内容正文:
物理
1
模块四 力学
大单元二 质量 密度 压强 浮力
命题点6 浮力
2
考向1 浮力 与浮力有关的受力分析与判断
第1题图
1.[2023陕西]如图,是我国055型万吨级驱逐舰“延安”号.
该舰满载时,排水量约12 000吨,吃水深度6.6 m .下列说
法正确的是( )
A. 排水量指的是舰船满载时排开水的重力
B. “延安”号漂浮在海面上,所受重力小于浮力
C. “延安”号漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D. “延安”号不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流
体流速越大,压强越大
√
3
第2题图
2.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵
头,水堵头____水的压力,______水的浮力.
(均填“受”或“不受”)
受
不受
3.一个正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15 N
压力,下表面受到20 N压力,则铁块受到浮力是___N ;当铁块下沉到某
位置时,上表面受到的压力增大至20 N,下表面受到的压力是____N ,
此时铁块上、下表面的压力差是___N .
5
25
5
4
考向2 阿基米德原理的理解与计算[2024.21(二)]
4.[2024成都]小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自
己的体重、自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3 )、空气的密度
(约为1.3 kg/m3 ).则空气对小李的浮力大小约为( )
A. 0.006 N B. 0.6 N C. 60 N D. 600 N
√
5
第5题图
5.[2024河南]宋朝的怀丙利用浮船打捞铁
牛,展现了我国古人的智慧.如图为打捞
过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装
满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上
的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船
A. F甲=F乙=F丙 B. F甲>F乙>F丙
C. F甲=F乙>F丙 D. F甲<F乙<F丙
划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸.船在图中甲、乙、丙三
个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙 ,下列判断正确的是( )
√
6
6.桥墩浸在水面下的体积为10 m3,桥墩所受的浮力为___N.一个重2 N 的小
瓷碗漂浮在水盆中,它的下表面受到水的压力为___N ,将小瓷碗没入水中
(盆中的水没有溢出),盆中的水面将______(填“升高”“不变”或“降
低”).
0
2
降低
7.[2023本溪辽阳葫芦岛节选]我国某型号核潜艇在海面漂浮时排开海水的
质量为7 000 t,它所受到的浮力为_______N,在海面下5 m 处受到海水的压
强为_______Pa.(g取10 N/kg,ρ海水取1.0×103 kg/m3)
7×107
5×104
7
若不考虑海水密度随深度的变化,则该核潜艇在浸没后继续下
潜的过程中,受到的压强____,受到的浮力______(两空均填“变大”“变
小”或“不变”).当向潜艇充入2×106 kg海水后潜艇悬浮在100 m 深的海水中,
此时潜艇受到的浮力是_______N .
变大
不变
9×107
8
第8题图
8.教材素材题[2024沈阳三模]在物理课
“造船比赛”中,如图甲所示,小明用质量
为20 g 的橡皮泥做成的船能漂浮在水面上,
此时橡皮泥排开水的质量是 ____g .如图
乙所示,若向橡皮泥做成的船中装入重物,
20
变大
变大
橡皮泥做成的船仍然漂浮在水中,与甲图比较,乙图承载重物的橡皮泥船
所受浮力______,“船底”受到水的压强______. (后两空均填“变大”变小”
或“不变”)
9
[多选]小明将质量相同的两块橡皮泥分别捏成A、B 两条
小船,使它们能漂浮在水面,向两条小船上装载重物测试承载量,测得B 船的承
载量更大.下列说法正确的是( )
A. 空船漂浮时,两船受到的浮力相等
B. 满载时,B 船排水体积更大
C. 满载时,B船底部受到水的压强一定比A 船大
D. 若将A 船放到盐水中漂浮,小船的承载量不变
√
√
10
9.[2024鞍山模拟][多选]水平桌面上的大烧杯内装有水,轻轻放入一个
小球后,从烧杯中溢出200 g的水(g取10 N/kg) ,则下列判断中正确的是
( )
A. 小球所受浮力可能等于2 N B. 小球的质量可能小于200 g
C. 小球的体积一定等于200 cm3 D. 水对烧杯底的压强可能增大
√
√
11
【解析】假设大烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,小球所受浮力
F浮=G排=m排g=0.2 kg×10 N/kg=2 N,因为F浮=G排=m排g=G球=m球g ,小球
的质量m球=m排=200 g ,排开水的体积
.放入小球后水深不变,对容器底的
压强不变.假设大烧杯原来装满水,小球沉入水底,小球所受浮力
F浮=G排=m排g=0.2 kg×10 N/kg=2 N,F浮=G排=m排g<G球=m球g ,小球的质
量m球>m排=200 g,排开水的体积 .放
入小球后水深不变,对容器底的压强不变.故A正确,B、C错误;假设大烧
杯原来没有装满水,放入小球后,水面上升,根据p =ρgh 知,水对烧杯
底的压强增大.故D正确.故选AD .
