考点七 浮力计算—2026年中考物理二轮复习高频考点突破试卷
一、计算题
1.如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知木块体积为,绳对木块的拉力为。求:
(1)此时木块受到的浮力是多大?
(2)木块的重力是多大?
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,此时木块露出的体积是多少?
2.体积为2×10-4米3的金属块浸没在水中。求:金属块受到的浮力F浮。
3.一轮船满载在长江内河航行时,排水量达7×103t,求:
(1)满载时船所受的浮力F浮;
(2)轮船排开水的体积V排.(g=10N/kg)
4.如图所示,水平桌面上放置一个圆台形容器,它的底面积为30cm2,不计容器底和侧壁的厚度。容器中盛有水,水面上静止漂浮一个木块,木块排开水的体积为1.0x10-4m3,水深为10cm,水和木块的总质量为0.5kg。求:
(1)木块受到重力。
(2)容器底部受到水的压力。
5.如图所示,将边长为10cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中。木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.6kg,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度。
6.质量为5.4kg的实心铝球,若将它浸没在水中,则铝球受到的浮力是多大 (g=10N/kg) (ρ铝=2.7×103kg/m3)
7.体积为5×10﹣3米3,密度为6×103千克/米3的物体浸没在水中,求:
(1)物体的质量m。
(2)物体受到的浮力F浮。
8.将体积为2×10﹣4米3的金属球浸没在水中,求:金属球受到的浮力F浮的大小。
9.将重为6N,边长为10cm的正方体物块A轻轻放入容器中,物块A静止于容器底部,其底部与容器底部不密合,如图所示。现逐渐向容器中倒入某种液体,当容器中的液体的深度时,容器底部受到液体的压强为300Pa.求:
(1)该液体的密度;
(2)当容器中的液体的深度时,正方体物块A对容器底部的压强;
(3)继续向容器中倒入该液体,当容器中的液体的深度时(液体未溢出),物块A受到的浮
10.总质量为230kg,体积为的科考潜水器,在水中竖直向下运动时受到水的阻力f与速度v的关系如下表,当潜水器在水中浸没时,由静止开始竖直向下运动。求:
速度v/(m/s) 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
阻力f(N) 220 260 300 340 380
(1)潜水器受到的浮力;
(2)在水面下30m处受到水的压强;
(3)潜水器竖直向下运动的最大速度。
11.如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以0.1m/s的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。图乙是绳子的拉力F随时间t变化的图像,水的密度为,g取10N/kg。问:
(1)金属块受到的重力是多少?
(2)浸没在水中时金属块受到的浮力大小是多少?
(3)金属块的密度为多少?
(4)金属块上表面刚好到达水面时,下表面受到水的压强是多少?
12.如图甲,2021年l1月8日,神舟十三号航天员乘组翟志刚、王亚平成功完成出舱全部既定任务,出舱活动取得圆满成功。为了出舱一刻,航天员们都要在地面上经历“魔鬼式训练”。其中模拟失重水槽训练是其中的一项必修课,模拟失重训练水槽的原理是:通过增减配重和漂浮器,使宇航员悬浮在水中,模拟失重环境的操作效应。如图乙所示,质量为75kg的宇航员,若所带配重及所着模拟宇航服质量为25kg,人自身的密度设为 。g取 。求:
(1)宇航员悬浮在水中时所受的浮力;
(2)宇航员排开水的体积;
(3)宇航员服手腕处有一面小镜子,航天员可以通过它随时察看自己身上的各种开关。当小镜子处于水面以下5m处受到的压强为多大?
13.一个气艇充入气体后的质量为1.5t,体积为1500m3。当装入多少货物时,气艇能够悬浮在空中?空气的密度为1.29kg/m3,g取10N/kg。
14. 游泳是小明同学喜欢的体育健身运动,小明的质量是,身体平均密度约等于水的密度,游泳时,为确保安全至少头部要露出水面,头部的体积约占身体总体积的。如图甲所示。
(1)小明游泳时,若某时刻脚背距离游泳池底面,距离水面,则此时他的脚背受到水的压强是多少?
