内容正文:
2025年中考科学一轮复习专题精练
专题13 浮力提升
考点:浮力变化与压强变化、液面升降问题
一、单选题
1.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等 B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等 D.密度计在b液体中的浸入体积为
【答案】A
【解析】A.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,设密度计下表面积为S,即
故密度计浸入液体的深度为
由表格可知,b液体密度为a液体密度的2倍,c液体密度为b液体密度的2倍,故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍,密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍,故三条刻线的间隔距离不相等,故A正确;
B.已知密度计在c液体中,有 的体积浸入液体,浸入体积为 ,则
则
故B错误;
C.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力都等于重力,故密度计在三种液体中所受浮力相等,故C错误;
D.密度计在b液体中的浸入体积为
故D错误。
故选A。
2.(2024·山东枣庄·中考真题)将一底面积为200cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50cm2、高20cm的圆柱体,如图甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示。(,g取10N/kg),则以下说法正确的是( )
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9cm B.圆柱体的密度为kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为2500Pa D.向容器内注水的总质量是4200g
【答案】D
【解析】A.由图乙知,当注水高度为16cm时,圆柱体恰好漂浮,此时圆柱体浸入水中的深度为16cm,露出水面的高度为 h=h圆柱体-h1=20cm-16cm=4cm
故A错误;
B.圆柱体漂浮时,所受的浮力等于自身重力。此时排开水的体积
圆柱体的重力
圆柱体的质量
圆柱体的体积
圆柱体的密度
故B错误;
C.由A可知,圆柱体漂浮时,圆柱体浸入水中的深度为16cm,即圆柱体底部所处的深度为16cm,当停止注水时,圆柱体底部所处的深度不变,仍为16cm=0.16m,则水对圆柱体底部的压强
故C错误;
D.水的深度为25cm时,水及圆柱体浸入水中部分的总体积
停止注水时,水的真正体积
水的总质量
故D正确。
故选D。
3.(2024·湖北武汉·中考真题)如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为。将挂在弹簧测力计下端密度为的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,水对溢水杯底部的压强为;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,与圆柱体未浸入水中时对比,压强变化量为,根据力的作用的相互的,此时压力增大量等于圆柱体受到的浮力与溢出到小桶中的水重之差,则有
圆柱体的重力为
圆柱体的质量为
圆柱体的体积
圆柱体的密度
故A错误;
B.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,此时溢出到小桶中的水重为1N,乙杯中的水加上物体的体积为
则乙杯中水的体积为
当圆柱体一半浸在水中时,受到的浮力
则原来水总的重力为1N,则溢出的体积为
则水的总体积为
当圆柱体一半浸在水中时,排开液体的体积为
则圆柱体一半浸在水中时,水的体积加上排开液体的体积
则此时水并没有溢出,此时液体的深度
则圆柱体一半浸在水中时,水对溢水杯底部的压强为
故B错误;
C.由上可知,水的总重力
当圆柱体浸没在水中时,水对溢水杯底部的压强为
故C错误;
D.根据浮力产生的原理,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为
当圆柱体浸没在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,则有
故D正确。
故选D。
4.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,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、、,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 B.乙图中,草莓的质量为
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
【答案】C
【解析】A.甲图中,水的重力为
由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即,根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
所以草莓的质量为
故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
草莓浸没时排开水的体积
故C正确;
D.丙图中,草莓受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力的平衡条件可知,细针对草莓的压力
故D错误。
故选C。
