2026届中考备考-全国各地2025年中考物理真题分类汇编10《浮力及其应用》
一、选择题
1.(2025·淮安)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有两种不同的液体,将两个相同的物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是 ( )
A.A受到的浮力大于 B 受到的浮力
B.图甲中液体的密度大于图乙中液体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、两物体相同,所以重力相同,两物漂浮在水面上所以浮力等于重力,故AB受到的浮力相同,故A错误;
B、根据浮力公式可知,两物浮力相同,B排开液体的体积大,所以乙液体密度小,故B正确;
C、B排开液体较大,最终状态甲乙深度相同,所以原来乙液体的体积小,乙液体密度小,根据重力公式计算可知G=ρgv可知,乙液体的重力小,相同容器,相同物体,所以乙容器总重力较小,根据压强计算可知,乙对地面的压强小,故C错误;
D、两柱形容器,液面深度相同,乙液体密度小,根据P=ρgh可知,乙容器底部受到的液体的压强小,故D错误;
综上选B。
【分析】1、压强的计算公式:,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积;
2、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.(2025·淄博)项目化学习小组用小瓶做以下实验,下列有关说法错误的是( )
A.图甲,用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气,两瓶彼此远离
B.图乙,在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,垫上瓶子后拉力变小
C.图丙,将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大
D.图丁,装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,小瓶向下运动
【答案】A
【知识点】增大或减小摩擦的方法;增大压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 A、根据流体压强与流速的关系:流速越大的地方,压强越小。当用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气时,两瓶中间的空气流速变大,压强变小,而两瓶外侧的大气压不变,在大气压的作用下,两瓶会彼此靠近,而不是远离。所以选项A说法错误。
B、在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动时,木块受到的是滑动摩擦力。垫上瓶子后,变滑动为滚动,滚动摩擦力小于滑动摩擦力,所以拉力变小。选项B说法正确。
C、将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,瓶内空气被压缩,瓶内气压增大,而外界水的压强也增大,且水的压强增大的幅度更大,所以扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大。选项C说法正确。
D、装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,瓶内气压增大,将水压入小瓶中,小瓶的重力增大,当重力大于浮力时,小瓶向下运动。选项D说法正确。
综上选A。
【分析】 本题主要考查流体压强与流速的关系、减小摩擦力的方法、液体压强的特点以及物体的浮沉条件。需要逐一分析每个选项所涉及的物理原理。
3.(2025·宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、物体悬浮在水中,重力等于浮力,故A错误;
B、 将气球用细棒压入水底的过程 ,深度变大,根据P=ρgh计算可知,压强增加,故B错误;
C、 将气球用细棒压入水底的过程 , 气球受到水的压强增大,气球体积会变小, 根据F=ρgV计算可知浮力减小,故C错误;
D、 气球恰好悬浮在水中时F浮G,将气球用细棒压入水底,气球体积变小,浮力变小,即F浮<G,撤去细棒后,浮力小于重力,气球不会上浮, 故D正确。
综上选D。
【分析】 本题主要考查浮力相关知识,包括阿基米德原理、液体压强公式、浮力公式的应用,通过对每个选项进行分析判断其正确性。
4.(2025·西藏)如图所示,重力为G的长方体物块悬浮在水中,受到的浮力为F浮,上表面受到水的压强为p1,压力为F1;下表面受到水的压强为p2,压力为F2。下列选项正确的是
A.p1>p2 B.F1>F2 C.F浮=F1- F2 D.F浮=G
【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】据图可知,物体悬浮在水中,所以重力等于浮力,D正确,C错误,下表面在水中的深度大于上表面,所以下表面受到水的压强大于上表面,即 p2>p1,根据压强公式F=Ps计算可知 F1<F2,故AB错误。
综上选D。
【分析】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。
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。
5.(2025·淄博)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、甲樱桃属于漂浮状态,重力等于浮力,甲的密度小于水的密度,故A错误;
B、乙樱桃沉底,所以乙的重力大于浮力,乙的密度大于水的密度,体积相同,根据密度公式m=ρv计算可知m甲小于m乙,故B正确;
C、向水中加盐,水的密度增加,甲的密度此时盐水的密度,所以甲仍然漂浮,故C错误;
D、 向水中加盐 水的密度增加,根据P=ρgh计算可知,此时 盆底受到的液体压强变大,故D错误;
综上选B。
【分析】 本题主要考查物体的浮沉条件、阿基米德原理以及液体压强的相关知识。通过分析樱桃的浮沉状态,利用相关原理和公式来判断各选项的正误。
6.(2025·泰安)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为 乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为 F2;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为 F3。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知 下列说法中( )
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】B
【知识点】力的合成与应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】对甲和乙采用整体法受力分析可知,甲对桌面的压力为烧杯、水、铁块和木块的总重力,即,乙对桌面的压力为烧杯、水、铁块、以及铁球和拉力,即,水的密度大于木头的密度,所以,所以 ① 正确, ② 错误;
剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为 F3,采用整体法受力分析可知, ,所以④正确, ③ 错误。
综上选B。
【分析】 本题核心是利用浮力公式和受力平衡分析不同状态下物体的重力,进而比较烧杯对桌面的压力。关键在于明确“压力等于总重力”,并通过浮力与重力的关系推导各状态下压力的表达式。
受到浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排;
力的合成:同一方向上的力,同向相加,异向相减。
7.(2025·凉山) 《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高、二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】ABC、根据浮沉条件知,1号沉底,其密度大于液体的密度,而2、3、4漂浮,密度都小于液体的密度,根据漂浮时浮力等于重力,F浮=ρ水gV排=G=ρgV;
漂浮时如果物体的浸入的体积占总体积的比例越大,物体的密度就越接近液体的密度,即密度越大,ρ2>ρ3>ρ4;密度关系ρ1>ρ2>ρ3>ρ4;
根据G=mg=ρVg,已知密度关系,但不知道体积关系,故无法比较重力大小,
图中2号接近悬浮,密度在1、2之间,所以该海水为二等海水;故AB错误,C正确;
D、图中1号沉底,改盛四等海水,液体的密度更小,因而还是沉底,故排开液体的体积不变,但液体密度变小,根据阿基米德原理知,浮力减小,故D错误。
故答案为:C。
【分析】由图乙可知4个浮子在海水中的浮沉情况,根据浮沉分析其密度与液体密度关系解答;根据G=mg=ρVg比较重力,根据浮子的浮沉确定密度等级;根据阿基米德原理分析①号“浮子”所受浮力。
8.(2025·苏州)用柱形水槽、柱形塑料杯(含配重)、质量已知的砝码和水,可制作测量物体质量的装置.使用时,在竖直漂浮的塑料杯中放入待测物体,杯子仍竖直料林漂浮,根据制作好的标尺便可读出待测物体的质量。制作标尺时,通过在杯中放入砝码进行质量标注(杯子竖直漂浮)。如图所示,标注的方式有三种:
①在水槽外壁,用水面高度h1的变化标注;
②在塑料杯内壁,用杯子浸人水中的深度h2的变化标注;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度h3的变化标注。
若水槽和塑料杯的底面积分别为225cm2和85cm2,三种标尺上相同距离的刻线问对应的物体质量变化分别为 m1、 m2,和 m3。则
A. m1> m2> m3 B. m2> m1=m3
C. m1> m3= m2 D. m3> m1> m3
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理
【解析】【解答】 三种标尺上相同距离的刻线间对应的物体质量变化分别为Δm1、Δm2和Δm3。
假设相同距离的刻线间的距离为Δh;
在水槽外壁,标注刻度,△V排=S容Δh=225cm2×Δh;
根据阿基米德原理和浮力等于重力,ΔG=Δmg=ΔF浮=ρ水gΔV排;
物体的质量变化等于排开水的质量变化,
则△m1=ρ水△V排=ρ水×225cm2×Δh;
②在塑料杯内壁,用杯子浸入水中的深度变化标注;△V排2=S杯Δh=85cm2×Δh;
则△m2=ρ水△V排2=ρ水×85cm2×Δh;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度h3的变化标注,当塑料杯下行Δh时,液面会升高,且体积变化相等,即S杯Δh=(S容-S杯)L;
;
;
则△m3=ρ水△V排3=ρ水×136.6Δh;
则△m1>△m3>△m2。
故选C。
【分析】 要比较质量,需要分析重力,根据浮力秤是漂浮,浮力等于重力,因而质量的变化等于重力的变化,也等于浮力的变化,假设刻度的距离,根据所给的底面积计算排开液体的变化,根据阿基米德原理比较液体的重力与质量。
9.(2025·南充)如图甲所示, 一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小 F 与长度 L 的关系如图乙所示。下列选项正确的是 g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)
A.水对物块底部的压强为2000Pa B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N D.物块的密度为
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】 A.根据题意可知,物块底部的深度h=10cm=0.1m,
水对物块底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1=1000Pa,故A错误;
B.由图乙可知,当弹簧受力为0时,弹簧的长度为5cm,即弹簧的原长为5cm,故弹簧的原长为5cm,故B错误;
C.由图甲可知,此时弹簧的长度L=35cm-20cm=15cm,
此时弹簧的长度大于弹簧的原长,即弹簧被拉伸,所以此时弹簧受力物块对弹簧的拉力,根据力的相互作用可知,弹簧对物块有向上的拉力,故C错误;
D.弹簧的伸长量ΔL=15cm-5cm=10cm,
由图可知,当弹簧伸长5cm时,弹簧受到的拉力为10N,则当弹簧伸长10cm时,弹簧受力的拉力为F=20N,
根据力的相互作用可知,弹簧对物体的拉力F'=F=10N,
物块排开水的体积:V排=V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=10-3m3,
物块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
根据力的平衡条件可知,物块的重力:G=F'+F浮=20N+10N=30N,
由G=mg可知,物块可的质量:,
物块的密度:,故D正确。
故选D。
【分析】 A.根据题意可知物块底部的深度,根据p=ρ液gh求出水对物块底部的压强;
B.由图乙可知弹簧的原长;
C.由图甲可知此时弹簧的长度,据此可知弹力的方向;
D.由图甲可知弹簧的伸长量,由图乙可知弹簧受到的拉力大小,根据阿基米德原理求出物块受到的浮力,根据力的平衡条件求出物块的重力,根据G=mg求出物块的质量,根据密度公式求出物块的密度。
10.(2025·烟台) 如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,排开液体的体积增大,由F浮=ρ水gV排可得,所受浮力变大,
碗浸没水中,排开水的体积变小,由F浮=ρ水gV排可得,所受浮力变小,由于 碗里水的质量是缓慢均匀增加的,应该是线性关系,所以浮力先增大,后减小,最后不变,故只有D图符合题意。
故选D。
【分析】 分析出排开液体的体积的变化,根据阿基米德原理判断出沉底前的浮力变化;碗沉底后排开水的体积不变,根据阿基米德原理判断出受到浮力的变化。
11.(2025·成都) 在探究“影响浮力大小的因素”实验中,小明选用体积相同的实心金属块甲和乙,实验过程如图所示,他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与排开液体重力的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
【答案】D
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】 探究物体所受浮力与液体密度与排开体积有关,甲、乙两物体体积相同,排开液体的体积相同,液体的密度相同,而物体的密度不同的,比较弹簧测力计的示数的变化,故可探究物体所受浮力与物体密度的关系,故D符合题意,而ABC不合题意。
故选D。
【分析】根据题目描述和图片分析哪个因素不同即可。
12.(2025·广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为( 的实心均匀长方体物块M 相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F 随时间t的变化关系如图乙所示,t2~t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是
A.t为0时,水对容器底部的压强是
B.0~t1时间段, 力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
【答案】D
【知识点】速度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、 t为0时, 水深为0.4m,根据P=ρgh计算压强p= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=,故A错误;
B、t3之后,物体完全脱离水面,此时重力为4N,所以质量为0.4kg,根据密度公式计算M的体积,0~t1时间段, 物体完全浸没在水中,根据浮力公式计算可知此时浮力F=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,所以此时杆的力F=10N-4N=6N,故B错误;
C、物体完全脱离水面,水面下降的高度h=,根据P=ρgh计算可知ΔP=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=,故C错误;
D、t2时浮力等于重力,此时浮力为4N,根据浮力公式计算物体浸没体积V,物体底面积 40cm2。此时浸没的高度h=,物体完全脱离水面,水面下降的高度h‘,此时分析可知h‘=。所以物体向上运动的时间为10cm-4cm=6cm,根据速度公式计算可知物体的速度为1m/s。D正确。
综上选D。
【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。
5、速度的计算:公式为s=vt。
