密度不变,浮力不变,应仍然保持悬浮。
3.(2024·兰州) 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
【解析】【解答】B.由图可知,甲容器中液体体积大于乙容器中液体的体积,液体质量相等,根据,ρ甲<ρ乙,B不符合题意;
A.因A处于漂浮状态,则ρA<ρ甲;B处于悬浮状态,故ρB=ρ乙,则ρA<ρB;物体A、B质量相等,根据,VA>VB,A不符合题意;
C.因A处于漂浮状态,根据二力平衡,FA浮=GA, B处于悬浮状态,故FB浮=GB,物体A、B质量相等,根据G=mg可知,GA=GB,则A物体所受浮力等于B物体所受浮力,C不符合题意;
D.两容器中的液面恰好相平,且ρA<ρB,根据p=ρgh,甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】根据,判断容器中液体密度的大小;根据物体的状态判断密度关系;根据A、B浮沉状态判断A、B受到的浮力大小;根据p=ρgh,判断甲、乙两液体对容器底部的压强大小。
4.(2024·龙东地区) 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
【解析】【解答】A、由图甲可知,小球在甲烧杯的液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,小球的密度小于甲烧杯中液体的密度,
由图乙可知,小球在乙烧杯中悬浮,根据物体的浮沉条件可知,小球的密度等于乙烧杯和液体的密度,由于甲、乙中的小球是完全相同的,所以甲烧杯中的液体密度大于乙烧杯中液体密度,故A错误。
B、小球静止时两烧杯液面相平,由p=ρgh可知,甲烧杯中液体对烧杯底部的压强大于乙烧杯中液体对烧杯底部的压强,故B正确。
C、根据物体的浮沉条件可知,小球在甲烧杯液体中受到的浮力等于小球的重力,小球在乙烧杯液体中受到的浮力等于小球的重力,所以小球在甲烧杯液体中受到的浮力等于小球在乙烧杯液体中受到的浮力,故C错误。
D、由图甲、乙两图可知,甲烧杯中液体的体积大于乙烧杯中液体的体积,根据可知,甲烧杯中液体的质量大于乙烧杯中液体的质量,根据G=mg可知,甲烧杯中液体的重力大于乙烧杯中液体的重力,由于烧杯对桌面的压力等于烧杯、小球和烧杯中液体的重力之和,所以甲烧杯对桌面的压力大于乙烧杯对桌面的压力,故D错误。
故答案为:B。
【分析】(1)由图可知小球在甲、乙烧杯中的状态,根据物体的浮沉条件可知小球与液体密度的关系,据此判断甲、乙烧杯中液体的密度关系。
(2)小球静止时两烧杯液面相平,根据p=ρgh可知烧杯底部受到液体的压强关系。
(3)根据物体的浮沉条件可知小球受到的浮力关系。
(4)烧杯对桌面的压力等于烧杯、小球和烧杯中液体的重力之和,由图可知甲、乙烧杯中液体的体积关系,根据密度公式求出可知烧杯中液体的质量,根据G=mg可知烧杯液体的重力关系,据此可知甲、乙两烧杯对桌面的压力关系。
5.(2024·江西)图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者"号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者"号受到海水的浮力变大、压强变大
【答案】A
【解析】【解答】潜水艇的工作原理是通过改变自身的重力实现上浮和下沉,而由于潜水艇一直浸没在水中,所以排开液体的体积不变,海水的密度不变,所以受到海水的浮力不变;
液体压强与深度和密度有关,密度不变,深度变大,受到的压强变大;
A正确,BCD错误;
故选A。
【分析】浮力与液体密度和排开液体的体积有关,潜水艇排开液体的体积不变,海水的密度不变,受到的浮力不变;液体压强与深度和密度有关,密度不变,液体压强随深度的增大而增大。
6.(2024·临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示.下列选项中的物理量,相等的是
A.两物块底部受到的压力 B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强 D.两烧杯对桌面的压强
【答案】B
【解析】【解答】A.由第一幅图可知,物块漂浮在液体中,根据浮力产生的原因可知,物块底部受到液体的压力等于物块受到的浮力,由第二幅图可知,物块悬浮在液体中,根据浮力产生的原因可知,物块底部受到液体的压力等于物块受到的浮力与物块上表面受到液体的压力之和,由于物块受到浮力相等,所以第一幅图中物块底部受到的压力小于第二幅图中物块底部受到的压力,即两物块底部受到的压力不相等,故A错误;
B.由图可知,一个物块在液体中漂浮,一个物块在液体中悬浮,根据物体的浮沉条件可知,物块受到的浮力都等于自身的重力。由于两个物块是完全相同的,所以两个物块受到的浮力相等,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,两个物块排开液体受到的质量相等,根据G=mg可知,两个物块排开液体的质量相等,故B正确;
C.根据物体的浮沉条件可知,第一幅图中物块的密度小于密度的液体,第二幅图中物块的密度等于液体的密度,所以第一幅图中液体的密度等于第二幅图中液体的密度,而液体的深度相同,所以第一幅图中液体对烧杯底部的压强大于第二幅图中液体对烧杯底部的压强,故C错误;
D.由图可知,第一幅图中液体的体积大于第二幅图中液体的体积,由以上分析可知,第一幅图中液体的密度等于第二幅图中液体的密度,由可知,第一幅图中液体的质量大于第二幅图中液体的质量,根据G=mg可知,第一幅图中液体的重力大于第二幅图中液体的重力。由于烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,所以第一幅图中烧杯对桌面的压力大于第二幅图中烧杯对桌面的压力,两个烧杯与桌面的接触面积相等,由可知,第一幅图中烧杯对桌面的压强大于第二幅图中烧杯对桌面的压强,故D错误。
故选B。
【分析】B.由图可知物块在液体中的状态,根据物体的浮沉条件可知物体的重力与受到浮力的关系,根据阿基米德原理和G=mg可知两物块排开液体的质量关系;