12
第10题图
10.[2024福建]质量为m0 的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图
甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压
入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为m1、m2、m3 ,不计细针
体积.下列判断正确的是( )
A. 甲图中,水对杯底的压力为(m1−m0)g
B. 乙图中,草莓的质量为m2−m1−m0
C. 丙图中,草莓排开水的体积为
D. 丙图中,细针对草莓的压力为(m3−m2−m0)g
√
13
【解析】甲图中,水的重力G=m水g=(m1−m0)g ,由于容器开口大,底部小,水对杯底的
压力小于水的重力,即水对杯底的压力小于(m1−m0)g ,
故A错误;乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数可得,
草莓的质量m草莓=m2−m1 ,故B错误;丙图中,草莓
被细针压入水中,根据甲、丙示数可得,草莓排开水的
质量m排=m3−m1 ,草莓排开水的体积 ,故C正确;草莓受到的浮力
F浮=G排=m排g=(m3−m1)g ,草莓受到的重力G草莓=m草莓g=(m2−m1)g ,此时草莓受到竖直向
上的浮力和竖直向下的重力、压力的作用,处于静止状态,由力的平衡条件可得,
细针对草莓的压力F=F浮−G草莓=(m3−m1)g−(m2−m1)g=(m3−m2)g ,故D错误.故选C.
第10题图
14
第11题图
11.如图甲所示,弹簧测力计下挂一长方体物体,将
物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓
缓下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是弹簧测力
计示数F与物体下降高度h 变化关系的图像,则物体
的重力是___N ,物体刚浸没时下表面到水面的距离
是___cm,物体的体积是 _____cm3 ,物体受到的
9
4
400
4
最大浮力是___N.(液面高度变化忽略不计,g取10 N/kg ,
)
15
第12题图
12.[2023荆州]如图甲所示的密闭容器,壁厚忽略不计.
其底部是边长为5 cm 的正方形,容器中装有高度为
8 cm的水,此时水对容器底的压强为_____Pa .将容器
倒置并使其在水中竖直漂浮,如图乙所示,容器内外
水面的高度差为2 cm,该容器的质量为____g .
(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg )
800
50
【解析】图甲中,水对容器底的压强 ;图乙中,容器排开水的体积
16
第12题图
,容器和水的总
重力G=F浮=2.5 N ,容器和水的总质量
,水的体积
,水的质量
,容器的质量m容=m−m水=0.25 kg−0.2 kg=
0.05 kg=50 g .
17
第13题图
13.[2024广安]如图甲所示,足够高的圆柱形薄壁容器,
装有适量的水放在水平桌面上.现将一个质量为2 kg 、底
面积为100 cm2 的均匀长方体竖直放入容器中,受到容器
的支持力为4 N,此时物体所受浮力为 ____N .若再加入
16
4
适量的水使长方体刚好漂浮,如图乙所示,则此时水面的高度与图甲相比
增加了___,g取10 N/kg)
18
第13题图
【解析】长方体静止时受力平衡,受到的重力、支持力
和浮力平衡,则浮力
F浮=G−F支持=mg−F支持=2 kg×10 N/kg−4 N=16 N ,此时
长方体浸入水中的深度
;
当物体漂浮时,F浮=G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N ;此时浸入水中的深度
;此时水面的
高度与图甲相比增加了h′−h =0.2 m−0.16 m = 0.04 m=4 cm .