5.(2023·青海西宁·中考真题)如图所示,现有一质量为1.2kg、体积为8×10-3m3质地均匀的浮标,用细绳的一端系住浮标,另一端固定在池底。随着水池内水位的上升,细绳逐渐被拉直,当水位达到90cm时,浮标恰好完全浸没且细绳未被拉断(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。下列相关分析中正确的是( )
A.浮标的密度为1.5×103kg/m3 B.水对池底的压强为9×105Pa
C.浮标所受的浮力为12N D.细绳对浮标的拉力为68N
【答案】D
【解析】A.浮标的密度
故A错误;
B.水对池底的压强 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.9m=9000Pa
故B错误;
C.浮标全部浸没,则 V浮标=V排=8×10-3m3
浮标受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m3=80N
故C错误;
D.浮标的重力 G=mg=1.2kg×10N/kg=12N
浮标受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和竖直向下的拉力的作用,处于平衡状态,则浮标受到竖直向下的拉力 F=F浮-G=80N-12N=68N
故D正确。
故选D。
6.(2023·广东深圳·中考真题)如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,请问说法正确的是( )
A.木块的质量为125g
B.木块的密度为
C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
【答案】D
【解析】A.将盛水的烧杯放在电子台秤上,示数为300g,则烧杯和水的质量为300g,将物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g,则烧杯、水和物体的质量为375g,所以物体的质量 m=375g-300g=75g
故A错误;
B.用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g,则排开水的重力 m排=425g-300g=125g
则物体的体积
则物体的密度
故B错误;
C.从图丙到图丁,物体始终浸没在水中,水面不再升高,由p=ρgh可知,瓶底水的压强不变,故C错误;
D.从图丙到图丁,物块下表面受到水的压力增加了0.8N,由于物体上表面和物块下表面变化的深度相同,所以物体上表面受到水的压力也增加了0.8N,故D正确。
故选D。
7.(2023·湖北武汉·中考真题)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是( )
A.金属块体积为300cm3 B.F1-F2=0.18N
C.p=150 Pa D.T2=T1
【答案】D
【解析】A.金属块的重力为1.2N,其质量为
根据密度公式,金属块体积为
故A错误;
B.根据阿基米德原理,金属块有的体积浸在水中,此时的浮力为
根据称重法,此时拉力F1为 F1=G物-F浮1
金属块刚好浸没在水中时,此时的浮力为
根据称重法,此时拉力F2为 F2=G物-F浮2
因此 F1-F2=(G物-F浮1)-(G物-F浮2)= F浮2-F浮1=0.3N-0.06N=0.24N
故B错误;
C.金属块从有的体积浸在水中到刚好浸没在水中,增加的排开水体积为
底面积为20cm2的圆柱形小桶水深为
水对小桶底部的压强为 p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.012m=120Pa
故C错误。
D.提绳的拉力等于桶的重力、水的重力及金属块对水的压力(金属块受到的浮力)之和,金属块浸没前后浮力的增加量等于水重力的减少量,因此前后提绳的拉力不变,因此T2=T1,故D正确。
故选D。
8.(2023·四川眉山·中考真题)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】依题意得,烧杯未放入甲球时,水未装满,则A排开水的质量大于30g,由阿基米德原理得,A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球后,水的深度增大,对烧杯底部的压强增大;④图乙中,放入B球前后,烧杯的总重力不变,对桌面的压力等于烧杯的总重力,则对桌面压力大小不变,故ABD错误,C正确。
故选C。
9.(2023·四川遂宁·中考真题)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5m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33dm3的气囊,随后气囊将老张带出水面。已知老张的质量为63kg,密度是1.05×103kg/m3,不计手环的质量和体积。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg),则下列说法正确的是( )
A.老张的体积是60cm3
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300N
D.手环在水下5m深处时,受到水的压强是5.25×104Pa
【答案】C
【解析】A.老张的体积
故A错误;
B.在老张没有完全浸没前,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,在下潜过程中,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 G老张=m老张g=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
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 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 p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa
故D错误。
故选C。
10.(2023·新疆·中考真题)某薄壁玻璃管粗细均匀、一端开口。早晨在室外将该玻璃管开口向下竖直缓慢插入水中,玻璃管内封闭了一段空气柱,如图所示,放手后玻璃管在某位置保持漂浮状态,玻璃管露出水面的长度为1.0cm。中午时,由于管内空气升温膨胀,玻璃管内封闭的空气柱的长度增加了1.5cm,此时玻璃管露出水面的长度为( )
A.1.0cm B.1.5 cm C.2.0 cm D.2.5cm
【答案】D
【解析】设玻璃管长为L,早晨玻璃管内的水高度为h,玻璃管横截面积为S,中午玻璃管露出水面的长度为h1,由题意可知,无论早晨还是中午,玻璃管都漂浮在水面上,因此受到的的浮力等于玻璃管和玻璃管内水的重力之和,则早晨时存在等式 F浮=G管内水+G管
即 ρ水gS(L-1.0cm)=ρ水gSh+G管①
中午时存在等式 F浮1=G管内水1+G管
即 ρ水gS(L-h1)=ρ水gS(h-1.5cm)+G管②
联立①②解得 h1=2.5cm
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
11.(2022·山东东营·中考真题)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:
【答案】B
【解析】ABC.两种液体对容器底的压强相等,且,由可知,两种液体的密度关系为;A小球完全浸没在甲液体中,排开甲液体的体积等于A小球的体积,B小球漂浮在乙液体中,排开乙液体的体积小于B小球的体积,因为两小球体积相等,所以两小球排开液体的体积关系为,甲液体的密度大于乙液体的密度,由可知,两个小球的浮力关系为;因为A小球在甲液体中沉底,受到的重力大于浮力,B小球漂浮在乙液体中,受到的重力等于浮力,所以两个小球的重力关系为,故B符合题意,AC不符合题意;
D.两种液体对容器底的压强相等,受力面积相等,根据F=pS可知,甲和乙两种液体对容器底的压力相等,都为F,又因为容器为柱形容器且力的作用是相互的,所以液体对容器底的压力等于液体的重力和物体受到浮力之和,即 F=G液+ F浮
所以甲液体的重力为 G甲=F-F浮A
乙液体的重力为 G乙=F-F浮B
甲容器对桌面的压力为 F甲= G容+ G甲+ GA= G容+ F-F浮A+ GA
乙容器对桌面的压力为 F乙= G容+ G乙+ GB= G容+ F-F浮B+ GB
由于F浮B= GB,所以 F乙= G容+ F
因为 GA >F浮A
所以 G容+ F-F浮A+ GA> G容+ F
即两个容器对桌面的压力关系为F甲>F乙,由于两个容器底面积相等,由可知,两个容器对桌面的压强关系为p甲>p乙,故D不符合题意。
故选B。
12.(2022·广西河池·中考真题)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是( )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下 B.石块在水中受到的浮力大小为
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为 D.丙图中盐水的密度为
【答案】B
【解析】A.石块浸没在水中后,弹簧测力计对石块的拉力变小了,说明石块受到竖直向上的浮力,故A错误;
B.由图甲可知,物体的重力G=2N,由图乙可知,石块浸没在水中时弹簧测力计的示数,则石块在水中受到的浮力为
故B正确;
C.石块浸没在水中时,根据阿基米德原理可知,排开水的体积为
故C错误;
D.物体的重力G=2N,由图丙可知,石块浸没在盐水中时弹簧测力计的示数,则石块在盐水中受到的浮力为
根据阿基米德原理可知,盐水的密度为
故D错误。
故选B。
13.(2022·四川广元·中考真题)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
【答案】C
【解析】A.由图可知当物体没有浸入液体中,弹簧测力计示数为12N,说明物体重力为12N,故A错误;
B.物体完全浸没在水中后,弹簧测力计示数为10N,则物体受到浮力
故B错误;
C.由B知物体在水中受到浮力为2N,可得物体的体积
物体的密度
故C正确;
D.由乙图可知,物体刚好完全浸没时h=4cm,则物体下表面受到压强
故D错误。
故选C。
14.(2022·浙江湖州·中考真题)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
【答案】C
【解析】A.由于甲乙体积相同且浸没,根据知, 甲受到的浮力等于乙受到的浮力。故A不符合题意;
B.由于甲在绳子拉力的作用下浸没与液体中,根据物体浮沉条件知,其密度应小于液体。故B不符合题意;
C.柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于液体与物体的总重力,细线剪断后,液体与物体的总重力不变,则容器底部受到的压力大小不变,故C符合题意;
D.将细线剪断后,甲、乙再次静止后,根据以上分析可知整体所受浮力变小,液体密度一定,物体排开液体体积减小,液面下降,容器底部受到液体的压强变小。故D不符合题意。
故选C。
15.(2022·山西·中考真题)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力 B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上 D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
【答案】C
【解析】A.冰山在海水中漂浮,冰山所受到的浮力等于它所受的重力,故A错误;
B.冰山所受到的浮力等于它所受的重力,根据阿基米德原理,冰山所受的重力等于它排开水所受的重力,故B错误;
C.冰山熔化一部分后密度仍然小于海水,所以仍会漂浮在水面上,故C正确;
D.冰山熔化一部分后,重力变小,浮力变小,则排开水的体积变小,故D错误。