A.根据浮力产生的原因可知两物块底部受到的压力关系;
C.根据物体的浮沉条件可知,物块与液体的密度关系,据可知两烧杯中液体的密度关系,根据p=ρ液gh可知两液体对烧杯底部的压强关系;
D.根据液体的密度关系和液体的体积关系,根据密度公式可知两烧杯中液体的质量关系,烧杯对桌面的压力等于烧杯和烧杯内液体的重力之和,根据可知两烧杯对桌面的压强关系。
二、多选题
7.(2024·通辽)“奋斗者”号载人潜水器(如图)成功潜入海底10909m,刷新了中国载人潜水的新纪录。潜水器总质量36t(包含下方安装的压载铁质量2t),观测窗面积0.03m2。潜入海底待科研任务结束后,抛掉压载铁,潜水器上浮至海面(忽略部件受到海水压力后的体积变化和下潜、上浮过程中海水对它的阻力,取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。关于潜水器说法正确的有( )
A.下潜时所受海水的压强逐渐变大
B.上浮至海面所受海水的浮力先增大后减小
C.抛掉压载铁后,上浮时所受海水的浮力为3.4×105N
D.10000m深度时,海水对观测窗的压力为3×106N
【答案】A,D
【解析】【解答】A.潜水器在下潜过程中,深度h逐渐增大,根据分析可知所受海水的压强也逐渐变大。故A正确;
B.潜水器在上浮至海面过程中,排开海水的体积先不变,后变小,液体的密度不变,根据浮力的公式
分析可知所受海水的浮力先保持不变后减小。故B错误;
C.抛掉压载铁后,上浮时所受海水的浮力大于物体的重力,即
故C错误;
D.在10000m深度时,根据压强公式计算海水对观测窗的压力为F=pS=ρ海水ghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m×0.03m2=3×106N,故D正确。
故选 AD。
【分析】1、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同;
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;
3、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力.
8.(2024·天津市)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为
B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为
D.容器底所受液体压强可能为
【答案】B,D
【解析】【解答】 AB.由密度公式可得,容器内液体的体积
,
圆柱体直立在液体中且与容器底接触,放入圆柱体后容器内液体的深度为:
,
圆柱体受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=ρ液gS2h=ρ液g×,
故A错误,B正确;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,则容器底受到液体的压强为:
p=ρ液gh=ρ液g×,
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,即圆柱体漂浮,圆柱体所受的浮力等于重力,
此时容器底所受液体压强为:
,
故C错误,D正确。
故选BD。
【分析】 AB.根据密度公式求出液体的体积,利用数学关系求出液体的深度,根据阿基米德原理求出圆柱体所受浮力;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,根据液体压强求出容器底所受液体压强;若圆柱体对容器底部的压力刚好为零,此时容器底部受到的压力等于液体和圆柱体的重力,根据求出容器底所受液体压强。
三、填空题
9.(2024·巴中)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”号在水下5000米时,潜水器上0.1m2的表面上受到海水的压力为 N(ρ海水=1.1×103kg/m3)。如果继续下潜,潜水器所受浮力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】5.5×106;不变
【解析】【解答】(1)根据题意可知,“奋斗者”受到的海水压强为
;
潜水器上0.1m2的表面上受到海水的压力为。
(2)潜水器完全浸没在液体中,它排开水的体积始终等于自身体积,即排开液体的体积不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,则浮力不变。
【分析】(1)根据液体压强公式计算“奋斗号”受到的海水压强,根据F=pS计算受到的海水压力;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析潜水器受到浮力的大小变化。
10.(2024·凉山州)如图甲所示,不吸水的石块m叠放在浸在水中的木块M上保持静止,石块的重力为4N、体积为200cm3,木块的重力为8N、底面积为200cm2,此时木块M排开液体的体积为 Cm3。当按图乙方式连接静止时,木块M底部受到水的压强为 Pa。
【答案】1200;500
【解析】【解答】据图可知,木块和石块漂浮,此时重力等于浮力,重力之和为12N,所以浮力也是12N,根据F浮=ρ液gv排,可知V排=12N÷103kg/m3÷10N/kg=12×10-4m3=1200cm3,木块和石块整体排开水的体积为1200cm3,所以木块排开水的体积为1000cm3,木块的底面积为200cm3,所以深度为5cm=0.05m,根据P=ρgh可知 木块M底部受到水的压强 P=103kg/m3×10N/kg×0.05m=500N。
综上 第1空、 1200; 第2空、500
【分析】根据浮力的计算、压强的计算填空。
1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大。
2、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度。
