内容正文:
备考精练10 浮力
题组一 基础知识精练
一、单项选择题
1.(2024·黑龙江)将两个完全相同的小球,分别放入装有不同液体的甲、乙两个完全相同的烧杯中,小球静止时两烧杯液面相平,如图所示,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度小
B.乙烧杯底部受到液体的压强小
C.甲烧杯中小球受到的浮力大
D.甲、乙两烧杯对桌面的压力相等
2.(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分别为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
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
3.(2024·广州)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小
B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变
D.排开液体重力变大
4.(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
5.(2024·包头)如图,在游泳比赛中,运动员奋力向后划水,身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析,下列说法正确的是( )
A.运动员划水时不受浮力
B.运动员划水时受到水的推力向前游动
C.运动员加速划水,受到的惯性增大
D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
6.(2024·南京模拟)如图所示,甲、乙是两个相同的烧杯,里面装有密度不同的两种液体,将两个相同的物体A、B分别放入两杯中,静止时甲、乙中液面刚好相平。此时,设A物体受到的浮力为F1,甲中液体对烧杯底部的压强为p1,甲杯对水平面压强为p1′,B物体受到的浮力为F2,乙中液体对烧杯底部的压强为p2,乙杯对水平面压强为p2′,则( )
A.F1=F2,p1>p2,p1′>p2′
B.F1=F2,p1<p2,p1′=p2′
C.F1<F2,p1=p2,p1′=p2′
D.F1>F2,p1=p2,p1′>p2′
7.(2024·江西)如图所示是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的
是( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
8.(2024·新疆)人体密度跟水的密度差不多。质量为40 kg的小明套着游泳圈(游泳圈重力不计)在游泳池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积约
为( )
A.10 dm3 B.20 dm3 C.30 dm3 D.40 dm3
9.(2024·内江)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是
(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
10.(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
二、填空、作图题
11.(2024·兰州)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10 cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30 cm时,绳子刚好伸直;如图乙所示,当水深为36 cm时,物体上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,则此正方体物块的密度为 kg/m3,乙图中细线的拉力为 N。
甲 乙
12.(2024·绥化)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的;当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为p1和p2,则p1 (选填“>”“=”或“<”)p2,杯中液体的密度是 kg/m3。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
13.(2024·广东)如图所示,小球漂浮在水面,请在O点画出小球受到的重力G和浮力F的示意图。
三、实验题
14.(2024·绥化)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中所用容器底面积是50 cm2,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
A B C
D E
(1)测量前,需沿 方向将弹簧测力计调零。
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是
N。
(3)如果对比B、E两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,那么这种做法
(选填“正确”或“不正确”),理由是 。
(4)由 两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8 N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
15.(2024·重庆)小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
甲 乙 丙
丁 戊
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7 N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N。
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大。由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 。
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关;并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 (选填“准确”或“不准确”)。
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3 N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
四、计算题
16.(2024·江西)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01 m2,容器内盛有质量为4 kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6 kg,体积为1×10-3 m3。g取10 N/kg,求:
(1)木块的密度;
(2)木块受到的重力;
(3)木块受到的浮力;
(4)此时容器对水平桌面的压强。
17.(2024·陕西)如图,是我国自主研发的“南鲲号”漂浮式波浪能发电装置,因其灵活机动,被称为海上移动充电宝。(g取10 N/kg,海水密度取1.0×103 kg/m3)
(1)“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉,以抵御超强台风,在下沉过程中,其底部受到海水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“南鲲号”质量为6×106 kg,其漂浮时受到的浮力是多少?排开海水的体积是多少?
(3)若拖船将“南鲲号”匀速直线拖移至
54 km外的某岛礁,用时3 h,其移动速度是多少?若拖船对“南鲲号”的牵引力恒为6×
105 N,则牵引力做功的功率是多少?
题组二 综合能力提升
一、多项选择题
1.(2024·自贡改编)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强减小
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
2.(2024·泸州改编)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.通过改变自身的重力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
3.(2024 ·两江新区模拟)2023年12月27日,我国首艘自主研制的超深水大洋钻探船“梦想”号在珠江口海域顺利完成首次试航,如图所示。它是全球唯一一艘具备海域11 000米钻探能力的科考钻探船,质量约为3.3×107 kg。(海水密度取1×103 kg/m3)下列说法正确的是( )
A.“梦想”号静止在水面上时,受到的力是平
衡力
B.“梦想”号从密度小的海域驶入密度较大的海域,会下沉
C.“梦想”号漂浮在海面时,所受浮力约为3.3× 108 N
D.钻头在11 000 m深处受到海水的压强为1.1×106 Pa
4.