二、多选题
13.(2025·济南)如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质盘相同甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,a、b、c为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是
A.甲密度讨漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计a刻度线处表示的液体密度大于b刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计a刻度线处表示的液体密度小于乙密度计c刻度线处表示的液体密度
【答案】A,B,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、物体漂浮时,受到平衡力,重力等于浮力,故A正确;
B、密度计漂浮在水面上,浮力等于重力,a刻度线处排开液体的体积小,根据可知,浮力相同,排开液体的体积小,液体的密度大,所以a 刻度线处表示的液体密度大,故B错误;
C、 两密度计漂浮在同种液体中时 ,重力等于浮力,重力相同,所以浮力相同,排开液体的体积相同,故C错误;
D、甲乙密度相同质量相同,漂浮时,重力等于浮力,所以二者浮力相同,ac深度相同,甲的横截面积大,所以甲排开液体的体积大,根据可知,浮力相同,甲测量液体的密度小,故D正确。
综上选ABD。
【分析】 本题需结合密度计的工作原理(漂浮时浮力等于重力)、阿基米德原理以及排开液体体积与浸入深度的关系来分析各选项。
14.(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
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【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。
15.(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
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【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
16.(2025·甘孜)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力是 N。当舰船从海洋驶入长江时,它会 一些(选填“上浮”或“下沉”)。(g取)
【答案】;下沉
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据阿基米德原理可知,物体的排水量等于物体受到的浮力,即F浮=m排g=;驶入长江,江的密度小,船只漂浮,重力等于浮力,浮力不变,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,V排变大,将下沉。
【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。
17.(2025·无锡)2025年5月 18日,我国自主研制的大型水陆两栖飞机 AG600“鲲龙”批生产首架机成功完成验证任务,具备交付使用条件:AG600 最大起飞质量为 53.5t,若实施海上救援,以500km/h的速度飞行,3h到达事发海域,飞行距离为 km,漂浮在海面上时排开的海水的体积大约为 m3(海水密度取1.0×103kg/m3).执行灭火任务时,20s完成汲水12t,随后飞往火场灭火,若某次灭火需要用水 600t,取水点离火场44km,飞机以220km/h的速度飞行,从水点汲水开始计时,洒水用时不计,任务完成后重新回到取水点,共耗时 s.
【答案】1500;53.5;73000
【知识点】速度公式及其应用;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据速度公式计算可知 以500km/h的速度飞行,3h到达事发海域,飞行距离s=vt=500km/h×3h=1500km,漂浮时,重力等于浮力,所以飞机受到的浮力F=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=53.5×104N,所以排开液体的重力为53.5×104N,根据重力公式计算可知,排开液体的质量为53.5×103kg,根据密度公式计算排开液体的体积,飞到目的地时间t=,飞回取水点的时间也为720s,汲水时间为20s,所以总时间t=720s+720s+20s=1460s。
【分析】 本题综合考查路程、浮力与时间的计算,需熟练运用公式 s = v t 、 F 浮 = ρ V g 及时间分段分析,关键是明确各物理量的对应关系与单位转换。
18.(2025·陕西)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物块缓慢放入盛有水的杯中,如图-1所示,压力传感器的示数随物块浸入深度的变化关系如图-2所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况是 ,已知物块的质量为2.4,则物块的密度为 。剪断细线、当物块静止后压力传感器的示数为 N。(水的密度为,g取10)
【答案】先变大后不变;;58
【知识点】力作用的相互性;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】据图可知,压力传感器的实数先变大后变小,物体对水的压力和水对物体的浮力属于相互作用力,所以浮力的变化为先变大后不变,据图可知,物体收到的浮力F=54N-34N=20N,物体的体积,密度为,剪短绳子后,采用整体发分析,水、物体、杯子的总重力m=34N+24N=58N,即压力传感器示数为58N。
【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、根据密度公式计算m=ρv分析可知,体积相同是质量和密度成正比。
19.(2025·辽宁)如图,装有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,不计质量的弹簧悬挂一不吸水圆柱体,圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止。注水量为2.76kg且水没有溢出。已知:圆柱体高20cm、底面积100cm2,柱形容器底面积200cm2。容器中的水面与注水前相比升高了 cm,圆柱体的密度为 g/cm3。(,整个过程圆柱体始终未与容器壁接触)
【答案】19.6;0.73
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 (1)由圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止可知,在停止注水时,圆柱体上升8cm,
圆柱体下增加的水的体积Δ水=S容器h升=200cm2×8cm=1600cm3。
注水的体积,
容器中的水面与注水前相比升高了;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=19.6cm-8cm+3cm=14.6cm,
圆柱体漂浮,有G物=F浮,
ρ圆柱体S圆柱体h圆柱体g=ρ水gS圆柱体h,
ρ圆柱体×20cm=ρ水×14.6cm,
圆柱体的密度ρ圆柱体=0.73×10kg/m3=0.73g/cm3。
【分析】 (1)由圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止可知,在停止注水时,圆柱体上升8cm,由V=Sh得到圆柱体下增加的水的体积Δ水。由密度公式得到注水的体积,分别得到注水体积减去圆柱体下面增加的水的体积和容器的底面积与圆柱体的底面积之差,进而得到容器中的水面与注水前相比升高的值。
(2)先得到圆柱体浸入水中的深度,由圆柱体漂浮时G物=F浮,展开等式、代入数据得到圆柱体的密度。
20.(2025·黑龙江) 小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
【答案】0.5;0.6
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】因为木块漂浮在水面,受力平衡,则木块受到的浮力等于木块的重力:
F浮=G木=m木g=50×10-3kg×10N/kg=0.5N,
根据阿基米德原理可知,木块排开水的体积为:
;
木块的体积为:
;
木块的密度为:
。
故答案为:0.5;0.6。
【分析】(1)木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,根据F浮=G=mg求出木块受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理可求出木块排开水的体积和木块的体积,根据密度公式求出木块的密度。
21.(2025·齐齐哈尔) 某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 ;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知,,)
【答案】0.8;1
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 实心球的质量,
实心球的体积,
若将实心球投入足够多的酒精中,实心球的密度大于酒精密度,故静止时,物体在酒精中沉底,
故此时所受浮力为:F浮'=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1.0×10-4m3=0.8N;
实心球的密度小于盐水的密度,故在水中静止时,处于漂浮状态,则浮力等于重力,
故静止时物体受到的浮力为:F浮=G=1N。
【分析】知道物体的重力和密度,求得物体的质量和体积;
根据物体密度与酒精密度的关系判断出物体在酒精中的浮沉情况,根据阿基米德原理公式算出物体在酒精中的浮力;
将物体的密度和盐水的密度比较,根据物体的浮沉条件确定物体在盐水中的状态和受到的浮力。
22.(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
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;阿基米德原理
【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、实验探究题
23.(2025·天津市)请你运用掌握的实验技能解答下列问题。
(1)刻度尺使用:图中,测量某木块长度时,刻度尺放置正确的是 图;该木块的长度为 cm。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,应调节 ,使横梁平衡;在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针静止时如图乙所示,应调节 ,使横梁平衡。(两空均选填“平衡螺母”或“游码”)
(3)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为 N。
【答案】(1)乙;5.30
(2)平衡螺母;游码
(3)2
【知识点】质量的测量与天平的使用;长度及其测量;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)刻度尺使用时,有刻度的一边要紧靠被测物体,并且物体的一端要与零刻度线对齐,所以乙的放置方法正确;该木块的长度为5.30cm,应估读到分度值的下一位;
(2)把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针偏右,应调节平衡螺母使横梁平衡;
在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针偏左,说明左边重,此时不能再调平衡螺母,应调节游码使横梁平衡;
(3)弹簧测力计的分度值为0.2N,图甲的示数为4N,图乙的示数为2N,根据称重法测浮力F浮=G-F拉=4N-2N=2N。
【分析】 (1)使用刻度尺时,有刻度的一边要紧贴被测物体,物体的一端要与零刻度线对齐,读数时要估读到分度值的下一位;
(2)使用天平时,先将游码移动到标尺的零刻度处,如果此指针未在分度盘的正中间,应调节平衡螺母,使天平平衡,测量物体时,如果指针未在分度盘的中央,应调节游码;
(3)称重法测浮力:F浮=G-F拉。
24.(2025·齐齐哈尔) 小明在得出浸在液体中的物体受到的浮力大小跟物体本身因素无关的结论后,进一步探究“浮力的大小跟哪些因素有关”;
表一
实验次序 液体种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
(1)如图甲所示,小明将装有适量水的烧杯放在盘中,用手把空的饮料罐沿竖直方向逐渐按入水中。此过程中,手感受到饮料罐受到的浮力逐渐增大。小明通过分析现象提出猜想,浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的 有关。通过其他生活经验,小明还猜想浮力的大小可能跟液体密度有关;
(2)小明用图乙的实验装置进行实验。将盛有适量水的容器放置在桌面上,正确使用弹簧测力计,将一个长方体铝块(高为)用细线悬挂在弹簧测力计下。使铝块沿竖直方向逐渐下降,缓慢浸入水中。实验过程中,保持弹簧测力计的轴线与铝块的竖直轴线在同一直线上。获取触底前的多组实验数据并记录在表一中;
①分析实验数据可知,铝块受到的重力是 N,第2组实验中铝块受到的浮力是 N;
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浮力大小跟物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”);
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论: ;
(3)小明根据实验的初步结论,设计了用图丙所示装置测量某液体密度的方案:
①将3个空的相同厚底薄壁圆柱形玻璃容器(高为)放入足够深的水槽中,待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,测得容器A、B、C浸入水中的深度均为;
②向容器B、C中分别缓慢装入 (选填“质量”或“体积”)相等的某液体和水。待稳定后,容器A、B、C保持竖直静止,且未触底。测量容器B、C浸入水中的深度,将容器A、B、C浸入水中的深度记录在表二中;
③分析表二中的数据,通过计算可知,液体的密度 。
表二
容器 A B C
容器浸入水中的深度/cm 6 12 11
【答案】(1)体积
(2)2.7;0.5;无关;液体密度一定时,浮力的大小与物体浸在液体中的体积成正比
(3)体积;
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】 (1)根据图中浸入的深度在改变,同时浸入的体积也改变,故浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的体积有关。
(2)①根据没有浸入液体时,弹簧测力计的示数等于重力为2.7N;
根据称重法计算浮力知,第2组实验中铝块受到的浮力F浮=G-F=2.7N-2.2N=0.5N;
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浸入的深度改变,而拉力不变,说明浮力不变,故浮力大小跟物体浸入液体的深度无关;
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论:浸入的体积改变,拉力改变,浮力改变,深度变为2倍,浸入体积变为2倍,浮力分别是F浮=G-F=2.7N-2.2N=0.5N;
F'浮=G-F'=2.7N-1.7N=1N;
浮力变为了2倍,说明是正比关系,故说明液体密度一定时,浮力的大小与物体浸在液体中的体积成正比;
(3)利用浮力测液体密度时,根据浮力等于重力,相当于间接测量了液体的质量,因而控制体积相等;
根据浮沉条件知,增大浮力等于增大的液体的重力,G=F浮;
ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×S×(0.11m-0.06m);
ρ液gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×S×(0.12m-0.06m);
解得:ρ液=1.2ρ水=1.2×103kg/m3。
【分析】(1)根据图中浸入的体积不同分析;
(2)根据没有浸入液体时,弹簧测力计的示数等于重力,结合称重法计算浮力;
根据控制变量法分析数据得出结论;
(3)利用浮力测液体密度时,根据浮力等于重力,相当于间接测量了液体的质量,故需要控制体积不变;结合左侧数据分析。
25.(2025·扬州)小明发现冰块在不同饮料中熔化快慢不同,决定探究影响冰块熔化快慢的因素.