19
第14题图
14.如图,装有适量水的容器放在水平桌面上,用轻质细绳将
物体A系在容器底部.已知:物体A所受重力为16 N,物体A 静
止时细绳对它竖直向下的拉力为,g
取10 N/kg) 求:
(1)物体A所受浮力F浮;(请画出物体A 受力的示意图)
·
G
F浮
F拉
解:物体A在水中受到竖直向下的重力、绳子对物体A 竖直向下的拉力以及
水对物体A 竖直向上的浮力作用,受力示意图如解图所示:
物体A在这三个力的作用下保持静止,则物体A 所受浮力
F浮=G+F拉=16 N+4 N=20 N
20
第14题图
(2)物体A的密度ρA .
由图可知,物体A浸没在水中,物体A 的体积等于物体A排开水
的体积,由F浮=ρ液gV排可知,物体A 的体积
由G=mg可知,物体A 的质量
物体A的密度
21
第15题图
15.“曹冲称象”是家喻户晓的故事.某兴趣小组模仿故事里
的描述,制作了一把“浮力秤”.将厚底直筒形状的玻璃杯
浸入水中,如图所示.已知玻璃杯的质量为0.2 kg ,底面
积为2×10−3 m2 ,高度为,
g取10 N/kg) 求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(水未进入杯内),杯子受到的浮力;
解:杯子所受的重力
G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N
因为杯子漂浮在水面上,所以F浮=G=2 N
22
第15题图
(2)此时杯子浸入水中的深度(该“浮力秤”的零刻度位
置);
【答案】由F浮=ρ水gV排 可知,此时杯子排开水的体积
此时杯子浸入水中的深度
23
第15题图
(3)此“浮力秤”的最大称量.
当杯子下沉的深度为0.25 m 时,杯子受到的浮力最大
则此“浮力秤”的最大称量
F=F浮′−G=5 N−2 N=3 N
24
考向3 浮沉条件的理解及与浮力有关的动态分析
第16题图
16.[2024贵州]泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”.如图
所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积
增大,由于浮力大于重力而______;茶叶充分吸水后由于其密
度______水的密度而下沉.
上浮
大于
25
17.[2024泸州]中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度.在进行战备训
练时,下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A. 通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉的
B. 在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C. 从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D. 从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
√
26
(2)核潜艇悬浮在水中时,核潜艇总重______同体积的水重;在下潜的
过程中,核潜艇受到的浮力______排开水的重力.(两空均填“大于”“等于”
或“小于”)
等于
等于
(1)要使核潜艇下潜,水舱中的水量应该______(填“增大”“不
变”或“减小”).
增大
27
第18题图
18.[2024苏州]将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,缓慢
向杯中加盐或水使鸡蛋悬浮,下列说法正确的是( )
A. 加盐可以让鸡蛋悬浮
B. 鸡蛋悬浮时液体密度大
C. 鸡蛋悬浮时浮力大
D. 鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
√
28
第19题图
19.[多选]柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻
轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所
示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入
适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示;继
续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示.下列
说法正确的是( )
A. 漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等
B. 悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C. 沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D. 沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
√
√
29
20.[多选]如图,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( )
第20题图
A. 烧杯中盐水的密度变小 B. 烧杯内液面升高
C. 杯底受到液体的压强变大 D. 物块B 将上浮
√
√
解题关键点:冰熔化后的液面升降问题,实质是比较冰
熔化前排开液体的体积V排和冰熔化成水后的体积V水 .熔
化前,冰排开液体的体积,冰熔化
成水的体积.若V排>V水 ,则液面下降;若V排=V水,
则液面不变;若V排<V水 ,则液面上升.