(2)小明想利用所学的物理知识,自己用如图乙所示的空矿泉水瓶做一个如甲图所示中的“救生设备”,为了确保安全,制作“救生设备”至少需要多少个如图乙所示的空矿泉水瓶?不计空矿泉水瓶的质量和塑料的体积,净含量即矿泉水瓶的容积
15.如图所示,一个底面积为 200cm2,质量为1kg,深度足够深的薄壁圆柱形容器放在水平面上,容器内部有一个可开闭的阀门,容器内原装有21cm深的水。将重27N,高为 20cm,底面积为50cm2的不吸水长方体M用上端固定的细线悬挂着浸在水中,物体静止时有4/5的体积浸在水中。细绳能够承受的最大拉力为22N,打开阀门,水以每秒10cm3的速度流出当细绳断的瞬间,立刻关闭阀门。求:
(1)未放入物体M,容器对桌面压强是多少
(2)经过多少时间绳断
(3)绳断后,当物体静止时,水对容器底压强是多少
16.如图所示,正方体木块漂浮在水面上,有总体积的露出水面,不可伸长的悬线处于松弛状态。已知绳能承受的最大拉力为6N,木块边长为0.1m,容器底面积为0.03m2,容器底有一阀门K,求:
(1)木块漂浮时所受的浮力;
(2)打开阀门使水缓慢流出,当细绳断裂的一瞬间关闭阀门,此时木块排开水的体积为多少?
(3)在绳断后,木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与绳断的瞬间相比改变了多少?
17.我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。跃跃阅读资料后,制作了图中的装置,模拟深潜器在海水中的运动。物体甲、乙由一条细线连接放置于容器水中且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为。(取,,)。求:
(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小。
(2)乙物体所受浮力的大小。
(3)细线对甲物体拉力的大小。
答案解析部分
1.【答案】解:(1)(1)木块完全浸没,则排开水的体积;此时木块受到的浮力
;
(2)绳子断之前,处于静止状态,木块向上受到浮力大小等于木块的重力大小加绳子的拉力大小,故木块的重力
;
(3)绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,此时木块受到的浮力,此时木块排开水的体积
;此时木块露出的体积。
答:(1)木块受到的浮力是5N;
(2)木块的重力是3N;
(3)此时木块露出的体积是200cm3。
【解析】【分析】(1)木块完全浸没,排开水的体积,根据浮力公式计算此时木块受到的浮力;
(2)绳子断之前,木块处于静止状态,根据受力分析可知木块向上受到浮力大小,重力竖直向下,绳子沿着绳子方向,竖直向上,故木块的重力;
(3)木块漂浮在水面上时,此时木块受到的浮力等于重力,即;根据浮力公式计算木块排开水的体积;此时木块露出的体积。
2.【答案】金属块浸没在水中,排开水的体积等于金属块的体积,根据阿基米德原理可得,金属块受到的浮力为
【解析】【分析】计算F浮=ρ液gV排,计算物体受到浮力的大小。
3.【答案】(1)解:轮船的排水量m排=7×103t=7×106kg,
根据阿基米德原理可得,轮船所受浮力:
F浮=G排=m排g=7×106kg×10N/kg=7×107N
答:轮船受到的浮力为7×107N
(2)解:由F浮=ρ液gV排可知,轮船排开水的体积:V排=F浮/ρ水g==7×103m3
答:排开水的体积为7×103m3
【解析】【分析】(1)由漂浮条件F浮=G排=m排g计算浮力的大小;
(2)由阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算排开水的体积.
4.【答案】(1)解:根据浮力公式计算物体的浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg× 1.0x10-4m3 =1N,木块漂浮,所以浮力等于重力,即重力大小为1N.
(2)解:根据液体压强计算公式可计算水对容器底面的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg× 0.1m=1×103Pa,根据压强公式F=Ps计算容器底部受到的压力F=1×103Pa× 30×10-4m3=3N.