3、压强的计算:P=ρgh,题目中h=0.05m,ρ液=103kg/m3,据此计算物体的压强。
11.(2024·枣庄) 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
【解析】【解答】根据图乙,物体没有接触水面时,拉力为2.0N,此时拉力等于重力,则圆柱体受到的重力是2.0N;从圆柱体刚好接触水面到全部浸没时,下降的高度h=20cm-10cm=10cm,下表面受到水的压强是:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,圆柱体完全浸没时,拉力为1.5N,物体受到的最大浮力是F浮=G-F拉=2.0N-1.5N=0.5N。
【分析】物体在空气中时,根据测力计的拉力,测量重力;根据p=ρgh,计算液体压强;根据F浮=G-F拉,计算浮力。
12.(2024·眉山) 物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力 ,液体对杯底的压强 (选填“<”“=”或“>”)
【答案】;
【解析】【解答】(1)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,所以密度计在甲乙两种液体中受到的浮力都等于它的重力,即;
(2)密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,保持不变,如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,则露出液面部分的长度越长,所以甲乙两种液体的密度大小关系是,由液体的密度公式可知,液面相平时,。
故答案为:第一空:=;第二空:<
【分析】(1)密度计是利用物体漂浮时浮力与重力相等的条件工作的;
(2)密度计的质量一定,在液体中受力平衡,受到的浮力总是等于重力,被测液体的密度越大,排开液体的体积越小,浸入液体部分也越小,再由液体的密度公式来分析据此分析回答。
13.(2024·达州) 如图所示,一重为20N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中,已知容器底面积,则木块下底面受到水的压力为 N,木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为 Pa。
【答案】20;1000
【解析】【解答】(1) 根据题意可知,木块漂浮在水面上,则它所受重力与浮力相等,
因此浮力大小等于20N。
浮力产生的原因是物体受到液体对其向上和向下的压力差,
此时木块上表面受到水的压力为0,
则物体漂浮时所受浮力就等于下表面所受压力,
所以下表面水压就是20N。
(2)木块放入后,排开液体体积为,
则液面上升量,
则容器底部压强的变化量即为。
【分析】(1)根据漂浮条件计算出木块受到的浮力,再根据浮力产生的原因计算木块下表面受到水的压力;
(2)根据计算木块排开水的体积,根据计算液面升高的高度,根据计算容器底部压强的增大量。
四、计算题
14.(2024·淄博)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
【答案】(1)解:由图乙可知,当h>15cm时,物块完全离开水面,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力,处于二力平衡状态,
则物块的重力;
当h<9cm时,物块完全浸没在水中,此时拉力F=8N,
物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,处于三力平衡状态,
即;
因此物块浸没在水中时受到的浮力。
答: 物块浸没在水中时受到的浮力为5N。
(2)解:由图乙可知,当h=15cm时,物块下表面刚好离开水面,则物块取出后,容器中水的深度,
水对容器底的压强。
答: 物块取出后,水对容器底的压强 为1500Pa。
(3)解:根据题意可知,物块浸没时排开水的体积
;
物块浸没时与物块取出后相比,水面下降的高度;
容器的底面积;
容器中水的体积;
容器中水的质量。
答: 容器中水的质量为7.5kg。
【解析】【分析】 (1)根据图象得出物体的重力、物块完全浸没在水中受到的拉力,利用称重法计算物块A浸没在水中受到的浮力;
(2)根据图象得出物块取出后,容器中水的深度,利用液体压强公式计算物块取出后,水对容器底的压强;
(3)根据F浮=ρ水gV排可求出物块浸没时排开水的体积,求出取出物块前后水面下降的高度,可求出容器的底面积,进而可求出容器中水的体积,最后利用密度公式计算水的质量。
(1)由图乙可知,当h>15cm时,物块完全离开水面,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力,处于二力平衡状态,则物块的重力
当h<9cm时,物块完全浸没在水中,此时拉力F=8N,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,处于三力平衡状态,即
因此物块浸没在水中时受到的浮力
(2)由图乙可知,当h=15cm时,物块下表面刚好离开水面,则物块取出后,容器中水的深度
水对容器底的压强
(3)根据可得,物块浸没时排开水的体积
物块浸没时与物块取出后相比,水面下降的高度
容器的底面积
容器中水的体积
根据可得,容器中水的质量
15.(2024·呼和浩特)子英同学在青城公园看到,工人们正从湖中打捞一个圆台型石墩。示意图如下,左图为石墩,右图为打捞简图。已知湖深2m,石墩高0.3m,体积0.07m3,密度石=2.8×103kg/m3。把石墩从水底上拉的过程中,汽车一直向右匀速运动,速度大小为1.5m/s。(不计水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,水=1.0×103kg/m3)求:
(1)上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力大小;
(2)打捞前,石墩上表面受到的水产生的压强;