30
第20题图
【解析】冰化成水后,由于水的密度小于盐水的密度,混合
后,盐水的密度变小,故A正确;冰块漂浮,则F浮=G排=G冰 ,
即m排=m冰,则 ;冰块全部熔化成水后质量
不变,水的体积 ,由于水的密度小于盐水的密
度,所以V水>V排 ,即液面会上升,故B正确;根据力的相互作用,杯底受
到的液体压力等于漂浮的冰块、悬浮的物块以及盐水的总重力,冰融化后,
悬浮的物块B沉底,其重力一部分直接作用于杯底,故液体对杯底的压力
减小,由于杯子的底面积不变,所以杯底受到液体的压强变小,故CD 错误.
故选AB .
31
第21题图
21.[2024铁东区一模]如图所示,水
平桌面上放置两个溢水杯,分别装满
甲、乙两种液体.将一个密度为ρ0 的小
球放入甲液体中,小球静止时,溢出
液体的质量为m甲 ;再将小球放入乙
>
不变
液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙,则m甲___m乙(填“> ”“< ”
或“= ”).小明在水盆中洗碗,发现一个大碗正漂浮在水盆中,如图丙所示.
他将水盆中的一些水放入大碗中,但大碗仍然漂浮.与原先相比水盆中的水
深度将会 ______.
32
第22题图
22.[2024辽宁零模]如图所示,气球下用细线悬挂一石块,它
们恰好悬浮在水中,已知石块与气球的总重力为G总 ,则气球
受到的浮力F浮___G总 (填“> ”“< ”或“= ”);若沿杯壁缓慢
注水,石块将______(填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”).
<
下沉
33
23.如图甲,盛有水的柱形容器放置在水平桌面上,木块用细线固定在容器
底部且浸没,细线对木块的拉力为4 N.将细线剪断,木块最终漂浮且有 的
体积露出水面,如图乙.下列说法正确的是( )
第23题图
A. 甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小
相等
B. 木块密度为0.4 g/cm3
C. 乙图中容器对桌面的压力小于甲图
D. 乙图中水对容器底的压力比甲图小4 N
√
34
第24题图
24.[2023大连][多选]用同种材料制成质量相等的方形盒和
实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,将盒放入水中静止时
的位置如图所示.材料密度为ρ ,盒的体积为V,水的密度
为ρ水 .则( )
A. 玩具鱼的质量为 B. 盒与玩具鱼的体积之比为2ρ∶ρ水
C. 水对盒下表面的压力为ρ水gV D. 盒空心部分的体积为
√
√
√
【解析】由于方形盒和实心玩具鱼质量相等且整体悬浮,则总重力等于浮力,即G总=F浮=ρ水gV ,则玩具鱼的重力 ,
35
,故A正确;玩具鱼的体积
,所以盒与玩具鱼的体积之比 ,故B正确;
根据压力差法可知,水对盒的浮力等于水对盒下表面的压力减去水对
盒上表面的压力,所以水对盒下表面的压力大于水对盒的浮力,即水
对盒下表面的压力大于ρ水gV ,故C错误;因为同种材料制成质量相等
的方形盒和实心玩具鱼,所以盒空心部分的体积
,故D正确.故选ABD .
36
第25题图
25.[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4 N 、
体积为200 cm3,木块的重力为8 N、底面积为200 cm2 ,
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 ____
,g取10 N/kg)
1 200
500
37
第25题图
【解析】石块m叠放在浸在水中的木块M 上保持静止,此时处于漂浮状态,故F浮=GM+Gm=ρ水gV排 ,则此时木块M排开液体的体积
把石块m、木块M 看做一个整体,在甲、乙两图中
整体都处于漂浮状态,则根据浮沉条件可知两图
中整体受到的浮力相等,由F浮=ρ水gV排 可知,整
38
体排开水的体积相等,所以Vm 排+VM 排=V排 ,且乙图中石块m排开水的体积Vm 排 ,则乙图中木块M 排开水的体积VM 排=V排−Vm 排 =1 200 cm3−200 cm3=1 000 cm3,由V =Sh可得,木块M 浸入水中的深度hM 浸 ,所以此时木块M 底部受到水的压强为 .