(1)相同的0℃的冰块在某液体中熔化得快,说明相同时间内,冰块在该液体中吸收的热量 (选填“多”或“少”).
(2)若将两个相同的0℃的冰块分别放入水和浓盐水中,所受浮力分别为F 、F盐水,与液体接触面积分别为S水、S盐水,则 F水 F盐水,S水 S块水.
(3)为探究冰块熔化快慢与接触面积的关系,下列两个方案,应选用方案 .
方案一:如图1、2,取两个相同的0℃的冰块,一块直接放入水中,另一块竖切成4 小块放入相同的水中,记录冰块完全熔化的时间分别为t1、t2.
方案二:如图3.4,在装满相同温度的水和浓盐水的玻璃杯中,分别放入相同的0℃的冰块,盖上杯盖使冰块保持浸没,记录冰块完全熔化的时间分别为t3、t4.
(4)①采用方案一进行实验,发现 ,得出的结论是 .
②采用方案二进行实验,发现 ,得出的结论是 .
(5)在用方案二进行实验前,小明根据“向积雪的公路上撒盐,盐能尽快地融雪”,预测冰块在浓盐水中熔化得更快.他的推理是否正确 ,请说明理由: .
【答案】(1)多
(2)=;>
(3)方案一
(4)冰块熔化的快慢和接触面积有关;冰块熔化的快慢和液体密度有关
(5)不正确;向雪地撒盐,降低了雪的熔点,而冰在盐水中熔化,需要吸热,盐水的温度不一定比冰的熔点高,盐水中的冰不一定熔化快
【知识点】熔化和凝固的温度—时间图象;熔化和凝固的探究实验;浮力大小的计算
【解析】【解答】探究影响冰块熔化快慢的因素时,
(1)冰熔化时,需要吸热,相同的冰放在不同液体中,熔化快慢不同,可知,在相同时间内,冰块熔化越快,则吸热越多;
(2)由于冰块相同,则重力相同,当冰在水中和盐水中漂浮时,根据二力平衡,受到的浮力等于冰的重力,则受到的浮力:F水=F盐水,根据F浮=ρ液gV排,盐水的密度比水的密度大,则排开盐水的体积比排开水的体积小,冰与盐水的接触面积比冰与水的接触面积小,则S水>S盐水;
(3)探究熔化快慢和接触面积的关系时,根据控制变量法,只改变接触面积,方案二中,冰块和液体的接触面积不同,但液体也不同,变量不唯一,方案一只改变了冰和水的接触面积,更合理;
(4)①利用方案一进行实验,当t2②方案二中,液体密度不同,熔化时间不同,可知,冰块的熔化快慢可能和液体密度有关;
(5)在雪地撒盐融雪,降低了雪的熔点,而冰在盐水中熔化,需要吸热,盐水的温度不一定比冰的熔点高,盐水中的冰不一定熔化快,可知预测冰块在浓盐水中熔化得更快是不正确的。
【分析】(1)固体熔化时,需要吸热,熔化越快,则吸收热量越多;
(2)相同的冰块重力相等,冰块漂浮时,受到的浮力等于重力,则在不同液体中漂浮,浮力相等;根据F浮=ρ液gV排,液体密度密度越大, 排开液体的体积越小,和液体的接触面积越小;
(3)探究冰熔化快慢和接触面积的关系,保持其他条件相同,只改变和液体的接触面积;
(4)在相同环境中,冰和液体的接触面积越大,熔化越快;在不同液体中,熔化快慢不同;
(5)雪地撒盐,可以降低雪的熔点,使雪更容易熔化,盐水的温度不一定高于冰的温度,盐水中的冰不一定熔化快。
26.(2025·北京市)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中h1、h2、h3、h4分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为ρ水,则待测酱油的密度ρ酱油= 。(用已知量和测量量表示)
【答案】
【知识点】液体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【解答】 假设容器的底面积为S,由图甲、乙可知,梨在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gS(h2-h1),
由图乙可知,梨漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,梨的重力G=F浮=ρ水gS(h2-h1),
假设酱油的密度为ρ酱油,由图丙、丁可知,梨在酱油中受到的浮力:F'浮=ρ水gV'排=ρ酱油gS(h4-h3),
由图丁可知,梨漂浮在酱油中,根据物体的浮沉条件可知,F'浮=G,
即ρ酱油gS(h4-h3)=ρ水gS(h2-h1),
解得:酱油的密度:。
【分析】 根据甲、乙两图,利用阿基米德原理求出梨在水中受到的浮力,根据物体的浮沉条件可知梨的重力;
由图丙、丁表示出梨在酱油中受到的浮力,根据物体的浮沉条件可知梨在水中和酱油中受到的浮力相等,据此解出酱油的密度。
27.(2025·泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使吸管重心降低、在液体中竖直 ,测试时将其放入密度为 1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm, 则盐水的密度为 g/cm3,发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故:
(2)于是, 他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计,测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样,老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是别: 用、表示);
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计,若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm, 则它在上述盐水中吃水深度为 cm. 若它在某种液体中的吃水深度为 15.0cm, 则这种液体的密度为 g/cm3.(以上结果保留两位小数)
【答案】(1)漂浮;1.05
(2)
(3)5.5;0.96
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 (1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直漂浮。
测试时将其放入密度为1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,根据漂浮的特点浮力等于重力,可知两次受到的浮力相同,
由阿基米德原理有:ρ水gl1S=ρ盐gl2S;
即ρ水l1=ρ盐l2;
则盐水的密度为。
(2)因密度计漂浮,密度计在两种液体中受到液体对它的浮力相等,
由阿基米德原理有ρ水gh水S'=ρ盐gh盐S';
可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是;
(3)图中密度计下面的圆柱体的体积为V=S1h1=4.0cm2×5.0cm=20cm3=20×10-6m3=2×10-5m3;
故在水中排开水的体积为V水=2×10-5m3+(10.5-5.0)×0.2×10-6m3=2.11×10-5m3------①
设它在上述盐水中吃水深度为l,类似得出在盐水中排开液体的体积为
V盐=2×10-5m3+(l-5.0)×0.2×10-6m3------②
因密度计在两种液体中漂浮,故受到液体对它的 浮力都等于重力,故浮力相等,
由阿基米德原理有ρ水gV水=ρ盐gV盐------③
因 ------④
由①②③④得出:l=5.5cm;
若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则排开这种液体的体积为
V液=2×10-5m3+(15.0-5.0)×0.2×10-6m3=2.2×10-5m3------⑤
根据阿基米德原理有ρ水gV水=ρ液gV液------⑥
由①⑤得:ρ液=0.96g/cm3
【分析】 (1)密度计是根据漂浮的特点工作的;根据漂浮的特点浮力等于重力,可知两次受到的浮力相同,由阿基米德原理得出盐水的密度;
(2)因密度计漂浮,由漂浮的特点回答,由阿基米德原理可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系;
(3)得出第三休密度计下面的圆柱体的体积,从而得出其在水中排开水的体积;设它在上述盐水中吃水深度为l,类似得出在盐水中排开液体的体积;因密度计在两种液体中受到的浮力相等,由阿基米德原理得出它在上述盐水中吃水深度;若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,得出排开这种液体的体积,根据阿基米德原理得出ρ液。
五、计算题
28.(2025·内蒙古)某同学想知道将船上的船锚抛入水中沉底后,会引起水面如何变化。他用玻璃杯和金属块模拟抛锚过程如下:先向底面积为( 的长方体水槽中注入0.2m深的水;将一个质量为3kg、底面积为的正方体金属块,放入水平放置的玻璃杯中,再将玻璃杯放入水槽中,玻璃杯漂浮在水面上静止,如图所示;然后将金属块从玻璃杯中取出放入水中沉底、待水面稳定后,分析水面变化。 (,整个过程中没有水溢出)求:
(1)注水后,水对水槽底部的压强;
(2)金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块放在玻璃杯中漂浮时和放入水中沉底后,水面高度的变化量。
【答案】(1)解: 长方体水槽中注入0.2m深的水 ,所以 水对水槽底部的压强 P=ρgh= 1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
(2)解: 正方体金属块 质量为3kg,重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N, 底面积为的正方体金属块 ,所以 对玻璃杯底部的压 强
(3)解:金属块沉底后,水面的高度为h=0.2m+;金属块在玻璃杯中漂浮,此时的浮力等于重力等于30N,根据F=ρ液gv排,计算,此时水面的高度为h1=0.2m+=0.23m,所以高度变化量为Δh=0.23m-0.21m= 0.02m。
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据P=ρgh计算 注水后,水对水槽底部的压强 ;
(2)金属块对玻璃杯的压力等于重力,受力面积为S,根据F=Ps计算可知金属块对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块沉底后,水面的高度为h;金属块漂浮时,浮力等于重力,浮力F=ρ液gv排,据此计算派开水的体积,进而计算水的高度h1,所以Δh=h1-h。
29.(2025·潍坊)如图甲所示,柱形容器的质量m0=0.2kg,底面积s=2×102m2,静置于水平桌面,其底部放置边长l=10cm的正方体物块。向容器中慢慢注人水,当水的深度h1=8cm时,物块与容器之间恰好无弹力,g取10N/kg,水的密度ρ水=1.0X103kg/m3 。
(1)求水的深度h1=8cm时,物块受到的浮力F浮=:
(2)求物块的密度ρ:
(3)求水的深度h2=4cm时,容器对桌面的压强p;
(4)若注水前,将物块用轻质弹簧悬挂,使物块与容器之间恰好无弹力,如图乙所示。已知该弹簧弹力大小F跟其伸长量(或压缩量)之间的关系如图丙所示,向容器中慢慢注人水,直到水面与物块上表面平齐,求水面与物块上表面平齐时水的深度h3。
【答案】(1)解: 水的深度h1=8cm时,物块排开水的体积V排=l2h1=(10ⅹ10-2m)2ⅹ8ⅹ10-2m=8ⅹ10-4m3
物块受到的浮力F浮=ρ水gV_排=1.0X103kg/m3 ⅹ10N/kgⅹ8ⅹ10-4m3=8N。
(2)解:水的深度h1=8cm时,物块受重力G物和浮力F浮
物块受力平衡G物=F浮=8N
物块的质量
物块的体积V=l3=(10ⅹ10-2m)3=1ⅹ10-3m3
物块的密度
(3)解:水的深度h2=4cm时,注入水的质量m水=ρ水(s-l2)h2=1.0X103kg/m3 ⅹ2ⅹ10-2m2-(10ⅹ10-2m)2]ⅹ4ⅹ10-2m=0.4kg
容器对桌面的压力F=(m+m水+m0)g=(0.8kg+0.4kg+0.2kg)ⅹ10N/kg=14N
容器对桌面的压强
(4)解:注水前,弹簧处于伸长状态,物块受到重力G物和弹簧的弹力F1
物块受力平衡F1=G物=8N
结合图丙可知,弹簧的伸长量x1=6cm
水面与物块上表面平齐,物块受到的浮力F'浮=ρ水gV=1.0X103kg/m3 ⅹ10N/kgⅹ1ⅹ10-3m3=10N
此时弹簧处于压缩状态,物块受到重力G物、浮力F'浮和弹簧的弹力F2
物块受力平衡G物+F2=F'浮