(3)石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车拉力所做的功;
(4)整个打捞过程,汽车拉力做功的最大功率。
【答案】(1)解:上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力:
答:上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力大小为700N。
(2)湖深2m,石墩高0.3m,打捞前,石墩上表面距离水面的距离为:
受到的水产生的压强:
答: 打捞前,石墩上表面受到的水产生的压强为;
(3)石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车的拉力为
汽车拉力移动的距离为1.7m,汽车拉力所做的功
答:汽车拉力所做的功为2142J;
(4)整个打捞过程,汽车拉力的最大值等于石墩的重力,故汽车拉力做功的最大功率为:
答:整个打捞过程,汽车拉力做功的最大功率为2940W。
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理求出上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力;
(2)根据计算受到的水产生的压强;
(3)根据求出石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车的拉力,
根据汽车拉力所做的功;
(4)整个打捞过程,汽车拉力的最大值等于石墩的重力,根据求出汽车拉力做功的最大功率。
(1)上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力
(2)湖深2m,石墩高0.3m,打捞前,石墩上表面距离水面的距离为
受到的水产生的压强
(3)石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车的拉力为
汽车拉力移动的距离为1.7m,汽车拉力所做的功
(4)整个打捞过程,汽车拉力的最大值等于石墩的重力,故汽车拉力做功的最大功率为
16.(2024·呼伦贝尔)某同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为4N,圆柱形浮筒B底面积为100cm2,重为18N。电路中电源电压恒定,R0为定值电阻,压敏电阻Rx(表面绝缘,厚度不计)固定于容器C底部,Rx上表面面积为50cm2,Rx阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀,向C中注入适量水后关闭进水阀,装置静止时,测得C中水深为10cm,B浸入水中的深度为8cm(未浸没),闭合开关S,此时电流表示数=20mA;再次打开进水阀,向C中缓慢注入一定质量的水,浮筒B上升,使A下降60cm,稳定后,B浸入水中的深度仍为8cm,电流表示数=12mA。不计绳重和摩擦,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力;
(2)动滑轮的重力;
(3)C中水深为10cm时Rx所受水的压力;
(4)R0的阻值。
【答案】(1)解:当B浸入水中的深度为8cm时,浸入水中的体积:
B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力:
答:B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力为8N;
(2)模型中的船厢A和所盛水的总重为4N,由图甲可知滑轮组绳子有效段数n=3,绳子自由端的拉力为:
解得:
答:动滑轮的重力为2N;
(3)当水深为10cm时,水对容器C底部压强为:
容器底部受到的压力:
答:C中水深为10cm时Rx所受水的压力为5N;
(4)当浮筒B浸入水中的深度仍为8cm时,在容器C中再注入一定质量的水,浮筒B将上升,使船厢A下降60cm,浮筒B浸入水中的深度不变,此时水面上升高度:
容器底部受到水的压强:
容器底部受到水的压力:
由图乙可知,当压力为5N时,Rx=60Ω;当压力为15N时,;根据欧姆定律可得电源电压:
解得:R0=60Ω
答:R0的阻值为60Ω。
【解析】【分析】(1)根据计算B浸入水中的深度为8cm时,浸入水中的体积,根据阿基米德原理F=ρgV排计算B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力;
(2)模型中的船厢A和所盛水的总重为4N,由图甲可知滑轮组绳子有效段数n=3,根据求出动滑轮的重力;
(3)先利用计算水深为10cm时,水对容器C底部压强,再根据计算容器底部受到的压力;
(4)当浮筒B浸入水中的深度仍为8cm时,在容器C中再注入一定质量的水,浮筒B将上升,使船厢A下降60cm,浮筒B浸入水中的深度不变,此时水面上升高度,根据液体压强公式容器底部受到水的压强,再根据计算容器底部受到的压力,结合图乙和欧姆定律列出方程组,即可求出R0的阻值。
(1)当B浸入水中的深度为8cm时,浸入水中的体积
B浸入水中的深度为8cm时所受的浮力
(2)模型中的船厢A和所盛水的总重为4N,由图甲可知滑轮组绳子有效段数n=3,绳子自由端的拉力为
解得
(3)当水深为10cm时,水对容器C底部压强为
容器底部受到的压力
(4)当浮筒B浸入水中的深度仍为8cm时,在容器C中再注入一定质量的水,浮筒B将上升,使船厢A下降60cm,浮筒B浸入水中的深度不变,此时水面上升高度
容器底部受到水的压强
容器底部受到水的压力
由图乙可知,当压力为5N时,Rx=60Ω;当压力为15N时,;根据欧姆定律可得电源电压
解得
R0=60Ω
17.(2024·乐山)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为30cm2的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,容器C内装有油,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取10N/kg。