实验1 探究浮力大小与哪些因素有关
26.[2024沈阳二模]在“探究浮力大小与哪些因素
有关”的实验中.
【问题】 同学们提出了一些与浮力有关的现象:
A. 人从浅水走向深水的过程中,感觉身体“变轻”
B. 木头在水中是漂浮的,但是铁块在水中会下沉
C. 鸡蛋在水中会下沉,但是在盐水中会漂浮通过
对上述现象的分析,同学们得到了一些与浮力大小有关因素的猜想,
其中可以根据___(填字母)中的现象得出猜想:物体受到浮力的大小
可能与物体密度有关.
√
40
【证据】同学们按照图甲所示的器材和步骤进行探究实验.
【解释】
第26题图
(1)通过①、②、③实验中弹簧测力计的示数
变化,可以确定人从浅水走向深水的过程中,人
体所受浮力 ______(填“变大”“变小”或“不变”).
变大
(2)通过①、③、④实验中弹簧测力计的示数
变化,可以确定浮力大小与物体浸没的深度
______(填“有关”或“无关”).
无关
41
第26题图
(3)在图乙的实验中,应控制物块2和物块1的
______相同,这样可以确定浮力大小与物体密
度无关.
体积
(4)结合上述实验的相关结论,要设计实验来探
究现象C得出的猜想时,需要在实验过程中控制
______________不变.
排开液体体积
42
第26题图
【交流】 老师给同学们展示一个神奇的现象,如图丙所
示,在气球中装入适量沙子,并充入适量空气,系紧气
球口.将气球放入水中,气球漂浮;然后用细棒将气球向
下压至深度为h1 的位置,撤去细棒后气球上浮;再用细
棒将气球压至深度为h2 的位置,气球自动下沉.请解释为
什么气球浸没在水中更深的位置会自动下沉:
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________.
当气球被压至深度为h2的位置时,深度增大,由p=ρgh 可知,气球受到
水的压强比在h1 的位置大,所以气球的体积会减小,排开水的体积也减小,
根据阿基米德原理可知,气球所受的浮力也减小,当气球受到的浮力小于
重力时,气球就会下沉
43
(1)在图甲的实验中,若先完成步骤③,再完成步骤①,
则测得的浮力将______(填“偏大”或“偏小”).
偏大
(2)实验中,小丽发现如果将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,
弹簧测力计的示数越____,她观察到实验中改变液体的密度时,物块受到
的浮力变化不够明显,想出下列四种改进方案,其中可行的是___
(填字母).
A. 换用体积更大的同种物块
B. 换用两种密度相近的液体进行实验
C. 换用分度值大一些的弹簧测力计
D. 利用现有器材进行多次实验
小
A
44
实验2 探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
第27题图
27.某物理实验小组的同学,想验证阿基米德原
理,进行了下面的实验,如图所示:
(1)进行测量前,应在______(填“水平”或
“竖直”)方向上对弹簧测力计进行调零.
竖直
(2)为了方便操作和减小测量误差,最合理
的操作步骤应该是___.
A. ①②③④ B. ④②①③ C. ④①②③ D. ②①③④
√
45
(3)按照正确的操作步骤,当测量结果满足等式_____________
(用弹簧测力计示数F1、F2、F3、F4 表示)时,则说明阿基米德原理成立.
F2−F1=F3−F4
(4)实验过程中发现测出鹅卵石所受浮力F浮 比排开水的重力G排 更大,同
学们展开了激烈的讨论,下列同学的观点中正确的是_____(多选).
A. 小张:有可能是过程①中鹅卵石触底了
B. 小王:有可能是过程①中溢水杯没有装满
C. 小李:有可能是弹簧测力计在使用前没有调零
D. 小杨:有可能是鹅卵石放入水中要吸水
√
√
46
第27题图
(5)换用酒精再次实验的目的是______________________.
(6)图中①②③④步骤中弹簧测力计的示数分别是F1、F2、
F3、F4 ,液体密度为ρ液 ,则鹅卵石的密度表达式
为_______________________.
使实验结果具有普遍性
(或)
47
$$