故选C。
16.(2022·湖北武汉·中考真题)如图所示,三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水,将重为3.0N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是( )
A.图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N
B.图丙和图乙中容器底受到液体的压力之差等于0.1N
C.图丙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
D.圆柱体的密度是3.0×103kg/m3
【答案】B
【解析】A.图甲中,还没有浸没,甲上表面的压力为0,故图甲下表面的压力为
图乙中,物体浸没,则
图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差
在图乙中,上表面的压力大于0,故图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N,故A正确,A不符合题意;
B.丙图中,物体所受的浮力为
乙图中,物体所受的浮力大小为
图丙中物体上表面的压力为
同理,图乙中物体上表面的压力为
和图乙中容器底上表面受到的压力之差
由于未知,故图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差未知,故B错误,B符合题意;
C.圆柱体在乙和甲中都浸没,排开液体体积相同,且与圆柱体体积相同。在图乙中,圆柱体所受的浮力为1N,则圆柱体的体积为
图丙中,圆柱体所受的浮力为1.1N,则盐水的密度是
故C正确,C不符合题意;
D.圆柱体的质量为
圆柱体的密度是
故D正确,D不符合题意。
故选B。
17.(2022·四川达州·中考真题)如图所示,底面积、质量均相同的甲、乙、丙三个容器置于水平桌面上,容器内的液面相平,容器对桌面的压强相等。现将三个相同小球(球的密度与乙中液体密度相同)分别放入甲、乙、丙容器中,小球不吸液体,液体不溢出。下列判断正确的是( )
A.放入小球前,容器内的液体质量关系:m甲>m乙>m丙
B.放入小球前,液体对容器底部的压力关系:F甲=F乙=F丙
C.放入小球后,液体对容器底部的压强关系:p甲<p乙<p丙
D.放入小球后,小球所受浮力关系:F浮甲<F浮乙<F浮丙
【答案】C
【解析】AB.三个容器底面积、质量均相同,置于水平桌面上,对水平面的压力与物体的重力大小相等,现容器对水平桌面的压强相等,由可得,容器对桌面的压力相等,则容器中液体的重力相等,由可得三个容器内液体的质量相等;由图可得,甲液体的体积最大,丙液体的体积最小,由可知,三个容器中液体的密度大小关系为 ρ甲<ρ乙<ρ丙
容器内的液面相平,则液体的深度h相等,由液体压强公式p=ρgh可知,液体对容器底部的压强大小关系为 p'甲<p'乙<p'丙
三个容器的底面积相等,由F=pS可知,液体对容器底部的压力大小关系为 F甲<F乙<F丙
故AB错误;
CD.三个小球完全相同,球的密度与乙中液体密度相同,根据物体浮沉条件可知,小球在甲液体中静止时沉底,在乙液体中悬浮,在丙液体中漂浮,根据浮沉条件可知,小球在三种液体中所受浮力大小关系为
F浮甲<F浮乙=F浮丙
将三个小球分别放入液体中,甲容器中小球沉底,所受浮力小于小球的重力,由于力的作用是相互的,液体对小球向上的浮力等于小球对液体向下的压力,由于甲容器是口大底小的容器,液体向下的压力有部分压在侧壁上,使得液体对容器底的压力减小,则可得液体对容器底增加的压力小于小球的重力;乙容器中小球悬浮,所受浮力等于小球重力,由于力的作用是相互的,液体对小球向上的浮力等于小球对液体向下的压力,由于乙容器是柱形容器,液体向下的压力全部压在容器的底部,则液体对容器底增加的压力等于小球的重力;丙容器中小球漂浮,所受浮力等于小球重力,由于力的作用是相互的,液体对小球向上的浮力等于小球对液体向下的压力,由于丙容器是口小底大的容器,液体向下的压力会使得容器的侧壁增加一部分向下的压力,则液体对容器底增加的压力大于小球的重力。三个容器的底面积相等,由可知,液体对容器底增加的压强
未放入小球时液体对容器底部的压强大小关系为 p'甲<p'乙<p'丙
因此放入小球后,液体对容器底部的压强为未放入时液体产生的压强与增加的压强之和,则放入小球后液体对容器底的压强大小关系为 p甲<p乙<p丙
故C正确,D错误。
故选C。
18.(2022·山东泰安·中考真题)两个相同的容器放在同一水平桌面上,分别装有甲、乙两种密度不同的液体,且;两个体积相同的实心小球和在甲、乙两种液体中静止时的状态如图所示;两容器内、两点到容器底部的距离相等。设小球和的密度分别为和,质量分别为和,受到的浮力分别为和,、两处的液体压强分别为和。下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有①③④正确
【答案】D
【解析】①由图可知,a在甲中悬浮,b在乙中漂浮,所以 ,
又,所以
故①正确;
②由题意可知,ab两小球体积相同,由①可知。根据 m=ρV ma=ρaV mb=ρbV
所以,故②错误;
③由图可知,a全部浸没液体甲中,b浸没液体的一半。根据阿基米德原理,浸入液体中的物体受到的浮力等于它排开水液体所受到的重力,图中b排开液体体积是a排开液体体积的一半,,根据
F浮=ρ液gV排 Fa=ρ甲gVa Fb=ρ乙gVb
所以,故③正确;
④由图可知,甲的液面高度高于乙的液面高度,且,两容器内、两点到容器底部的距离相等。根据液体压强公式 p=ρgh pc=ρ甲gh甲 pd=ρ乙gh乙
可得,故④正确。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
二、计算题
19.(2024·湖南长沙·中考真题)有一个质量为4kg,底面积为的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器对水平地面的压强是多大?