参数 圆柱体A 水 油
质量/g 90 120 81
密度/() 0.6 1 0.9
深度/cm 4 3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
【答案】(1)解:由 可得,圆柱体A的体积:
(2)解: 将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,
由漂浮条件可知,此时圆柱体A受到的浮力:F浮=GA=mAg=90×10-3kg×10N/kg=0.9N
(3)解: 竖直缓慢放入C中,静止时状态未知,假设A放入油中是沉底的,由V=Sh可得,A的底面积:
原来油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,
A沉底后油的深度:
此时A受到的浮力:
F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,
因为F浮'=0.81N<GA=0.9N,
所以,假设成立,A放入油中会沉底,此时油的深度h'=0.06m,则油对容器底部的压强:
p=ρ油gh'=0.9×103kg/m3×10N/kg×0.06m=540Pa。
【解析】【分析】1)具体分析可知,A的质量90g,密度为0.6g/cm3,根据ρ=m/v计算 圆柱体A的体积
2) 静止时A漂浮在水面,此时重力等于浮力,重力的计算G=mg,据此计算浮力
3) 竖直缓慢放入C中,假设A放入油中是沉底,通过浮力公式进行验证,首先计算排开水的体积,由V=Sh可计算A的底面积,油的体积V油=SBhB=30cm2×3cm=90cm3,A沉底后油的深度:
,根据浮力公式F浮'=ρ油gV排油计算此时A受到的浮力,F浮'=ρ油gV排油=0.9×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m2×0.06m=0.81N,浮力小于重力,所以假设成立,此时油的深度h'=0.06m,根据P=ρgh计算油对容器底部的压强
18.(2024·广元) 如图甲,一个底面积为的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为的圆柱形金属块,从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降,然后进入水中,最后静止在容器底部,金属块运动过程中始终做匀速直线运动,水未溢出。整个过程中,电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度为,金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求:
(1)金属块下降的速度大小;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力大小;
(3)金属块静止在容器底部时,上表面受到水的压力大小。
【答案】(1)解:由乙图可知,金属块从开始下降,到下表面接触水面所用时间为1s,路程为20cm=0.2m,则金属块下降的速度
答:金属块下降的速度为0.2m/s;
(2)解:金属块从开始下降,到下表面接触水面,电动机对金属块的拉力等于金属块重力,则金属块重力
由乙图可知,金属块浸没在水中时,电动机功率为5W,对金属块拉力
金属块浸没在水中时,受到的浮力
答:金属块浸没在水中时,受到的浮力为5N;
(3)解:金属块浸没在水中时,物体体积等于排开水的体积
水面上升高度
金属块高度
上表面到水面的距离
上表面受到水的压强
上表面受到水的压力
答:上表面受到水的压力为7.5N。
【解析】【分析】(1)根据,计算速度;
(2)根据,计算力的大小;结合物体受力分析,计算浮力;
(3)根据,计算排开液体的体积;利用p=ρgh,计算液体压强的大小。
19.(2024·深圳)“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。思考乐傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是
3.7×107kg,满载时排开海水的质量是 1.0×108kg(g 取 10N/kg,海水的密度为 1.0×103kg/m3)根据已知信息求:
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量
(3)当一架 3×104N 的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时,直升机与停机坪接触的面积是
0.06m2,请帮助傲傲同学求出直升机对停机坪的压强
【答案】(1)解: “海葵一号”满载时受到的重力 G=mg=1.0×108kg×10N/kg=1.0×109N
“海葵一号”漂浮在海面上,根据二力平衡,“海葵一号”满载时受到的浮力 F 浮=G=1.0×109N
(2)解: “海葵一号”一次最多能储存石油的质量 m=m 排-m 海=1.0×108kg-3.7×107kg=6.3×107kg
(3)解: 直升机在水平停机坪上, 对停机坪的压力
直升机对停机坪的压强
【解析】【分析】1)“海葵一号漂浮在水面上,所以重力等于浮力,本题中海葵一号”的质量是3.7×107kg
,根据G=mg计算海葵一号”满载时受到的浮力
2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量 m=m 排-m 海、
3)飞机对地面的压力等于重力, 直升机与停机坪接触的面积是0.06m2,根据P=F/S计算 直升机对停机坪的压强
20.(2024·眉山) 土豆是餐桌上常见的食材,深受师生喜爱。水平桌面上放置一个底面积为,重6N的柱形薄壁容器、装有20N的水。弹簧测力计下悬挂体积为的土豆,静止时示数为2.1N,如图甲;竖直向上拉着土豆匀速上升0.3m,再将土豆浸没在水中,静止时示数为0.1N,如图乙。(细线质量忽略不计,土豆未接触容器,)求:
(1)土豆浸没在水中受到的浮力;
(2)土豆上升0.3m,拉力对土豆做的功;
(3)土豆浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)解:土豆浸没在水中受到的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N
答:土豆浸没在水中受到的浮力为2N;
(2)解:土豆上升0.3m,拉力对土豆做的功W=Fs=2.1N×0.3m=0.63J
答:土豆上升0.3m,拉力对土豆做的功为0.63J;
(3)解:把容器、水和土豆当作一个整体,整体受向下的总重力、向上的拉力、向上的支持力,根据相互作用力知识和力的平衡条件可得,容器对桌面的压力F压=F支=G容+G水+G土豆-F=6N+20N+2.1N-0.1N=28N
容器对水平桌面的压强
答:土豆浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为2.8×103Pa。
【解析】【分析】(1)土豆的体积,浸没时排开水的体积等于土豆的体积,再利用浮力的公式即可计算出土豆受到的浮力大小。土豆浸没在水中受到的浮力;
(2)如图甲竖直向上拉着土豆匀速上升0.3m的过程中,土豆受到的重力和拉力是一对平衡了,大小相等,即,则拉力对土豆做的功;
(3)采用整体法,把容器、水和土豆当作一个整体进行受力分析,整体受向下的总重力、向上的拉力、向上的支持力,利用力的平衡条件可得,容器对桌面的压力。
21.(2024·达州) 如图所示,一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸(玻璃缸壁的厚度忽略不计),玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA,在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动,现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N,滑轮组上悬挂着重300N的物体甲,将浸没的重物甲缓慢拉离水面后,玻璃缸中水位下降了5cm,(忽略物体带出的水,,g取10N/kg)求:
(1)当重物甲拉离水面后,玻璃缸对地面的压强;
(2)重物甲浸没在水中时所受的浮力;
(3)滑轮组的绳子不会断裂,当时,杆OA刚好水平,若绳子AC能承受的最大拉力时,利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。(不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦)
【答案】(1)解:玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力,即
则当重物甲拉离水面后,玻璃缸对地面的压强为
答:当重物甲拉离水面后,玻璃缸对地面的压强3000Pa;
(2)解:将浸没的重物甲缓慢拉离水面后,玻璃缸中水位下降了5cm,则重物甲排开水的体积为
重物甲浸没在水中时所受的浮力为
答:重物甲浸没在水中时所受的浮力200N;
(3)解:先做出绳AC拉力的力臂OD,如图,直角三角形ADO中,∠A=30°,,B是OA的中点,,OB=OD
根据杠杆平衡条件
,绳子AC能承受的最大拉力FA=620N,B点最大拉力FB=620N;滑轮组绳子的最大拉力
物体最大重力
滑轮组的最大机械效率
答:滑轮组的绳子不会断裂,当∠CAO=30°时,杆OA刚好水平,若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时,利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是95%。
【解析】【分析】(1)首先根据 计算玻璃缸对地面的压力,根据 计算玻璃缸对地面的压强;
(2) 将浸没的重物甲缓慢拉离水面后,玻璃缸中水位下降了5cm,根据 计算重物甲排开水的体积,再根据 计算甲浸没水中受到的浮力。
(3)根据图片确定动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件计算出绳子AC受到的最大拉力,接下来根据 计算绳子上的拉力,再根据 计算物体的最大重力,最后根据 计算滑轮组的机械效率。
22.(2024·连云港) 质量为2kg的物体放置在水平桌面上,底面积为,体积为。求:
(1)该物体对桌面的压力。
(2)该物体对桌面的压强。
(3)该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力。
【答案】(1)解:该物体对桌面的压力
答:该物体对桌面的压力为20N;
(2)解:该物体对桌面的压强
答:该物体对桌面的压强为1×103Pa;
(3)解:当物体浸没在水中时
物体静止时处于漂浮状态
答:该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力为20N。
【解析】【分析】(1)水平面上的物体,对水平面的压力等于自身的重力,据此根据质量进行计算。
(2)利用公式可计算物体对桌面的压强。
(3)先根据F浮=ρ水gV排计算物体浸没时受到的浮力,再与物体的重力进行比较,判断物体的浮沉状况,最后确定其静止时受到的浮力。
五、综合题
23.(2024·陕西)如图,是我国自主研发的“南鲲号”漂浮式波浪能发电装置,因其灵活机动,被称为海上移动充电宝。(g取10N/kg,海水密度取)
(1)“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉,以抵御超强台风,在下沉过程中,其底部受到海水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“南鲲号”质量为,其漂浮时受到的浮力是多少?排开海水的体积是多少?
(3)若拖船将“南鲲号”匀速直线拖移至54km外的某岛礁,用时3h,其移动速度是多少?若拖船对“南鲲号”的牵引力恒为,则牵引力做功的功率是多少?