F2=F'浮-G物=10N-8N=2N
结合图丙可知,弹簧的压缩量x2=1.5cm
则水的深度h3=x1+x2+l=6cm+1.5cm+10cm=17.5cm
则水的深度h3=x1+x2+l=6cm+1.5cm+10cm=17.5cm
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)水的深度h1=8cm时,物块排开水的体积V排,根据F浮=ρ水gV排计算物块受到的浮力F浮;
(2)水的深度h1=8cm时,物块受重力G物等于浮力F浮,物块的质量,物块的体积V;所以物块的密度;
(3)水的深度h2时,注入水的质量m水=ρ水(s-l2)h2;容器对桌面的压力F=(m+m水+m0)g;根据压强公式计算容器对桌面的压强。
(4)注水前,弹簧处于伸长状态,物块受到重力G物等于弹簧的弹力F1;结合图丙可知,弹簧的伸长量x1;物块受到的浮力F'浮=ρ水gV;此时弹簧处于压缩状态,受力分析可知G物+F2=F'浮;弹簧的压缩量x2;水的深度h3=x1+x2+l。
30.(2025·武汉)“中国天眼”全称500米口径球面射电望远镜,是我国独立自主设计并建造的世界最大的单口径射电望远镜,如图甲所示,它的反射面是一个相当于35个足球场的“大锅”,由四千多片超薄三角形铝板组成,这些铝板通过下方的液压促动器能快速改变方向、精确定位。
(1)如图乙所示,若天体射向天眼反射面铝板的无线电波性质和光波类似,也沿直线传播,为了能将无线电波反射到接收装置所在的位置A,假设入射点位置不变,请画出这块铝板被促动器调整后的位置。(保留作图痕迹)
(2)如图丙所示,为了不压坏“锅面”,检修人员将自己悬挂在一个体积为230m3的氦气球下,并在肘部、膝关节等处佩戴扩大接触面积的缓冲垫,采用爬行的方式进行维护作业,这样保证他和“锅面”的接触面积至少有
①如果天眼周围空气的密度为 氦气球内氦气的密度为( ,那么氦气球受到的浮力为多少N
②体重为750N 的检修人员如果为了既能较自如地控制自己的动作,又不会将铝板压变形,要求他对水平“锅面”的压力在125~200N之间,而为了不损伤反射面,又要求他对水平“锅面”的压强不要超过2000Pa,那么检修人员在“锅底”水平铝板上作业时,悬挂在气球下方的配重、挂绳和气球外壳的重力最大为多少N 最小为多少N
【答案】(1)解:
(2)解:(1)氦气球受到的浮力 F浮=ρ空gV排=×10N/kg× 230m3=2760N.
(2)根据压强公式F=Ps可知,人对锅面的最大压力为F=2000Pa×900×10-4m2=180N,气球的重力G=ρV= ,对人进行受力分析,人受到向上的支持力,浮力,向下的重力,配重物体重力,则除去人其他物品的最大重力G=2760N+180N-750N-414N=1776N,最小配重为G‘=2760N+125N-750N-414N=1721N.
【知识点】作光的反射光路图;重力及其大小的计算;力的合成与应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)据图可知,入射光线,入射点和反射点,连接入射点和反射点为反射光线,法线为反射光线和入射光线的角平分线,据此做出法线,反射平面垂直法线,据此作图。
(2)根据浮力公式 F浮=ρ空gV排计算气球受到的浮力;根据密度公式计算气球的重力,对整体进行受力分析,可知人和配件受到向下的重力,向上的浮力和支持力,据此计算配件重力的范围。
31.(2025·青岛)小明为了自家花园用水方便,设计了一个自动储水水箱,其模型如图所示。底面积为,高为的浮体A(不吸水)通过一轻质细杆与力传感器相连,浮体A的底面与水箱底的距离为0.1m,柱形薄壁水箱的底面积为。当水箱内水位低于最低水位线a时,注水系统自动往水箱内注水;当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0;当水位到达最高水位线b时,注水系统停止注水。当水位位于a、b水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小均为。(,)求:
(1)浮体A的重力;
(2)当水位位于最低水位线a时,水对浮体A底面的压强;
(3)当水位位于最高水位线b时,水箱内水的质量。
【答案】(1)当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0,此时浮体A受到的重力和浮力大小相等、方向相反,是一对平衡力;此时浮体A排开水的体积
浮体A受到的浮力
浮体A的重力
(2)当水位位于a水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小为40N,此时浮体A的浮力小于重力,轻质细杆受到浮体A向下的拉力,大小为40N,浮体A受到的浮力
浮体A受到的浮力等于浮体上下底面受的压力差,浮体A上底面在水面上,上底面受的压力为0,因此水对浮体A底面的压力为
水对浮体A底面的压强
(3)当水位位于最高水位线b时,轻质细杆对力传感器的作用力大小40N,此时浮体A的浮力大于重力,轻质细杆受到浮体A向上的压力,大小为40N,浮体A受到的浮力
浮体A浸入液体的体积
浮体A浸入液体的长度
水箱内水的深度
水箱内水的体积
水箱内水的质量
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)利用阿基米德定律求浮力,再由重力和浮力相等求解;
(2)低水位线时,浮力小于重力杆对A产生向上的拉力,依据多力的平衡条件求浮力,进而确定压强的大小;
(3)高水位线时,浮力大于重力,再依据力的平衡条件求浮力,进而确定排开水的体积,求出水的实际体积,再由密度公式求水的质量。
六、综合题
32.(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
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【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。
七、科普阅读题
33.(2025·徐州)阅读短文,回答文后问题。
计时碗
时间的测量和记录是人类文明的重要一环。钟表发明之前,计时碗是古人使用的一种巧妙的计时工具:在碗底部中心打一个小孔,孔的直径比碗口直径小得多。把碗放到水池中的水面上,碗口向上。碗缓慢下沉,水从碗底小孔进入碗中;当碗口低于水面时,水从碗口大量进入碗中,碗快速下沉。从碗放到水面到碗口与水面齐平所用的时间基本固定不变,称为下沉时间,可以作为一个计时的标准。
为了探究计时碗下沉时间的影响因素,研究人员制作了一个圆筒形的计时碗,碗壁很薄,碗口直径为D,碗底中心小孔直径为d。如图a所示,从碗放在水面上开始计时,记录不同时间碗底下沉的距离,得到碗下沉过程中路程——时间关系图像如图b所示。
(1)制作计时碗时,所用材料的密度应比水的密度 。
(2)由路程—时间图像可以看出,碗在下沉的中间阶段做 运动。
(3)碗在下沉过程中,受到的一些阻力较小,可以忽略不计。在下沉的中间阶段,若水从小孔以流速v进入碗中,则碗下沉速度的表达式为: 。
(4)计时碗的下沉时间与哪些因素有关?请你列举一条: 。
【答案】(1)大
(2)匀速
(3)()2v
(4)小孔大小
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;物理常识;时间速度路程的图像分析
【解析】【解答】(1)根据题目分析可知,碗需要下沉,所以碗的密度应大于水的密度 ;
(2)碗在中间过程的速度时间曲线为倾斜直线,所以碗在做匀速直线运动。
(3) 水流入碗的体积等于碗排开液体的体积 ,即,所以;
(4)据表达式可知,下沉的速度和d有关,和小孔大小有关。
【分析】 1、物体漂浮或悬浮时,密度小于或等于液体密度;下沉时,密度大于液体密度。计时碗需下沉,因此所用材料的密度应比水的密度大。
2、 路程 - 时间图像中,匀速直线运动的图像是倾斜的直线(斜率表示速度)。观察图b,碗在下沉的中间阶段对应的s - t图像为倾斜直线,说明此阶段做匀速直线运动。
3、利用体积守恒,水流入碗的体积等于碗排开液体的体积,结合圆柱体积公式推导下沉速度;
4、 结合实验变量或生活常识,分析下沉时间的影响因素。
1 / 12026届中考备考-全国各地2025年中考物理真题分类汇编10《浮力及其应用》
一、选择题
1.(2025·淮安)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有两种不同的液体,将两个相同的物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是 ( )
A.A受到的浮力大于 B 受到的浮力
B.图甲中液体的密度大于图乙中液体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
2.(2025·淄博)项目化学习小组用小瓶做以下实验,下列有关说法错误的是( )
A.图甲,用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气,两瓶彼此远离
B.图乙,在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,垫上瓶子后拉力变小
C.图丙,将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大
D.图丁,装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,小瓶向下运动
3.(2025·宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
4.(2025·西藏)如图所示,重力为G的长方体物块悬浮在水中,受到的浮力为F浮,上表面受到水的压强为p1,压力为F1;下表面受到水的压强为p2,压力为F2。下列选项正确的是
A.p1>p2 B.F1>F2 C.F浮=F1- F2 D.F浮=G
5.(2025·淄博)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
6.(2025·泰安)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为 乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为 F2;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为 F3。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知 下列说法中( )
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
7.(2025·凉山) 《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高、二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
8.(2025·苏州)用柱形水槽、柱形塑料杯(含配重)、质量已知的砝码和水,可制作测量物体质量的装置.使用时,在竖直漂浮的塑料杯中放入待测物体,杯子仍竖直料林漂浮,根据制作好的标尺便可读出待测物体的质量。制作标尺时,通过在杯中放入砝码进行质量标注(杯子竖直漂浮)。如图所示,标注的方式有三种:
①在水槽外壁,用水面高度h1的变化标注;
②在塑料杯内壁,用杯子浸人水中的深度h2的变化标注;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度h3的变化标注。
若水槽和塑料杯的底面积分别为225cm2和85cm2,三种标尺上相同距离的刻线问对应的物体质量变化分别为 m1、 m2,和 m3。则
A. m1> m2> m3 B. m2> m1=m3
C. m1> m3= m2 D. m3> m1> m3
9.(2025·南充)如图甲所示, 一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小 F 与长度 L 的关系如图乙所示。下列选项正确的是 g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)
A.水对物块底部的压强为2000Pa B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N D.物块的密度为