(3)科技小组利用这个容器来研究物体的浮沉,他们将同种材料制成的不吸水的正方体A和长方体B放在容器中,如图甲所示,向容器内缓慢加水,A、B始终保持竖直,水深h与加水体积V的关系如图乙所示。当水深为时,取出其中一个物体,水面下降2cm。当水深为时,水对容器底部的压强是多少帕?(不考虑取出物体的过程中带出的水,)
【答案】(1)40N;(2)800Pa;(3)①若,3000 Pa,②若,1500Pa
【解析】解:(1)容器的重力
(2)容器对水平地面的压力
容器对水平地面的压强
(3)由题意及图像可知,A、B浸没或漂浮时均有
注水体积由的过程中 ……①
注水体积由的过程中 ……②
注水体积由的过程中 ……③
联立①②③解得
由此可知正方体A边长,取出其中一个物体时
①若,则A、B浸没,由可知取出的物体为A,为A的高度,,水对容器底部的压强
②若,则A、B漂浮,由可知取出的物体为B由图可知A浸入水中的深度为,B浸入水中的深度为,由于
解得
水对容器底部的压强
答:(1)容器受到的重力是40N;
(2)容器对水平地面的压强是800Pa;
(3)若,水对容器底部的压强为3000Pa,若,水对容器底部的压强为1500Pa。
20.(2024·山东滨州·中考真题)“水能载舟,亦能覆舟”出自《荀子·哀公》,它告诉我们人民才是社会的主人!习近平总书记在纪念红军长征胜利80周年大会上的讲话中告诫全党必须牢记这个道理。习近平总书记说:“老百姓是天,老百姓是地。忘记了人民,脱离了人民,我们就会成为无源之水、无本之木,就会一事无成。”从物理学角度来说,浸在水中的物体,当排开水的体积不同时,浮力和压强会发生怎样的变化呢?为了探究这个问题,某小组设计如下实验进行探究。
如图甲所示,质地均匀的长方体物体,质量为1kg,底面积为1×10-2m2,竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)物体对容器底部的压强。
(2)向容器内注入2cm深的水,物体不会倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求水对容器底部的压强。
(3)现不断往容器内注水,当注水深度为物体高度的一半时,物体对容器底部的压力刚好为0,如图丙所示,求物体的密度。
(4)在容器内继续注入适量的水,物体静止时如图丁所示,将露出水面的部分切去,待剩余部分再次静止后,请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
【答案】(1)1000Pa;(2)200Pa;(3)0.5×103kg/m3;(4)Δp水=Δp桌
【解析】解:(1)无水时,物体对容器底的压力等于其重力,即 F=G=mg=1kg×10N/kg=10N
压强
(2)水深度为2cm即 0.02m,根据p=ρgh得水对容器底部的压强 p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
(3)当水深为物体高度一半时,压力为0,则此时浮力等于重力。根据阿基米德原理,所受浮力为
而物体重力为 G物=m物g=ρ物V物g
根据二力平衡,浮力等于重力,得到
故
(4)将物体露出水面部分切去,切去其中一半,即切去质量为m=0.5kg。假设容器底面积为S,则容器对桌面压强的变化量
当物体切去一半后,剩下的一半仍漂浮,故排开液体质量与剩余物体质量相等,均为0.5kg,即排开液体质量也为m=0.5kg;排开液体变化量Δm=0.5kg;则有
水面高度变化量
则水对容器底部压强的变化量
因此Δp水=Δp桌。
答:(1)物体对容器底部的压强为1000Pa;
(2)水对容器底部的压强为200Pa;
(3)物体的密度为0.5×103kg/m3;
(4)水对容器底部压强的变化量Δp水等于容器对桌面压强的变化量Δp桌。
21.(2024·安徽·中考真题)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的距离为,与MN的距离为。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示):
(3)若求金属块的密度。
【答案】(1)ρ水gSh;(2)3Sh2-Sh1;(3)6×103kg/m3
【解析】解:(1)图甲中,圆桶所受浮力等于圆桶和沙子的重力
G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh(2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A点在水面下的深度相等,所以乙图中,A点到水面PQ的距离应该等于(h1+h2),A点到MN的距离应该等于h1,图乙和图甲相比
ΔV排=ΔV桶浸+V金属金属块的体积
V金属=ΔV排-V桶浸=4Sh2-S(h1+h2)=3Sh2-Sh1(3)由图甲图乙可知,金属块的重力
G金属=ΔF浮=ρ水g4Sh2金属块的质量
金属块的密度
答:(1)图甲中圆筒和细沙总重力G的大小为ρ水gSh;
(2)金属块的体积V为3Sh2-Sh1;
(3)金属块的密度6×103kg/m3。
22.(2024·上海·中考真题)如图1所示,将盛有液体的容器甲、乙两容器竖直放在水平面上。甲中液体未知,乙中液体为水,容器的质量和厚度都忽略不计。
(1)若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10-3m2,求甲容器对地面的压强p甲;
(2)若乙容器中水的质量为1.5kg,求乙中水的体积V水;
(3)如图2所示,若在乙容器中再加入一定水,则此时水的深度为0.2米,将容器乙放进容器甲中,容器甲的液面比容器乙的水面高0.05m。求此时甲容器中液体的密度。
【答案】(1)1×104Pa;(2)1.5×10-3m3;(3)800kg/m3
【解析】解:(1)容器的质量和厚度都忽略不计,则甲容器中液体的重力
甲容器对地面的压力
甲容器对地面的压强
(2)乙中水的体积
(3)以容器整体为受力分析对象,因为容器的质量和厚度都忽略不计,故G乙=G水,乙容器在甲中漂浮,故 G乙=F浮=G排
即
即
答:(1)若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10-3m2,甲容器对地面的压强为1×104Pa;
(2)若乙容器中水的质量为1.5kg,乙中水的体积为1.5×10-3m3;
(3)此时甲容器中液体的密度为800kg/m3。
23.(2023·山东泰安·中考真题)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,g取,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。
(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;
(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度。
【答案】(1);(2)
【解析】解:(1)已知金属块A上表面距离水面50cm,即
由可得,金属块A上表面受到的水的压强为
(2)由题意知,小船装有18N沙石时,处于漂浮状态,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计,则小船此时受到得浮力为
由得,船排开水的体积为
当沙石清除后,小船有体积露出水面,此时小船排开水的体积为
根据得,此时船受到得浮力为
由图乙可知, A完全浸没在水中,根据可得,金属A受到的浮力为
金属块A被拉出淤泥静止在水中,则此时小船受到的浮力和金属球受到的浮力等于金属A的重力,则
由得,金属球A得质量为
根据密度公式可得,金属球A得密度为
答:(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强为