【解析】【分析】(1)物体漂浮表明浮力等于重力,根据F浮=ρ液gV排,计算物体受到浮力,进而计算物体的重力;
(2)根据P=ρgh计算物体水对容器底面的压强,结合F=Ps计算容器底部受到的压力。
5.【答案】(1)根据阿基米德原理可得木块所受的浮力
F浮=G排=m排g=0.6kg×10N/kg=6N
答:木块受到的浮力是6N;
(2)因为木块在水中漂浮,所以,木块的重力G=F浮=6N
则木块的质量
木块为正方体,所以木块的体积V=(0.1m)3=10-3m3
则木块的密度ρ木=
答:木块的密度为0.6×103kg/m3。
【解析】【分析】(1)阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积;
(2)当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力;结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
6.【答案】解:因为实心铝球浸没在水中,V排=V球= = =2×10-3m3;铝球受到的浮力:F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N。
【解析】【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
7.【答案】(1)解:由 可知m=ρV物=6×103kg/m3×5×10-3m2=30kg;
答:物体的质量为30kg;
(2)解:物体浸没在水中,V排=V物=5×10-3m3,
由阿基米德原理可知,物体受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m2×9.8N/kg×6×10-3m3=49N
答:物体受到的浮力为49N。
【解析】【分析】(1)由密度公式 计算物体的质量。
(2) 物体浸没在水中时,排开液体的体积等于物体自身的体积大小,即V排=V物,再根据阿基米德原理推导式即可求出物体受到的浮力F浮=ρ水gV排,此处需要注意的是g的数值在没特殊说明是应为9.8N/kg。
8.【答案】解:因为金属球浸没在水中,所以V排=V球=2×10-4 m3 ,
所以金属球受到的浮力是:F浮=ρ水 gV排=1.0×103 kg/m3 ×9.8N/kg×2×10-4 m3 =1.96N。
【解析】【分析】根据物体排开的液体的体积和液体密度计算浮力的大小.
9.【答案】(1)解: 当容器中的液体的深度,由容器底部受到液体的压强为300Pa可得
(2)解: 当容器中的液体的深度,物块A受到的浮力
当物块A静止时,物块A受到重力G、浮力及容器底部的支持力,三个力的关系为:,得,
而物块A对容器底部的压力与容器底部对物块A的支持力是一对相互作用力,其大小关系为,
故物块A对容器底部的压强
(3)解: 继续向容器中加入该液体,物块A浸入在液体中的体积增大,浮力也随之增大,由可得容器对物块A的支持力随之减小,当物块A受到的浮力等于重力时,容器对物块A的支持力为零,此时
此时物块A浸入液体中的深度
故当容器中的液体的深度为时,容器对物块A的支持力为零,此时
物块A在液体中处于漂浮状态,由漂浮条件可得
【解析】【分析】1) 据题可知,容器底部受到液体的压强为300Pa,根据P=ρgh可知
2) 当容器中的液体的深度,物块A受到的浮力
当物块A静止时,物块A受到重力G(向下)、浮力(向上)及容器底部的支持力(向上),得,
物块A对容器底部的压力与容器底部对物块A的支持力是一对相互作用力,所以,根据P=F/S可计算物块A对容器底部的压强
3) 继续向容器中加入该液体,物块A浸入在液体中的体积增大,浮力也随之增大,由可得容器对物块A的支持力随之减小,当物块A受到的浮力等于重力时,容器对物块A的支持力为零,此时,此时物块A浸入液体中的深度
当容器中的液体的深度为时,容器对物块A的支持力为零,此时物块A在液体中处于漂浮状态,由漂浮条件可得