10.(2025·烟台) 如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
A. B.
C. D.
11.(2025·成都) 在探究“影响浮力大小的因素”实验中,小明选用体积相同的实心金属块甲和乙,实验过程如图所示,他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与排开液体重力的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
12.(2025·广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为( 的实心均匀长方体物块M 相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F 随时间t的变化关系如图乙所示,t2~t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是
A.t为0时,水对容器底部的压强是
B.0~t1时间段, 力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
二、多选题
13.(2025·济南)如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质盘相同甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,a、b、c为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是
A.甲密度讨漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计a刻度线处表示的液体密度大于b刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计a刻度线处表示的液体密度小于乙密度计c刻度线处表示的液体密度
14.(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
15.(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
16.(2025·甘孜)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力是 N。当舰船从海洋驶入长江时,它会 一些(选填“上浮”或“下沉”)。(g取)
17.(2025·无锡)2025年5月 18日,我国自主研制的大型水陆两栖飞机 AG600“鲲龙”批生产首架机成功完成验证任务,具备交付使用条件:AG600 最大起飞质量为 53.5t,若实施海上救援,以500km/h的速度飞行,3h到达事发海域,飞行距离为 km,漂浮在海面上时排开的海水的体积大约为 m3(海水密度取1.0×103kg/m3).执行灭火任务时,20s完成汲水12t,随后飞往火场灭火,若某次灭火需要用水 600t,取水点离火场44km,飞机以220km/h的速度飞行,从水点汲水开始计时,洒水用时不计,任务完成后重新回到取水点,共耗时 s.
18.(2025·陕西)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物块缓慢放入盛有水的杯中,如图-1所示,压力传感器的示数随物块浸入深度的变化关系如图-2所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况是 ,已知物块的质量为2.4,则物块的密度为 。剪断细线、当物块静止后压力传感器的示数为 N。(水的密度为,g取10)
19.(2025·辽宁)如图,装有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,不计质量的弹簧悬挂一不吸水圆柱体,圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止。注水量为2.76kg且水没有溢出。已知:圆柱体高20cm、底面积100cm2,柱形容器底面积200cm2。容器中的水面与注水前相比升高了 cm,圆柱体的密度为 g/cm3。(,整个过程圆柱体始终未与容器壁接触)
20.(2025·黑龙江) 小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
21.(2025·齐齐哈尔) 某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 ;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知,,)
22.(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、实验探究题
23.(2025·天津市)请你运用掌握的实验技能解答下列问题。
(1)刻度尺使用:图中,测量某木块长度时,刻度尺放置正确的是 图;该木块的长度为 cm。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,应调节 ,使横梁平衡;在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针静止时如图乙所示,应调节 ,使横梁平衡。(两空均选填“平衡螺母”或“游码”)
(3)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为 N。
24.(2025·齐齐哈尔) 小明在得出浸在液体中的物体受到的浮力大小跟物体本身因素无关的结论后,进一步探究“浮力的大小跟哪些因素有关”;
表一
实验次序 液体种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
(1)如图甲所示,小明将装有适量水的烧杯放在盘中,用手把空的饮料罐沿竖直方向逐渐按入水中。此过程中,手感受到饮料罐受到的浮力逐渐增大。小明通过分析现象提出猜想,浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的 有关。通过其他生活经验,小明还猜想浮力的大小可能跟液体密度有关;
(2)小明用图乙的实验装置进行实验。将盛有适量水的容器放置在桌面上,正确使用弹簧测力计,将一个长方体铝块(高为)用细线悬挂在弹簧测力计下。使铝块沿竖直方向逐渐下降,缓慢浸入水中。实验过程中,保持弹簧测力计的轴线与铝块的竖直轴线在同一直线上。获取触底前的多组实验数据并记录在表一中;
①分析实验数据可知,铝块受到的重力是 N,第2组实验中铝块受到的浮力是 N;
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浮力大小跟物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”);
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论: ;
(3)小明根据实验的初步结论,设计了用图丙所示装置测量某液体密度的方案:
①将3个空的相同厚底薄壁圆柱形玻璃容器(高为)放入足够深的水槽中,待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,测得容器A、B、C浸入水中的深度均为;
②向容器B、C中分别缓慢装入 (选填“质量”或“体积”)相等的某液体和水。待稳定后,容器A、B、C保持竖直静止,且未触底。测量容器B、C浸入水中的深度,将容器A、B、C浸入水中的深度记录在表二中;
③分析表二中的数据,通过计算可知,液体的密度 。
表二
容器 A B C
容器浸入水中的深度/cm 6 12 11
25.(2025·扬州)小明发现冰块在不同饮料中熔化快慢不同,决定探究影响冰块熔化快慢的因素.
(1)相同的0℃的冰块在某液体中熔化得快,说明相同时间内,冰块在该液体中吸收的热量 (选填“多”或“少”).
(2)若将两个相同的0℃的冰块分别放入水和浓盐水中,所受浮力分别为F 、F盐水,与液体接触面积分别为S水、S盐水,则 F水 F盐水,S水 S块水.
(3)为探究冰块熔化快慢与接触面积的关系,下列两个方案,应选用方案 .
方案一:如图1、2,取两个相同的0℃的冰块,一块直接放入水中,另一块竖切成4 小块放入相同的水中,记录冰块完全熔化的时间分别为t1、t2.
方案二:如图3.4,在装满相同温度的水和浓盐水的玻璃杯中,分别放入相同的0℃的冰块,盖上杯盖使冰块保持浸没,记录冰块完全熔化的时间分别为t3、t4.
(4)①采用方案一进行实验,发现 ,得出的结论是 .
②采用方案二进行实验,发现 ,得出的结论是 .
(5)在用方案二进行实验前,小明根据“向积雪的公路上撒盐,盐能尽快地融雪”,预测冰块在浓盐水中熔化得更快.他的推理是否正确 ,请说明理由: .
26.(2025·北京市)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中h1、h2、h3、h4分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为ρ水,则待测酱油的密度ρ酱油= 。(用已知量和测量量表示)
27.(2025·泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使吸管重心降低、在液体中竖直 ,测试时将其放入密度为 1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm, 则盐水的密度为 g/cm3,发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故:
(2)于是, 他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计,测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样,老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是别: 用、表示);
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计,若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm, 则它在上述盐水中吃水深度为 cm. 若它在某种液体中的吃水深度为 15.0cm, 则这种液体的密度为 g/cm3.(以上结果保留两位小数)
五、计算题
28.(2025·内蒙古)某同学想知道将船上的船锚抛入水中沉底后,会引起水面如何变化。他用玻璃杯和金属块模拟抛锚过程如下:先向底面积为( 的长方体水槽中注入0.2m深的水;将一个质量为3kg、底面积为的正方体金属块,放入水平放置的玻璃杯中,再将玻璃杯放入水槽中,玻璃杯漂浮在水面上静止,如图所示;然后将金属块从玻璃杯中取出放入水中沉底、待水面稳定后,分析水面变化。 (,整个过程中没有水溢出)求:
(1)注水后,水对水槽底部的压强;
(2)金属块平放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块放在玻璃杯中漂浮时和放入水中沉底后,水面高度的变化量。
29.(2025·潍坊)如图甲所示,柱形容器的质量m0=0.2kg,底面积s=2×102m2,静置于水平桌面,其底部放置边长l=10cm的正方体物块。向容器中慢慢注人水,当水的深度h1=8cm时,物块与容器之间恰好无弹力,g取10N/kg,水的密度ρ水=1.0X103kg/m3 。
(1)求水的深度h1=8cm时,物块受到的浮力F浮=:
(2)求物块的密度ρ:
(3)求水的深度h2=4cm时,容器对桌面的压强p;
(4)若注水前,将物块用轻质弹簧悬挂,使物块与容器之间恰好无弹力,如图乙所示。已知该弹簧弹力大小F跟其伸长量(或压缩量)之间的关系如图丙所示,向容器中慢慢注人水,直到水面与物块上表面平齐,求水面与物块上表面平齐时水的深度h3。
30.(2025·武汉)“中国天眼”全称500米口径球面射电望远镜,是我国独立自主设计并建造的世界最大的单口径射电望远镜,如图甲所示,它的反射面是一个相当于35个足球场的“大锅”,由四千多片超薄三角形铝板组成,这些铝板通过下方的液压促动器能快速改变方向、精确定位。
(1)如图乙所示,若天体射向天眼反射面铝板的无线电波性质和光波类似,也沿直线传播,为了能将无线电波反射到接收装置所在的位置A,假设入射点位置不变,请画出这块铝板被促动器调整后的位置。(保留作图痕迹)
(2)如图丙所示,为了不压坏“锅面”,检修人员将自己悬挂在一个体积为230m3的氦气球下,并在肘部、膝关节等处佩戴扩大接触面积的缓冲垫,采用爬行的方式进行维护作业,这样保证他和“锅面”的接触面积至少有
①如果天眼周围空气的密度为 氦气球内氦气的密度为( ,那么氦气球受到的浮力为多少N