(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度为
24.(2022·四川巴中·中考真题)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。
【答案】(1)100Pa;(2)1N;(3)9.75N;(4)上升,3.75cm
【解析】解:(1)由题意可知,A盒盒底所处的深度为1cm,即0.01m,由可知,盒底部受到水的压强
(2)由题意可知,空盒A底面积为100cm2,即0.01m2入水中1cm深,即0.01m,故空盒A排开水的体积
由可知,空盒A漂浮在水面上时所受浮力
(3)由题意可知,金属块B的重力
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,盒A受到的浮力的大小与盒A和金属块B的重力大小之和相等,即
(4)金属块B在水中时受到的浮力
把金属块B从水中捞起后放进盒A中时,将A、B视为一个整体,此时该整体所受的浮力变化量
该整体排开水的体积的变化量
故水槽里水位变化的高度
水槽里的水位与之前相比会上升。
答:(1)空盒A漂浮在水面上时,盒底部受到水的压强为100Pa;
(2)空盒A漂浮在水面上时所受浮力为1N;
(3)水槽里的水位与之前相比会上升,水槽里水位变化的高度为3.75cm。
25.(2022·广西贵港·中考真题)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?
【答案】(1)9N(2)(3)(4)
【解析】解:(1)由题意知A物体的体积为
此时A物体浸没在水中的体积为
根据阿基米德原理可知此时物体A受到浮力为
(2)物体B的重力为,B物体的体积为A物体体积的0.1倍
由于物体B完全浸没在水中故
根据阿基米德原理可得B物体在水中受到的浮力为
对物体B进行受力分析,受到一个向上TB对合金球B的拉力,一个自身的重力3N,还有一个向上的浮力1N,在这3个力的作用下物体B处于平衡,故有以下关系
所以
(3)由于B受到一个向上TB的拉力,所以B对A也有一个向下大小为TB的拉力2N。对A进行分析,A受到一个向上大小为9N的浮力,受到一个自身的重力GA,还受到一个向下的大小为2N的拉力,此时A处于平衡状态,故有关系式
所以,当悬线TA断裂的一瞬间时,对A进行分析,此时A受到自身重力7N,受到B对A的拉力2N,受到向上的拉力TA(由题意知绳子断掉时,TA为5N),受到向上浮力,故有如下关系式
故此时
根据阿基米德原理
故
(4)若悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线TB,对A进行分析,此时A受到竖直向下重力7N,竖直向上浮力7N,故根据阿基米德原理有下式
则
由于容器底面积,根据液面高度变化量
故
所以压强的变化量为
答:(1)木块A受到的浮力大小为9N;
(2)细线TB对合金球B的拉力大小为;
(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;
(4)容器底受到水的压强改变了。
26.(2022·广西贺州·中考真题)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
【答案】(1)2×103Pa;(2)0.5×103kg/m3;(3)0.1m
【解析】解:(1)阀门K打开前,B容器内盛有0.2m深的水,故水对B容器底部的压强
(2)阀门K打开前,pA就是物块对容器底的压强,当pB=2pA时,物块对容器A产生的压强为
由得物块密度为
(3)物块体积为 V物=S物h物=50×10-4m2×0.2m=1×10-3m3
由得物块质量为
物块重力为 G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N
阀门K打开后,水从B容器进入A容器,当物块刚好漂浮时,根据物体的浮沉条件,则物块受到的浮力为
F浮=G物=5N
由F浮=ρ水gV排得排开水的体积为
则进入A容器中水的深度为
答:(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强为2×103Pa;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度为0.1m。
27.(2022·湖南衡阳·中考真题)小王同学学习了压强和浮力的知识后,自己设计了一个体验实验装置,该装置的轴剖面图如图甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下两个柱状体组合而成,下部分容器横截面积,高度,上部分容器横截面积,高度,容器的质量为0.1kg,图乙是容器的立体图。另有一圆柱形实心铁棒,铁棒横截面积,长度l=0.1m。用细绳绕过定滑轮连接铁棒,细绳另一端有一控制铁棒缓慢升降和暂停装置(图中未画出),铁棒置于容器口的上方,向容器内注入深度的水,缓慢计铁棒下降,直至完全浸没后铁棒停止下降,铁棒始终保持竖直且未与容器底部接触。()。求:
(1)注入的水质量是多少kg;
(2)铁棒所受浮力的大小;
(3)桌面所受的压力的大小;
(4)水对容器底部的压力,通过计算比较与的大小。
【答案】(1)0.9kg;(2)4N;(3)14N;(4)
【解析】解:(1)注入的水质量
(2)铁棒所受浮力
(3)容器的重力
水的重力
桌面所受的压力
(4)铁棒的体积
下柱体剩余水体积
上柱体水上升体积以及高度
此时水的高度
水对容器底的压强
水对容器底的压力
所以
答:(1)注入的水质量是0.9kg;
(2)铁棒所受浮力的大小是4N;
(3)桌面所受的压力的大小是14N;
(4)。
28.(2021·湖北鄂州·中考真题)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)10N;(2)0.5×103kg/m3;(3)1.0×103Pa
【解析】解:(1)物块刚好完全浸没在水中时 V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
物块所受浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10/kg×10-3m3=10N
(2)由图甲可知,当物块上表面与水面相平时,物块上表面距容器底的距离:h=30cm,弹簧伸长的长度
ΔL=30cm-10cm-15cm=5cm
由图乙可知,此时弹簧对物块的拉力F拉=5N,物块的重力 G物=F浮-F拉=10N-5N=5N
物块的密度 ρ物====0.5×103kg/m3
(3)当弹簧恢复原状时,L弹簧=15cm,此时物块受到的浮力 F浮′=G物=5N
则物块排开水的体积 V排′===5×10-4m3
物块浸入水中的深度 h浸===0.05m
此时水的深度 h′=L弹簧+h浸=0.15m+0.05m=0.2m
放水前后水对容器底部压强的变化量 Δp=p-p′=ρ水g(h-h′)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.3m-0.2m)=1.0×103Pa
答:(1)该物块受到水的浮力为10N;
(2)该物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)放水前后水对容器底部压强的变化量为1.0×103Pa。
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2025年中考科学一轮复习专题精练
专题13 浮力提升
考点:浮力变化与压强变化、液面升降问题
一、单选题
1.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等 B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等 D.密度计在b液体中的浸入体积为