【答案】(1)变大
(2)解: 因为漂浮在海水面上,所以受到的浮力:
F浮=G=mg=6×106kg×10N/kg=6×107N;
由F浮=ρgV排得:
排开海水的体积:
(3)解: 其移动速度:
牵引力做功的功率:
【解析】【解答】(1)“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉,则在下沉过程中,船底所在水的深度变大,根据p=ρ液gh可知,其底部受到海水的压强变大。
【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析底部受到水的压强变化;
(2)根据漂浮条件 F浮=G=mg 计算漂浮时船受到的浮力,根据阿基米德原理 计算排开海水的体积;
(3)根据 计算船的移动速度,根据P=Fv计算牵引力做功的功率。
一、选择题
1.(2023·山西)妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)( )
A.饺子在下沉的过程中,受到水的压强不变
B.饺子上浮过程中,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
【答案】C
【解析】【解答】A.饺子在下沉的过程中,深度不断增大,据液体压强公式p=ρ液gh可知,饺子受到水的压强不变,故A错误;
B.饺子上浮过程中,受到的浮力大于它所受的重力,故B错误;
C.根据阿基米德原理F浮=G排可知,饺子上浮过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力,故C正确;
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力等于它所受的重力,故D正确。
故选C。
【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析;
(2)(4)根据浮沉条件判断;
(3)根据阿基米德原理F浮=G排分析。
2.(2023·遂宁)为防止溺水事故的发生,老张研发出了如图所示的救生手环,并在观音湖进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下处未接触湖底,打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为的气囊,随后气囊将老张带出水面。已知老张的质量为,密度是,不计手环的质量和体积。,则下列说法正确的是( )
A.老张的体积是
B.下潜过程中,老张受到的浮力不断变大
C.气囊完全打开瞬间,老张受到的合力为
D.手环在水下深处时,受到水的压强是
【答案】C
【解析】【解答】A.根据题意可知,老张的体积为:,故A错误;
B.在下潜过程中,在浸没前,老张排开水的体积变大,由F浮=ρ水gV排知老张受到的浮力变大;完全浸没后,老张排开水的体积不变,由F浮=ρ水gV排知老张受到的浮力不变,故B错误;
C.老张的重力为:G=mg=63kg×10N/kg=630N;
气囊完全打开瞬间,老张和气囊浸没在水中受到总浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×(0.06m3+33×10-3m3)=930N,
老张受到的合力的大小是:F=F浮-G=930N-630N=300N,故C正确;
D.手环在水下5m深处时受到水的压强是:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa,故D错误。
故选C。
【分析】A.已知老张的质量和密度,根据公式计算他的体积;
B.分析下潜过程中老张排开水的体积变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断受到浮力的变化;
C.根据G=mg计算老张的重力,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算老张和气囊受到的总浮力,然后二者相减得到合力;
D.根据液体压强公式p=ρ水gh计算手环受到的压强。
3.(2023·巴中)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,如图所示。下列说法正确的是( )
A.漂浮的种子受到的浮力小于自身重力
B.种子下沉过程中受到的浮力大于自身重力
C.下沉过程中盐水对种子的压强变大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
【答案】C
【解析】【解答】A.漂浮的种子受到的浮力等于自身重力,故A错误;
B.种子下沉过程中受到的浮力小于自身重力,故B错误;
C.下沉过程中,种子的深度逐渐变大,根据p=ρ液gh可知,盐水对种子的压强变大,故C正确;
D.沉底的种子受到重力和支持力,还受到向上的浮力,故D错误。
故选C。
【分析】AB.根据浮沉条件判断;
C.根据液体压强公式p=ρ液gh分析判断;
D.对沉底的种子进行受力分析即可。
4.(2023·眉山)水平桌面上放置装有适量水的烧杯,A、B为两个材料相同且不吸水的小球,B球的体积是A球的2倍。先将A球放入烧杯中,溢出水的质量,如图甲所示;再放入B球,又溢出水的质量,如图乙所示。下列判断正确的是( )
①A球受到的浮力大小为
②B球受到的浮力大小为
③图甲中,放入A球前后,水对烧杯底部的压强相等
④图乙中,放入B球前后,烧杯对桌面的压力大小不变
A.①② B.①④ C.②④ D.③④
【答案】C
【解析】【解答】①根据题意可知,烧杯内装有适量的水,即可能水是不满的,那么放入A后水面先上升到杯口才会有水溢出,那么此时A排开水的质量大于30g,则它受到的浮力大于F浮=G排=0.03kg×10N/kg=0.3N,故①错误;
②放入B球时水是满的,则它受到的浮力F浮'=G排'=0.08kg×10N/kg=0.8N,故②正确;
③图甲中,放入A球前后,水面可能升高,根据p=ρ液gh可知,烧杯底部受到压强可能增大,故③错误;
④图乙中,放入B球后,它在水面漂浮,根据F浮=G排=GB可知,它排开水的重力等于它的重力,即相当于乙中装满水而没有B球。根据F=G总可知,烧杯对桌面的压力相等,故④正确。
那么正确的是②④。
故选C。
【分析】①注意分析是否能够确定A球排开水的质量就是30g;
②根据阿基米德原理F浮=G排计算;
③根据液体压强公式p=ρ液gh分析;
④根据F=G总分析判断。