②体重为750N 的检修人员如果为了既能较自如地控制自己的动作,又不会将铝板压变形,要求他对水平“锅面”的压力在125~200N之间,而为了不损伤反射面,又要求他对水平“锅面”的压强不要超过2000Pa,那么检修人员在“锅底”水平铝板上作业时,悬挂在气球下方的配重、挂绳和气球外壳的重力最大为多少N 最小为多少N
31.(2025·青岛)小明为了自家花园用水方便,设计了一个自动储水水箱,其模型如图所示。底面积为,高为的浮体A(不吸水)通过一轻质细杆与力传感器相连,浮体A的底面与水箱底的距离为0.1m,柱形薄壁水箱的底面积为。当水箱内水位低于最低水位线a时,注水系统自动往水箱内注水;当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0;当水位到达最高水位线b时,注水系统停止注水。当水位位于a、b水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小均为。(,)求:
(1)浮体A的重力;
(2)当水位位于最低水位线a时,水对浮体A底面的压强;
(3)当水位位于最高水位线b时,水箱内水的质量。
六、综合题
32.(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,)
七、科普阅读题
33.(2025·徐州)阅读短文,回答文后问题。
计时碗
时间的测量和记录是人类文明的重要一环。钟表发明之前,计时碗是古人使用的一种巧妙的计时工具:在碗底部中心打一个小孔,孔的直径比碗口直径小得多。把碗放到水池中的水面上,碗口向上。碗缓慢下沉,水从碗底小孔进入碗中;当碗口低于水面时,水从碗口大量进入碗中,碗快速下沉。从碗放到水面到碗口与水面齐平所用的时间基本固定不变,称为下沉时间,可以作为一个计时的标准。
为了探究计时碗下沉时间的影响因素,研究人员制作了一个圆筒形的计时碗,碗壁很薄,碗口直径为D,碗底中心小孔直径为d。如图a所示,从碗放在水面上开始计时,记录不同时间碗底下沉的距离,得到碗下沉过程中路程——时间关系图像如图b所示。
(1)制作计时碗时,所用材料的密度应比水的密度 。
(2)由路程—时间图像可以看出,碗在下沉的中间阶段做 运动。
(3)碗在下沉过程中,受到的一些阻力较小,可以忽略不计。在下沉的中间阶段,若水从小孔以流速v进入碗中,则碗下沉速度的表达式为: 。
(4)计时碗的下沉时间与哪些因素有关?请你列举一条: 。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、两物体相同,所以重力相同,两物漂浮在水面上所以浮力等于重力,故AB受到的浮力相同,故A错误;
B、根据浮力公式可知,两物浮力相同,B排开液体的体积大,所以乙液体密度小,故B正确;
C、B排开液体较大,最终状态甲乙深度相同,所以原来乙液体的体积小,乙液体密度小,根据重力公式计算可知G=ρgv可知,乙液体的重力小,相同容器,相同物体,所以乙容器总重力较小,根据压强计算可知,乙对地面的压强小,故C错误;
D、两柱形容器,液面深度相同,乙液体密度小,根据P=ρgh可知,乙容器底部受到的液体的压强小,故D错误;
综上选B。
【分析】1、压强的计算公式:,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积;
2、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.【答案】A
【知识点】增大或减小摩擦的方法;增大压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 A、根据流体压强与流速的关系:流速越大的地方,压强越小。当用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气时,两瓶中间的空气流速变大,压强变小,而两瓶外侧的大气压不变,在大气压的作用下,两瓶会彼此靠近,而不是远离。所以选项A说法错误。
B、在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动时,木块受到的是滑动摩擦力。垫上瓶子后,变滑动为滚动,滚动摩擦力小于滑动摩擦力,所以拉力变小。选项B说法正确。
C、将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,瓶内空气被压缩,瓶内气压增大,而外界水的压强也增大,且水的压强增大的幅度更大,所以扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大。选项C说法正确。
D、装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,瓶内气压增大,将水压入小瓶中,小瓶的重力增大,当重力大于浮力时,小瓶向下运动。选项D说法正确。
综上选A。
【分析】 本题主要考查流体压强与流速的关系、减小摩擦力的方法、液体压强的特点以及物体的浮沉条件。需要逐一分析每个选项所涉及的物理原理。
3.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、物体悬浮在水中,重力等于浮力,故A错误;
B、 将气球用细棒压入水底的过程 ,深度变大,根据P=ρgh计算可知,压强增加,故B错误;
C、 将气球用细棒压入水底的过程 , 气球受到水的压强增大,气球体积会变小, 根据F=ρgV计算可知浮力减小,故C错误;
D、 气球恰好悬浮在水中时F浮G,将气球用细棒压入水底,气球体积变小,浮力变小,即F浮<G,撤去细棒后,浮力小于重力,气球不会上浮, 故D正确。
综上选D。
【分析】 本题主要考查浮力相关知识,包括阿基米德原理、液体压强公式、浮力公式的应用,通过对每个选项进行分析判断其正确性。
4.【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】据图可知,物体悬浮在水中,所以重力等于浮力,D正确,C错误,下表面在水中的深度大于上表面,所以下表面受到水的压强大于上表面,即 p2>p1,根据压强公式F=Ps计算可知 F1<F2,故AB错误。
综上选D。
【分析】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。
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。
5.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、甲樱桃属于漂浮状态,重力等于浮力,甲的密度小于水的密度,故A错误;
B、乙樱桃沉底,所以乙的重力大于浮力,乙的密度大于水的密度,体积相同,根据密度公式m=ρv计算可知m甲小于m乙,故B正确;
C、向水中加盐,水的密度增加,甲的密度此时盐水的密度,所以甲仍然漂浮,故C错误;
D、 向水中加盐 水的密度增加,根据P=ρgh计算可知,此时 盆底受到的液体压强变大,故D错误;
综上选B。
【分析】 本题主要考查物体的浮沉条件、阿基米德原理以及液体压强的相关知识。通过分析樱桃的浮沉状态,利用相关原理和公式来判断各选项的正误。
6.【答案】B
【知识点】力的合成与应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】对甲和乙采用整体法受力分析可知,甲对桌面的压力为烧杯、水、铁块和木块的总重力,即,乙对桌面的压力为烧杯、水、铁块、以及铁球和拉力,即,水的密度大于木头的密度,所以,所以 ① 正确, ② 错误;
剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为 F3,采用整体法受力分析可知, ,所以④正确, ③ 错误。
综上选B。
【分析】 本题核心是利用浮力公式和受力平衡分析不同状态下物体的重力,进而比较烧杯对桌面的压力。关键在于明确“压力等于总重力”,并通过浮力与重力的关系推导各状态下压力的表达式。
受到浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排;
力的合成:同一方向上的力,同向相加,异向相减。
7.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】ABC、根据浮沉条件知,1号沉底,其密度大于液体的密度,而2、3、4漂浮,密度都小于液体的密度,根据漂浮时浮力等于重力,F浮=ρ水gV排=G=ρgV;
漂浮时如果物体的浸入的体积占总体积的比例越大,物体的密度就越接近液体的密度,即密度越大,ρ2>ρ3>ρ4;密度关系ρ1>ρ2>ρ3>ρ4;
根据G=mg=ρVg,已知密度关系,但不知道体积关系,故无法比较重力大小,
图中2号接近悬浮,密度在1、2之间,所以该海水为二等海水;故AB错误,C正确;
D、图中1号沉底,改盛四等海水,液体的密度更小,因而还是沉底,故排开液体的体积不变,但液体密度变小,根据阿基米德原理知,浮力减小,故D错误。
故答案为:C。
【分析】由图乙可知4个浮子在海水中的浮沉情况,根据浮沉分析其密度与液体密度关系解答;根据G=mg=ρVg比较重力,根据浮子的浮沉确定密度等级;根据阿基米德原理分析①号“浮子”所受浮力。
8.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理
【解析】【解答】 三种标尺上相同距离的刻线间对应的物体质量变化分别为Δm1、Δm2和Δm3。
假设相同距离的刻线间的距离为Δh;
在水槽外壁,标注刻度,△V排=S容Δh=225cm2×Δh;
根据阿基米德原理和浮力等于重力,ΔG=Δmg=ΔF浮=ρ水gΔV排;
物体的质量变化等于排开水的质量变化,
则△m1=ρ水△V排=ρ水×225cm2×Δh;
②在塑料杯内壁,用杯子浸入水中的深度变化标注;△V排2=S杯Δh=85cm2×Δh;
则△m2=ρ水△V排2=ρ水×85cm2×Δh;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度h3的变化标注,当塑料杯下行Δh时,液面会升高,且体积变化相等,即S杯Δh=(S容-S杯)L;
;
;
则△m3=ρ水△V排3=ρ水×136.6Δh;
则△m1>△m3>△m2。
故选C。
【分析】 要比较质量,需要分析重力,根据浮力秤是漂浮,浮力等于重力,因而质量的变化等于重力的变化,也等于浮力的变化,假设刻度的距离,根据所给的底面积计算排开液体的变化,根据阿基米德原理比较液体的重力与质量。
9.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】 A.根据题意可知,物块底部的深度h=10cm=0.1m,
水对物块底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1=1000Pa,故A错误;
B.由图乙可知,当弹簧受力为0时,弹簧的长度为5cm,即弹簧的原长为5cm,故弹簧的原长为5cm,故B错误;
C.由图甲可知,此时弹簧的长度L=35cm-20cm=15cm,
此时弹簧的长度大于弹簧的原长,即弹簧被拉伸,所以此时弹簧受力物块对弹簧的拉力,根据力的相互作用可知,弹簧对物块有向上的拉力,故C错误;
D.弹簧的伸长量ΔL=15cm-5cm=10cm,
由图可知,当弹簧伸长5cm时,弹簧受到的拉力为10N,则当弹簧伸长10cm时,弹簧受力的拉力为F=20N,
根据力的相互作用可知,弹簧对物体的拉力F'=F=10N,
物块排开水的体积:V排=V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=10-3m3,
物块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
根据力的平衡条件可知,物块的重力:G=F'+F浮=20N+10N=30N,
由G=mg可知,物块可的质量:,
物块的密度:,故D正确。
故选D。
【分析】 A.根据题意可知物块底部的深度,根据p=ρ液gh求出水对物块底部的压强;
B.由图乙可知弹簧的原长;
C.由图甲可知此时弹簧的长度,据此可知弹力的方向;
D.由图甲可知弹簧的伸长量,由图乙可知弹簧受到的拉力大小,根据阿基米德原理求出物块受到的浮力,根据力的平衡条件求出物块的重力,根据G=mg求出物块的质量,根据密度公式求出物块的密度。
10.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,排开液体的体积增大,由F浮=ρ水gV排可得,所受浮力变大,
碗浸没水中,排开水的体积变小,由F浮=ρ水gV排可得,所受浮力变小,由于 碗里水的质量是缓慢均匀增加的,应该是线性关系,所以浮力先增大,后减小,最后不变,故只有D图符合题意。
故选D。
【分析】 分析出排开液体的体积的变化,根据阿基米德原理判断出沉底前的浮力变化;碗沉底后排开水的体积不变,根据阿基米德原理判断出受到浮力的变化。
11.【答案】D