2.(2024·山东枣庄·中考真题)将一底面积为200cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50cm2、高20cm的圆柱体,如图甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示。(,g取10N/kg),则以下说法正确的是( )
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9cm B.圆柱体的密度为kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为2500Pa D.向容器内注水的总质量是4200g
3.(2024·湖北武汉·中考真题)如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为。将挂在弹簧测力计下端密度为的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,水对溢水杯底部的压强为;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
4.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,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、、,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 B.乙图中,草莓的质量为
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
5.(2023·青海西宁·中考真题)如图所示,现有一质量为1.2kg、体积为8×10-3m3质地均匀的浮标,用细绳的一端系住浮标,另一端固定在池底。随着水池内水位的上升,细绳逐渐被拉直,当水位达到90cm时,浮标恰好完全浸没且细绳未被拉断(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。下列相关分析中正确的是( )
A.浮标的密度为1.5×103kg/m3 B.水对池底的压强为9×105Pa
C.浮标所受的浮力为12N D.细绳对浮标的拉力为68N
6.(2023·广东深圳·中考真题)如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,请问说法正确的是( )
A.木块的质量为125g
B.木块的密度为
C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
7.(2023·湖北武汉·中考真题)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是( )
A.金属块体积为300cm3 B.F1-F2=0.18N
C.p=150 Pa D.T2=T1
8.(2023·四川眉山·中考真题)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,烧杯对桌面压力大小不变
A.①② B.①④ C.②④ D.③④
9.(2023·四川遂宁·中考真题)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5m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33dm3的气囊,随后气囊将老张带出水面。已知老张的质量为63kg,密度是1.05×103kg/m3,不计手环的质量和体积。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg),则下列说法正确的是( )
A.老张的体积是60cm3
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300N
D.手环在水下5m深处时,受到水的压强是5.25×104Pa
10.(2023·新疆·中考真题)某薄壁玻璃管粗细均匀、一端开口。早晨在室外将该玻璃管开口向下竖直缓慢插入水中,玻璃管内封闭了一段空气柱,如图所示,放手后玻璃管在某位置保持漂浮状态,玻璃管露出水面的长度为1.0cm。中午时,由于管内空气升温膨胀,玻璃管内封闭的空气柱的长度增加了1.5cm,此时玻璃管露出水面的长度为( )
A.1.0cm B.1.5 cm C.2.0 cm D.2.5cm
11.(2022·山东东营·中考真题)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:
12.(2022·广西河池·中考真题)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是( )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下 B.石块在水中受到的浮力大小为
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为 D.丙图中盐水的密度为
13.(2022·四川广元·中考真题)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
14.(2022·浙江湖州·中考真题)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
15.(2022·山西·中考真题)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力 B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上 D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
16.(2022·湖北武汉·中考真题)如图所示,三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水,将重为3.0N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是( )
A.图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N
B.图丙和图乙中容器底受到液体的压力之差等于0.1N
C.图丙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
D.圆柱体的密度是3.0×103kg/m3
17.(2022·四川达州·中考真题)如图所示,底面积、质量均相同的甲、乙、丙三个容器置于水平桌面上,容器内的液面相平,容器对桌面的压强相等。现将三个相同小球(球的密度与乙中液体密度相同)分别放入甲、乙、丙容器中,小球不吸液体,液体不溢出。下列判断正确的是( )
A.放入小球前,容器内的液体质量关系:m甲>m乙>m丙
B.放入小球前,液体对容器底部的压力关系:F甲=F乙=F丙
C.放入小球后,液体对容器底部的压强关系:p甲<p乙<p丙
D.放入小球后,小球所受浮力关系:F浮甲<F浮乙<F浮丙
18.(2022·山东泰安·中考真题)两个相同的容器放在同一水平桌面上,分别装有甲、乙两种密度不同的液体,且;两个体积相同的实心小球和在甲、乙两种液体中静止时的状态如图所示;两容器内、两点到容器底部的距离相等。设小球和的密度分别为和,质量分别为和,受到的浮力分别为和,、两处的液体压强分别为和。下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有①④正确 D.只有①③④正确
二、计算题
19.(2024·湖南长沙·中考真题)有一个质量为4kg,底面积为的足够高的薄壁柱形容器放在水平地面上,g取10N/kg。
(1)容器受到的重力是多大?