10.【答案】解:(1)由于潜水器在水中浸没,则
所似潜水器受到的浮力为
(2) 在水面下30m处受到水的压强为
(3)潜水器在水中竖直向下运动时,受到重力、浮力和阻力的作用,当受力平衡时速度达到最大,则
潜水器受到的重力
则
由表中数据可知,当时,,所以潜水器竖直向下运动的最大速度为。
答:(1)潜水器受到的浮力是;
(2)在水面下30m处受到水的压强为;
(3)潜水器竖直向下运动的最大速度。
【解析】【分析】(1)根据F浮=ρ液gV排,可以计算浮力;
(2)根据p=ρgh,可以计算液体压强的大小;
(3)根据G=mg,计算物体的重力。
11.【答案】解:(1)由图可知,CD段拉力不变,表明物体完全露出水面,CD段物体完全露出水面,拉力等于物体的重力,所以金属块的重力为30N。
(2)根据称重法,浸没在水中时金属块受到的浮力为
(3)金属块的质量为
金属块的体积为
金属块的密度为
(4)由图可知,下表面的深度为
此时下表面的压强受到水的压强为
答:(1)金属块受到的重力是30N;
(2)浸没在水中时金属块受到的浮力大小是10N;
(3)金属块的密度为3×103kg/m3;
(4)金属块上表面刚好到达水面时下表面的压强受到水的压强为4×103Pa。
【解析】【分析】(1)AB段拉力不变,表明浮力不变,金属块完全在水下,BC段拉力变大,表明浮力变小,金属块排开水的体积减小,即金属块逐渐露出水面,CD段拉力不变,表明金属块完全露出水面;CD段金属块完全露出水面,只受重力和拉力的作用,根据二力平衡条件可知金属块的重力;
(2) 根据称重法求出浸没在水中时金属块受到的浮力;
(3)根据G=mg求出金属块的质量,根据阿基米德原理求出金属块的体积,根据密度公式求出金属块的密度。
12.【答案】(1)解:宇航员悬浮在水中,所以受到的浮力为
答:宇航员悬浮在水中时所受的浮力为1000N;
(2)解:根据阿基米德原理 可知,宇航员排开水的体积为
答:宇航员排开水的体积为 ;
(3)解:小镜子处于水面以下5m处受到的压强为
答:小镜子处于水面以下5m处受到的压强为 。
【解析】【分析】(1)利用浮沉条件可知宇航员悬浮在水中受到的浮力。
(2)根据阿基米德原理 可知宇航员排开水的体积。
(3)利用p=ρgh求得小镜子处于水面以下5m处受到的压强。
13.【答案】解:飞艇在空气中所受浮力为F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3 ×1.5×103 m3 ×10N/kg=1.935×104 N
因为气艇在空中悬浮,所以F浮=G飞艇+G货
则装入货物的重力G货=F浮-G飞艇=1.935×104 N-1.5×103 kg×10N/kg =4.35 ×103N
由G=mg可知
答:当装入435 kg货物时,气艇能够悬浮在空中
【解析】【分析】根据F浮=ρ空气gV排,求出浮力;根据物体浮沉条件,悬浮时,G货=F浮-G飞艇;根据G=mg,求出质量。
14.【答案】(1)解: 小明的脚背受到水的压强:;
答:此时他的脚背受到水的压强是;
(2)解:小明的重力:,
根据物体浮沉条件可知,为确保安全至少头部要露出水面,其所受浮力至少应等于自身的重力,
则小明和“救生设备”浸入的总体积:,
小明的体积:,
则小明头部的体积:,
需要如图丙所示的空矿泉水瓶个数:个。
答:为了确保安全,制作“救生设备”至少需要个如图丙所示的空矿泉水瓶。
【解析】【分析】(1)根据p=ρgh,计算液体压强的大小;
(2)根据G=mg,计算物体的重力;根据,计算排开液体的体积;根据,计算物体的体积;根据人的体积和最大的排开水的体积关系,计算所需矿泉水瓶的个数。
15.【答案】(1)解: 未放入物体M, 容器的重力为1kg×10N/kg=10N,水的重力G水=103kg/m3×10N/kg×4200×10-6m3=42N,所以总重力为52N,底面积为200cm2,根据压强公式计算可知 容器对桌面压强