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】 探究物体所受浮力与液体密度与排开体积有关,甲、乙两物体体积相同,排开液体的体积相同,液体的密度相同,而物体的密度不同的,比较弹簧测力计的示数的变化,故可探究物体所受浮力与物体密度的关系,故D符合题意,而ABC不合题意。
故选D。
【分析】根据题目描述和图片分析哪个因素不同即可。
12.【答案】D
【知识点】速度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、 t为0时, 水深为0.4m,根据P=ρgh计算压强p= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=,故A错误;
B、t3之后,物体完全脱离水面,此时重力为4N,所以质量为0.4kg,根据密度公式计算M的体积,0~t1时间段, 物体完全浸没在水中,根据浮力公式计算可知此时浮力F=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,所以此时杆的力F=10N-4N=6N,故B错误;
C、物体完全脱离水面,水面下降的高度h=,根据P=ρgh计算可知ΔP=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=,故C错误;
D、t2时浮力等于重力,此时浮力为4N,根据浮力公式计算物体浸没体积V,物体底面积 40cm2。此时浸没的高度h=,物体完全脱离水面,水面下降的高度h‘,此时分析可知h‘=。所以物体向上运动的时间为10cm-4cm=6cm,根据速度公式计算可知物体的速度为1m/s。D正确。
综上选D。
【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。
5、速度的计算:公式为s=vt。
13.【答案】A,B,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A、物体漂浮时,受到平衡力,重力等于浮力,故A正确;
B、密度计漂浮在水面上,浮力等于重力,a刻度线处排开液体的体积小,根据可知,浮力相同,排开液体的体积小,液体的密度大,所以a 刻度线处表示的液体密度大,故B错误;
C、 两密度计漂浮在同种液体中时 ,重力等于浮力,重力相同,所以浮力相同,排开液体的体积相同,故C错误;
D、甲乙密度相同质量相同,漂浮时,重力等于浮力,所以二者浮力相同,ac深度相同,甲的横截面积大,所以甲排开液体的体积大,根据可知,浮力相同,甲测量液体的密度小,故D正确。
综上选ABD。
【分析】 本题需结合密度计的工作原理(漂浮时浮力等于重力)、阿基米德原理以及排开液体体积与浸入深度的关系来分析各选项。
14.【答案】B,D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【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。
15.【答案】A,C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【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。
16.【答案】;下沉
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据阿基米德原理可知,物体的排水量等于物体受到的浮力,即F浮=m排g=;驶入长江,江的密度小,船只漂浮,重力等于浮力,浮力不变,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,V排变大,将下沉。
【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。
17.【答案】1500;53.5;73000
【知识点】速度公式及其应用;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据速度公式计算可知 以500km/h的速度飞行,3h到达事发海域,飞行距离s=vt=500km/h×3h=1500km,漂浮时,重力等于浮力,所以飞机受到的浮力F=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=53.5×104N,所以排开液体的重力为53.5×104N,根据重力公式计算可知,排开液体的质量为53.5×103kg,根据密度公式计算排开液体的体积,飞到目的地时间t=,飞回取水点的时间也为720s,汲水时间为20s,所以总时间t=720s+720s+20s=1460s。
【分析】 本题综合考查路程、浮力与时间的计算,需熟练运用公式 s = v t 、 F 浮 = ρ V g 及时间分段分析,关键是明确各物理量的对应关系与单位转换。
18.【答案】先变大后不变;;58
【知识点】力作用的相互性;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】据图可知,压力传感器的实数先变大后变小,物体对水的压力和水对物体的浮力属于相互作用力,所以浮力的变化为先变大后不变,据图可知,物体收到的浮力F=54N-34N=20N,物体的体积,密度为,剪短绳子后,采用整体发分析,水、物体、杯子的总重力m=34N+24N=58N,即压力传感器示数为58N。
【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、根据密度公式计算m=ρv分析可知,体积相同是质量和密度成正比。
19.【答案】19.6;0.73
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 (1)由圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止可知,在停止注水时,圆柱体上升8cm,
圆柱体下增加的水的体积Δ水=S容器h升=200cm2×8cm=1600cm3。
注水的体积,
容器中的水面与注水前相比升高了;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=19.6cm-8cm+3cm=14.6cm,
圆柱体漂浮,有G物=F浮,
ρ圆柱体S圆柱体h圆柱体g=ρ水gS圆柱体h,
ρ圆柱体×20cm=ρ水×14.6cm,
圆柱体的密度ρ圆柱体=0.73×10kg/m3=0.73g/cm3。
【分析】 (1)由圆柱体浸入水中3cm且处于静止状态,此时弹簧伸长量为8cm。现向柱形容器注水,注水过程中圆柱体缓慢上升,当弹簧恰好恢复原长时,停止注水,圆柱体静止可知,在停止注水时,圆柱体上升8cm,由V=Sh得到圆柱体下增加的水的体积Δ水。由密度公式得到注水的体积,分别得到注水体积减去圆柱体下面增加的水的体积和容器的底面积与圆柱体的底面积之差,进而得到容器中的水面与注水前相比升高的值。
(2)先得到圆柱体浸入水中的深度,由圆柱体漂浮时G物=F浮,展开等式、代入数据得到圆柱体的密度。
20.【答案】0.5;0.6
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】因为木块漂浮在水面,受力平衡,则木块受到的浮力等于木块的重力:
F浮=G木=m木g=50×10-3kg×10N/kg=0.5N,
根据阿基米德原理可知,木块排开水的体积为:
;
木块的体积为:
;
木块的密度为:
。
故答案为:0.5;0.6。
【分析】(1)木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,根据F浮=G=mg求出木块受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理可求出木块排开水的体积和木块的体积,根据密度公式求出木块的密度。
21.【答案】0.8;1
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 实心球的质量,
实心球的体积,
若将实心球投入足够多的酒精中,实心球的密度大于酒精密度,故静止时,物体在酒精中沉底,
故此时所受浮力为:F浮'=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1.0×10-4m3=0.8N;
实心球的密度小于盐水的密度,故在水中静止时,处于漂浮状态,则浮力等于重力,
故静止时物体受到的浮力为:F浮=G=1N。
【分析】知道物体的重力和密度,求得物体的质量和体积;
根据物体密度与酒精密度的关系判断出物体在酒精中的浮沉情况,根据阿基米德原理公式算出物体在酒精中的浮力;
将物体的密度和盐水的密度比较,根据物体的浮沉条件确定物体在盐水中的状态和受到的浮力。
22.【答案】1750;15.5
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;阿基米德原理
【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。
23.【答案】(1)乙;5.30
(2)平衡螺母;游码
(3)2
【知识点】质量的测量与天平的使用;长度及其测量;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)刻度尺使用时,有刻度的一边要紧靠被测物体,并且物体的一端要与零刻度线对齐,所以乙的放置方法正确;该木块的长度为5.30cm,应估读到分度值的下一位;
(2)把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针偏右,应调节平衡螺母使横梁平衡;
在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针偏左,说明左边重,此时不能再调平衡螺母,应调节游码使横梁平衡;
(3)弹簧测力计的分度值为0.2N,图甲的示数为4N,图乙的示数为2N,根据称重法测浮力F浮=G-F拉=4N-2N=2N。
【分析】 (1)使用刻度尺时,有刻度的一边要紧贴被测物体,物体的一端要与零刻度线对齐,读数时要估读到分度值的下一位;
(2)使用天平时,先将游码移动到标尺的零刻度处,如果此指针未在分度盘的正中间,应调节平衡螺母,使天平平衡,测量物体时,如果指针未在分度盘的中央,应调节游码;
(3)称重法测浮力:F浮=G-F拉。
24.【答案】(1)体积
(2)2.7;0.5;无关;液体密度一定时,浮力的大小与物体浸在液体中的体积成正比
(3)体积;
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】 (1)根据图中浸入的深度在改变,同时浸入的体积也改变,故浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的体积有关。
(2)①根据没有浸入液体时,弹簧测力计的示数等于重力为2.7N;
根据称重法计算浮力知,第2组实验中铝块受到的浮力F浮=G-F=2.7N-2.2N=0.5N;
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浸入的深度改变,而拉力不变,说明浮力不变,故浮力大小跟物体浸入液体的深度无关;
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论:浸入的体积改变,拉力改变,浮力改变,深度变为2倍,浸入体积变为2倍,浮力分别是F浮=G-F=2.7N-2.2N=0.5N;
F'浮=G-F'=2.7N-1.7N=1N;
浮力变为了2倍,说明是正比关系,故说明液体密度一定时,浮力的大小与物体浸在液体中的体积成正比;
(3)利用浮力测液体密度时,根据浮力等于重力,相当于间接测量了液体的质量,因而控制体积相等;
根据浮沉条件知,增大浮力等于增大的液体的重力,G=F浮;
ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×S×(0.11m-0.06m);
ρ液gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×S×(0.12m-0.06m);
解得:ρ液=1.2ρ水=1.2×103kg/m3。
【分析】(1)根据图中浸入的体积不同分析;
(2)根据没有浸入液体时,弹簧测力计的示数等于重力,结合称重法计算浮力;
根据控制变量法分析数据得出结论;
(3)利用浮力测液体密度时,根据浮力等于重力,相当于间接测量了液体的质量,故需要控制体积不变;结合左侧数据分析。
25.【答案】(1)多
(2)=;>
(3)方案一
(4)冰块熔化的快慢和接触面积有关;冰块熔化的快慢和液体密度有关
(5)不正确;向雪地撒盐,降低了雪的熔点,而冰在盐水中熔化,需要吸热,盐水的温度不一定比冰的熔点高,盐水中的冰不一定熔化快
【知识点】熔化和凝固的温度—时间图象;熔化和凝固的探究实验;浮力大小的计算