(2)容器对水平地面的压强是多大?
(3)科技小组利用这个容器来研究物体的浮沉,他们将同种材料制成的不吸水的正方体A和长方体B放在容器中,如图甲所示,向容器内缓慢加水,A、B始终保持竖直,水深h与加水体积V的关系如图乙所示。当水深为时,取出其中一个物体,水面下降2cm。当水深为时,水对容器底部的压强是多少帕?(不考虑取出物体的过程中带出的水,)
20.(2024·山东滨州·中考真题)“水能载舟,亦能覆舟”出自《荀子·哀公》,它告诉我们人民才是社会的主人!习近平总书记在纪念红军长征胜利80周年大会上的讲话中告诫全党必须牢记这个道理。习近平总书记说:“老百姓是天,老百姓是地。忘记了人民,脱离了人民,我们就会成为无源之水、无本之木,就会一事无成。”从物理学角度来说,浸在水中的物体,当排开水的体积不同时,浮力和压强会发生怎样的变化呢?为了探究这个问题,某小组设计如下实验进行探究。
如图甲所示,质地均匀的长方体物体,质量为1kg,底面积为1×10-2m2,竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)物体对容器底部的压强。
(2)向容器内注入2cm深的水,物体不会倾斜,也没有浮起,如图乙所示,求水对容器底部的压强。
(3)现不断往容器内注水,当注水深度为物体高度的一半时,物体对容器底部的压力刚好为0,如图丙所示,求物体的密度。
(4)在容器内继续注入适量的水,物体静止时如图丁所示,将露出水面的部分切去,待剩余部分再次静止后,请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。
21.(2024·安徽·中考真题)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙所示)。测出PQ与此时水面的距离为,与MN的距离为。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示):
(3)若求金属块的密度。
22.(2024·上海·中考真题)如图1所示,将盛有液体的容器甲、乙两容器竖直放在水平面上。甲中液体未知,乙中液体为水,容器的质量和厚度都忽略不计。
(1)若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10-3m2,求甲容器对地面的压强p甲;
(2)若乙容器中水的质量为1.5kg,求乙中水的体积V水;
(3)如图2所示,若在乙容器中再加入一定水,则此时水的深度为0.2米,将容器乙放进容器甲中,容器甲的液面比容器乙的水面高0.05m。求此时甲容器中液体的密度。
23.(2023·山东泰安·中考真题)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,g取,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。
(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;
(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度。
24.(2022·四川巴中·中考真题)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。
25.(2022·广西贵港·中考真题)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?
26.(2022·广西贺州·中考真题)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
27.(2022·湖南衡阳·中考真题)小王同学学习了压强和浮力的知识后,自己设计了一个体验实验装置,该装置的轴剖面图如图甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下两个柱状体组合而成,下部分容器横截面积,高度,上部分容器横截面积,高度,容器的质量为0.1kg,图乙是容器的立体图。另有一圆柱形实心铁棒,铁棒横截面积,长度l=0.1m。用细绳绕过定滑轮连接铁棒,细绳另一端有一控制铁棒缓慢升降和暂停装置(图中未画出),铁棒置于容器口的上方,向容器内注入深度的水,缓慢计铁棒下降,直至完全浸没后铁棒停止下降,铁棒始终保持竖直且未与容器底部接触。()。求:
(1)注入的水质量是多少kg;
(2)铁棒所受浮力的大小;
(3)桌面所受的压力的大小;
(4)水对容器底部的压力,通过计算比较与的大小。
28.(2021·湖北鄂州·中考真题)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
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