(2)解:M的重力为27N,绳子最大拉力为22N,所以当受到的浮力小于5N,绳子断裂,根据浮力公式计算绳子断裂时,物体浸没的体积V=,浸没的深度,此时物体浸没的深度为16cm,所以当液体深度下降6cm,绳子恰好断裂,液体的体积V=, 水以每秒10cm3的速度流出 ,所以时间t=
(3)解: 绳断后,当物体沉底,分析可知排水体积等于本身体积,即1000cm3=10-3m3,水的体积为3.3×10-3m3此时水的高度h=,根据压强公式计算可知 水对容器底压强 P=103kg/m3×10N/kg×2.15×10-1m=2150Pa。
【解析】【分析】(1) 未放入物体M, 根据重力公式计算容器和水的重力,进而计算总重,底面积为200cm2,根据压强公式计算可知 容器对桌面压强;
(2)M的重力为27N,绳子最大拉力为22N,所以当受到的浮力小于5N,绳子断裂,根据浮力公式计算绳子断裂时物体浸没的体积,进而计算浸没的深度,此时物体浸没的深度为16cm,分析液体深度下降的高度h,绳子恰好断裂,液体的体积V=hs, 水以每秒10cm3的速度流出 ,所以液体排水时间t=;
(3)绳断后,当物体沉底,排水体积等于本身体积,即1000cm3=10-3m3,水的体积为3.3×10-3m3此时水的高度h=,根据压强公式计算P=ρgh计算 水对容器底压强。
16.【答案】(1)解: 物体的体积V物=(0.1m)3=10-3m3
木块漂浮时所受的浮力
答:木块漂浮时所受的浮力为8N;
(2)解: 对物体进行受力分析,放水前G=F拉+F浮1
放水后G=F拉+F浮2
根据题意可知F浮2=2N。根据阿基米德原理,打开阀门使水缓慢流出,当细绳断裂的一瞬间关闭阀门,此时木块排开水的体积
答:打开阀门使水缓慢流出,当细绳断裂的一瞬间关闭阀门,此时木块排开水的体积为2×10-4m3;
(3)解: 绳断时,水面下降的高度为Δh1,由题意知
V排2=S2h2
S2=0.1m×0.1m=0.01m2
解得
故Δh1=0.08m-0.02m=0.06m
木块再次漂浮时,增加排开的体积ΔV=0.01m2×0.06m=6×10-4m
且
ΔV=SΔh2
最终Δh3=Δh1-Δh2=0.06m-0.02m=0.04m
容器底受到水的压强与绳断的瞬间相比改变了Δp=ρgΔh3=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
答:在绳断后,木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与绳断的瞬间相比改变了400Pa。
【解析】【分析】(1)首先根据V物=L3计算物体的体积,再根据 计算木块漂浮时受到的浮力。
(2)对这个物体放水前和放水后进行受力分析,列出平衡关系式,从而计算出放水后物体受到的浮力 F浮2 ,接下来根据 计算此时木块排开水的体积。
(3) 根据浮沉条件,计算出容器内绳子断裂顺序水的高度变化量,然后根据液体压强公式p=ρ液gh计算容器底部水的压强的变化量即可。
17.【答案】(1)海水对深潜器的压强
(2)物体乙浸没在水中 ,排开水的体积等于物体的体积
乙所受浮力
(3)物体乙的重力
乙静止时,由力的平衡条件可知,细线对乙物体拉力的大小
细线对甲物体拉力等于细线对乙物体拉力的大小
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh计算海水对深潜器的压强;
(2)物体乙完全浸没在水中,它排开水的体积等于自身体积,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算乙受到的浮力。
(3)首先根据G乙=m乙g计算物体乙的重力,再根据二力平衡的知识F拉乙=G乙-F浮计算细线对乙物体拉力的大小,最后根据相互作用力的原理计算细线对甲物体拉力的大小。
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