【解析】【解答】探究影响冰块熔化快慢的因素时,
(1)冰熔化时,需要吸热,相同的冰放在不同液体中,熔化快慢不同,可知,在相同时间内,冰块熔化越快,则吸热越多;
(2)由于冰块相同,则重力相同,当冰在水中和盐水中漂浮时,根据二力平衡,受到的浮力等于冰的重力,则受到的浮力:F水=F盐水,根据F浮=ρ液gV排,盐水的密度比水的密度大,则排开盐水的体积比排开水的体积小,冰与盐水的接触面积比冰与水的接触面积小,则S水>S盐水;
(3)探究熔化快慢和接触面积的关系时,根据控制变量法,只改变接触面积,方案二中,冰块和液体的接触面积不同,但液体也不同,变量不唯一,方案一只改变了冰和水的接触面积,更合理;
(4)①利用方案一进行实验,当t2②方案二中,液体密度不同,熔化时间不同,可知,冰块的熔化快慢可能和液体密度有关;
(5)在雪地撒盐融雪,降低了雪的熔点,而冰在盐水中熔化,需要吸热,盐水的温度不一定比冰的熔点高,盐水中的冰不一定熔化快,可知预测冰块在浓盐水中熔化得更快是不正确的。
【分析】(1)固体熔化时,需要吸热,熔化越快,则吸收热量越多;
(2)相同的冰块重力相等,冰块漂浮时,受到的浮力等于重力,则在不同液体中漂浮,浮力相等;根据F浮=ρ液gV排,液体密度密度越大, 排开液体的体积越小,和液体的接触面积越小;
(3)探究冰熔化快慢和接触面积的关系,保持其他条件相同,只改变和液体的接触面积;
(4)在相同环境中,冰和液体的接触面积越大,熔化越快;在不同液体中,熔化快慢不同;
(5)雪地撒盐,可以降低雪的熔点,使雪更容易熔化,盐水的温度不一定高于冰的温度,盐水中的冰不一定熔化快。
26.【答案】
【知识点】液体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【解答】 假设容器的底面积为S,由图甲、乙可知,梨在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gS(h2-h1),
由图乙可知,梨漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,梨的重力G=F浮=ρ水gS(h2-h1),
假设酱油的密度为ρ酱油,由图丙、丁可知,梨在酱油中受到的浮力:F'浮=ρ水gV'排=ρ酱油gS(h4-h3),
由图丁可知,梨漂浮在酱油中,根据物体的浮沉条件可知,F'浮=G,
即ρ酱油gS(h4-h3)=ρ水gS(h2-h1),
解得:酱油的密度:。
【分析】 根据甲、乙两图,利用阿基米德原理求出梨在水中受到的浮力,根据物体的浮沉条件可知梨的重力;
由图丙、丁表示出梨在酱油中受到的浮力,根据物体的浮沉条件可知梨在水中和酱油中受到的浮力相等,据此解出酱油的密度。
27.【答案】(1)漂浮;1.05
(2)
(3)5.5;0.96
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 (1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直漂浮。
测试时将其放入密度为1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,根据漂浮的特点浮力等于重力,可知两次受到的浮力相同,
由阿基米德原理有:ρ水gl1S=ρ盐gl2S;
即ρ水l1=ρ盐l2;
则盐水的密度为。
(2)因密度计漂浮,密度计在两种液体中受到液体对它的浮力相等,
由阿基米德原理有ρ水gh水S'=ρ盐gh盐S';
可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是;
(3)图中密度计下面的圆柱体的体积为V=S1h1=4.0cm2×5.0cm=20cm3=20×10-6m3=2×10-5m3;
故在水中排开水的体积为V水=2×10-5m3+(10.5-5.0)×0.2×10-6m3=2.11×10-5m3------①
设它在上述盐水中吃水深度为l,类似得出在盐水中排开液体的体积为
V盐=2×10-5m3+(l-5.0)×0.2×10-6m3------②
因密度计在两种液体中漂浮,故受到液体对它的 浮力都等于重力,故浮力相等,
由阿基米德原理有ρ水gV水=ρ盐gV盐------③
因 ------④
由①②③④得出:l=5.5cm;
若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则排开这种液体的体积为
V液=2×10-5m3+(15.0-5.0)×0.2×10-6m3=2.2×10-5m3------⑤
根据阿基米德原理有ρ水gV水=ρ液gV液------⑥
由①⑤得:ρ液=0.96g/cm3
【分析】 (1)密度计是根据漂浮的特点工作的;根据漂浮的特点浮力等于重力,可知两次受到的浮力相同,由阿基米德原理得出盐水的密度;
(2)因密度计漂浮,由漂浮的特点回答,由阿基米德原理可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系;
(3)得出第三休密度计下面的圆柱体的体积,从而得出其在水中排开水的体积;设它在上述盐水中吃水深度为l,类似得出在盐水中排开液体的体积;因密度计在两种液体中受到的浮力相等,由阿基米德原理得出它在上述盐水中吃水深度;若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,得出排开这种液体的体积,根据阿基米德原理得出ρ液。
28.【答案】(1)解: 长方体水槽中注入0.2m深的水 ,所以 水对水槽底部的压强 P=ρgh= 1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
(2)解: 正方体金属块 质量为3kg,重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N, 底面积为的正方体金属块 ,所以 对玻璃杯底部的压 强
(3)解:金属块沉底后,水面的高度为h=0.2m+;金属块在玻璃杯中漂浮,此时的浮力等于重力等于30N,根据F=ρ液gv排,计算,此时水面的高度为h1=0.2m+=0.23m,所以高度变化量为Δh=0.23m-0.21m= 0.02m。
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据P=ρgh计算 注水后,水对水槽底部的压强 ;
(2)金属块对玻璃杯的压力等于重力,受力面积为S,根据F=Ps计算可知金属块对玻璃杯底部的压强;
(3)金属块沉底后,水面的高度为h;金属块漂浮时,浮力等于重力,浮力F=ρ液gv排,据此计算派开水的体积,进而计算水的高度h1,所以Δh=h1-h。
29.【答案】(1)解: 水的深度h1=8cm时,物块排开水的体积V排=l2h1=(10ⅹ10-2m)2ⅹ8ⅹ10-2m=8ⅹ10-4m3
物块受到的浮力F浮=ρ水gV_排=1.0X103kg/m3 ⅹ10N/kgⅹ8ⅹ10-4m3=8N。
(2)解:水的深度h1=8cm时,物块受重力G物和浮力F浮
物块受力平衡G物=F浮=8N
物块的质量
物块的体积V=l3=(10ⅹ10-2m)3=1ⅹ10-3m3
物块的密度
(3)解:水的深度h2=4cm时,注入水的质量m水=ρ水(s-l2)h2=1.0X103kg/m3 ⅹ2ⅹ10-2m2-(10ⅹ10-2m)2]ⅹ4ⅹ10-2m=0.4kg
容器对桌面的压力F=(m+m水+m0)g=(0.8kg+0.4kg+0.2kg)ⅹ10N/kg=14N
容器对桌面的压强
(4)解:注水前,弹簧处于伸长状态,物块受到重力G物和弹簧的弹力F1
物块受力平衡F1=G物=8N
结合图丙可知,弹簧的伸长量x1=6cm
水面与物块上表面平齐,物块受到的浮力F'浮=ρ水gV=1.0X103kg/m3 ⅹ10N/kgⅹ1ⅹ10-3m3=10N
此时弹簧处于压缩状态,物块受到重力G物、浮力F'浮和弹簧的弹力F2
物块受力平衡G物+F2=F'浮
F2=F'浮-G物=10N-8N=2N
结合图丙可知,弹簧的压缩量x2=1.5cm
则水的深度h3=x1+x2+l=6cm+1.5cm+10cm=17.5cm
则水的深度h3=x1+x2+l=6cm+1.5cm+10cm=17.5cm
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)水的深度h1=8cm时,物块排开水的体积V排,根据F浮=ρ水gV排计算物块受到的浮力F浮;
(2)水的深度h1=8cm时,物块受重力G物等于浮力F浮,物块的质量,物块的体积V;所以物块的密度;
(3)水的深度h2时,注入水的质量m水=ρ水(s-l2)h2;容器对桌面的压力F=(m+m水+m0)g;根据压强公式计算容器对桌面的压强。
(4)注水前,弹簧处于伸长状态,物块受到重力G物等于弹簧的弹力F1;结合图丙可知,弹簧的伸长量x1;物块受到的浮力F'浮=ρ水gV;此时弹簧处于压缩状态,受力分析可知G物+F2=F'浮;弹簧的压缩量x2;水的深度h3=x1+x2+l。
30.【答案】(1)解:
(2)解:(1)氦气球受到的浮力 F浮=ρ空gV排=×10N/kg× 230m3=2760N.
(2)根据压强公式F=Ps可知,人对锅面的最大压力为F=2000Pa×900×10-4m2=180N,气球的重力G=ρV= ,对人进行受力分析,人受到向上的支持力,浮力,向下的重力,配重物体重力,则除去人其他物品的最大重力G=2760N+180N-750N-414N=1776N,最小配重为G‘=2760N+125N-750N-414N=1721N.
【知识点】作光的反射光路图;重力及其大小的计算;力的合成与应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)据图可知,入射光线,入射点和反射点,连接入射点和反射点为反射光线,法线为反射光线和入射光线的角平分线,据此做出法线,反射平面垂直法线,据此作图。
(2)根据浮力公式 F浮=ρ空gV排计算气球受到的浮力;根据密度公式计算气球的重力,对整体进行受力分析,可知人和配件受到向下的重力,向上的浮力和支持力,据此计算配件重力的范围。
31.【答案】(1)当水位到达0.6m时,轻质细杆对力传感器的作用力恰好为0,此时浮体A受到的重力和浮力大小相等、方向相反,是一对平衡力;此时浮体A排开水的体积
浮体A受到的浮力
浮体A的重力
(2)当水位位于a水位线时,轻质细杆对力传感器的作用力大小为40N,此时浮体A的浮力小于重力,轻质细杆受到浮体A向下的拉力,大小为40N,浮体A受到的浮力
浮体A受到的浮力等于浮体上下底面受的压力差,浮体A上底面在水面上,上底面受的压力为0,因此水对浮体A底面的压力为
水对浮体A底面的压强
(3)当水位位于最高水位线b时,轻质细杆对力传感器的作用力大小40N,此时浮体A的浮力大于重力,轻质细杆受到浮体A向上的压力,大小为40N,浮体A受到的浮力
浮体A浸入液体的体积
浮体A浸入液体的长度
水箱内水的深度
水箱内水的体积
水箱内水的质量
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)利用阿基米德定律求浮力,再由重力和浮力相等求解;
(2)低水位线时,浮力小于重力杆对A产生向上的拉力,依据多力的平衡条件求浮力,进而确定压强的大小;
(3)高水位线时,浮力大于重力,再依据力的平衡条件求浮力,进而确定排开水的体积,求出水的实际体积,再由密度公式求水的质量。
32.【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
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【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。
33.【答案】(1)大
(2)匀速
(3)()2v
(4)小孔大小
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;物理常识;时间速度路程的图像分析
【解析】【解答】(1)根据题目分析可知,碗需要下沉,所以碗的密度应大于水的密度 ;
(2)碗在中间过程的速度时间曲线为倾斜直线,所以碗在做匀速直线运动。
(3) 水流入碗的体积等于碗排开液体的体积 ,即,所以;
(4)据表达式可知,下沉的速度和d有关,和小孔大小有关。
【分析】 1、物体漂浮或悬浮时,密度小于或等于液体密度;下沉时,密度大于液体密度。计时碗需下沉,因此所用材料的密度应比水的密度大。
2、 路程 - 时间图像中,匀速直线运动的图像是倾斜的直线(斜率表示速度)。观察图b,碗在下沉的中间阶段对应的s - t图像为倾斜直线,说明此阶段做匀速直线运动。
3、利用体积守恒,水流入碗的体积等于碗排开液体的体积,结合圆柱体积公式推导下沉速度;
4、 结合实验变量或生活常识,分析下沉时间的影响因素。
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