5.(2023·甘孜)如图所示,盛有水的甲、乙两相同容器放在水平桌面上,体积相等的a、b两均匀实心物体静止在水中,此时两水面相平,则( )
A.物体a的密度较b的大
B.物体b受到的浮力较a的小
C.甲容器底部受到水的压力较乙的小
D.两容器底部受到水的压强相等
【答案】D
【解析】【解答】A.物体a在水中漂浮,则a的密度小于水的密度;物体b在水里悬浮,则b的密度等于水的密度,故A错误;
B.根据图片可知,排开水的体积VaCD.两个容器最后水面相平,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到水的压力相等。根据F=pS可知,容器底部受到水的压力相等,故C错误,D正确。
故选D。
【分析】A.根据浮沉条件比较物体密度大小;
B.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较浮力大小;
CD.根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小,再根据F=pS比较容器底部受到压力大小。
6.(2023·德阳)两个完全相同的烧杯中,分别盛有不同密度的液体,将同一物体先后放入甲、乙两杯中,当物体静止时,两个烧杯的液面相平,物体所处的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体密度比乙杯液体密度大
B.甲杯液体对容器底的压强比乙杯液体对容器底的压强大
C.甲杯中物体受到的浮力比乙杯中物体受到的浮力小
D.甲杯中的液体和物体受到的总重力比乙杯中的液体和物体受到的总重力小
【答案】D
【解析】【解答】AC.同一物体重力相同,在甲中为悬浮,乙中为漂浮,二者受到的浮力都等于重力,即浮力相等。排开液体的体积V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体甲的密度小于液体乙的密度,故A、C错误;
B.容器中液面相平,甲的密度小于乙的密度,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到的压强p甲D.根据图片可知,液面相平,即液体和物体浸入的体积之和相等。甲中物体浸入的体积大于乙中物体浸入的体积,则甲液体的体积小于乙液体的体积。根据G=ρVg可知,甲液体的重力小于乙液体的重力,而物体重力相等,则甲的总重力小于乙的总重力,故D正确。
故选D。
【分析】AC.首先根据漂浮条件比较浮力大小,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度大小;
B.根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强大小;
D.首先根据G=ρVg比较液体重力大小,再根据总重力大小即可。
7.(2023·泰州) 用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型不计进排气管体积,然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
【答案】D
【解析】【解答】A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力等于重力,故A错误;
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,则瓶内的水流出来,自身重力减小。此时浮力大于重力,则模型上浮,故B错误;
C.从瓶中抽气时,瓶内气压减小,外面的水进入瓶内,使其重力增大,那么模型会下沉。由于瓶子排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排可知,瓶子受到的浮力不变,故C错误;
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,先使瓶子下沉,此时需要增大重力,使浮力小于重力;到达规定位置后,再减小瓶内水量,使浮力等于重力从而实现悬浮,故D正确。
故选D。
【分析】(1)根据漂浮条件判断;
(2)分析模型内水量的变化,再根据浮沉条件判断;
(3)根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排分析浮力的变化;
(4)根据浮沉条件分析浮力和重力的大小关系即可。
二、多选题
8.(2023·盘锦中考) 水平桌面上放置甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装有体积相等的不同液体。将两个完全相同的瓶口扎有薄橡皮膜的空玻璃瓶竖直浸入两种液体中,使其均处于悬浮状态,此时乙容器液面低于甲容器液面,如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中玻璃瓶受到的浮力等于乙容器中玻璃瓶受到的浮力
B.甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度
C.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.甲容器底受到的液体压强小于乙容器底受到的液体压强
【答案】A,C,D
【解析】【解答】A.两瓶都悬浮在液体中,则两瓶受到的浮力都等于其重力。两瓶相同,则重力相等,所以两瓶受到的浮力大小相等,故A正确;
B.两瓶都悬浮在液体中,其受到的浮力大小相等,液体原来的体积相同,放入小瓶后,乙容器液面低于甲容器液面,所以乙容器中排开液体的体积小于甲容器中排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可知甲容器中液体密度小于乙容器中液体密度,故B错误;
C.液体原来的体积相同,且甲容器中液体密度小于乙容器中液体密度,根据m=ρV知甲容器中液体的质量小于乙容器中 液体的质量,由G=mg知甲容器中液体的重力小于乙容器中液体的重力,两瓶相同,其重力相等;两容器也相同,其重力 相等,由于容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的总重力,所以甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压 力,故C正确;
D.甲容器中液体的重力小于乙容器中液体的重力,且两瓶重力相等,即总重力相同,由于容器为圆柱形,所以对容器底的压力相同,由可知,甲容器底受到的液体压强小于