甲 乙
(2024·凉山州改编)如图所示,两个完全相同的小球,分别漂浮在装有一定酒精和水的容器中(ρ水>ρ酒),小球的质量为6 g,体积为
10 cm3,下列描述正确的是( )
A.小球的密度为0.6×103 kg/m3
B.小球排开水的质量等于排开酒精的质量
C.用力将图乙的小球向下压的过程中,小球受到的浮力不变
D.将酒精注入乙容器中(不溢出液体),小球浸入液体的体积不变
5.(2024·达州改编)如图所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲<h乙,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是( )
A.液体密度ρ甲>ρ乙
B.两小球受到的浮力FA=FB
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
6.(2024·福建改编)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( )
甲 乙 丙
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
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
7.(2024·赤峰改编)在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
甲 乙
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是F1<F2
B.鸡蛋的体积为C.鸡蛋的密度为ρ水
D.鸡蛋的密度为ρ盐水
8.(2024·达州改编)如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2 000 cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙所示放入水中,B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.A浸没在水中所受浮力为5 N
B.A的底面积为50 cm2
C.B的重力为20 N
D.B的密度为0.75×103 kg/m3
9.(2024·天津)水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为S2的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为p,如图所示。向容器中注入质量为m的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为mg
B.圆柱体所受浮力为mg
C.容器底所受液体压强可能为D.容器底所受液体压强可能为10.(2024·宜宾)如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4 N,甲受到的浮力为8 N,甲、乙的体积之比为2∶1,甲、乙的密度之比为1∶6,水的密度为1.0×
103 kg/m3,g取10 N/kg。下列说法正确的
是( )
A.细线对甲的拉力为4 N
B.乙受到的浮力为4 N
C.甲的密度为0.25×103 kg/m3
D.容器底部对乙的支持力为4 N
二、填空、作图题
11.(2024·齐齐哈尔)如图所示,有一个内外壁皆为圆柱形的平底容器,内装足够深的水。将一个质地均匀的正方体物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计下(图中未画出弹簧测力计)。当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为7 N;当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为
4 N。现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时,所受到的浮力是 N,该物体的密度为 kg/m3。
12.(2024·达州)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10 cm的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上;O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2 kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为 N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为 Pa。(g取
10 N/kg)
13.(2024·贵州)如图甲所示,将两实心正方体金属块A和B(mA=mB,VA<VB),分别悬挂在弹簧测力计下端,并浸没于装有水的相同烧杯中,静止时下表面距杯底的高度均为h0,两杯中水面相平。现将两金属块缓慢从水中竖直向上提起,直到下表面刚好离开水面,悬挂A的测力计示数F,随金属块下表面距杯底高度h变化关系的大致图像如图乙所示。请在同一坐标图中画出:悬挂B的测力计示数F随h(从h0开始)变化关系的大致图像。(忽略金属块离开水面时带出的水,不计阻力)
甲 乙
14.(2024·遂宁)一小球静止在水面上,请在图中画出小球所受重力和浮力的示意图。
三、实验题
15.(2024·湖北)小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如下实验操作:
甲 乙 丙
如图甲,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数V1=70 mL;
如图乙,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数V2=80 mL;
如图丙,将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的示数V3。
(1)空瓶漂浮时浮力 重力,沉底后浮力 (选填“>”“<”或“=”)重力。
(2)V3= mL,空瓶材质所占的体积为 mL。
(3)空瓶材质的密度为 kg/m3。(水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3)
16.(2024·广安)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论提出如下猜想:
猜想1∶浮力的大小与物体浸入的深度有关;
猜想2∶浮力的大小与液体的密度有关;
猜想3∶浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
A B C D E
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体浸没在液体的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物体的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
四、计算题
17.(2024·武汉)2024年4月19日,我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装,它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录,“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为6×104 t的“海洋石油229”驳船将质量为3.7×104 t的导管架运载至安装海域的情景。
甲 乙
(1)如图甲所示,导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板,这4块钢板的作用是 。“海基二号”在指定海域成功安装后,这4块钢板处于水深324 m的海底处,它们受到海水的压强是 Pa。
(2)导管架和驳船拖航的速度约为100 m/min,它们到达240 km外的安装海域所需要的时间约为 h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时,若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架,请在图中画出导管架受力的示意图。
(3)这次海上安装采用了滑移下水方式:工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分,又向船尾水舱注入一部分水,使驳船小角度倾斜,最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离,导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为2.2×103 m3和6×
103 m3时,导管架顶端浸入海水中的体积为200 m3,则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少N?(ρ海水=1.0×103 kg/m3)
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备考精练10 浮力
题组一 基础知识精练
1. B 2. B 3. A 4. D 5. B 6. A 7. A 8. A 9. B 10. B
11. 0.4×103 6
12. = 1.2×103
13.如图所示
14. (1)竖直 (2)2.0 (3)不正确 没有控制排开液体的体积相同 (4)C、D (5)1
15. (1)上 变大 0.3 (2)越大 无关 (3)1.1 准确 (4)不合理,未控制 V排 相同
16. (1)0.6×103 kg/m3 (2)6 N (3)6 N (4)4 600 Pa
【解析】(1)木块的密度
ρ===0.6×103 kg/m3
(2)木块受到的重力G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N。
(3)木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,即F浮=G=6 N。
(4)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,即F=G总=m总g=(4 kg+0.6 kg)×10 N/kg=46 N,
容器对水平桌面的压强p===4 600 Pa。
17. (1)变大 (2)6×107 N 6×103 m3 (3)其移动速度是
5 m/s 牵引力做功的功率是3×106 W
【解析】(1)因为液体压强随深度的增加而增大,所以“南鲲号”下沉时所处的深度不断增加,则海水对它的压强将变大。
(2)因为漂浮在海水面上,所以受到的浮力
F浮=G=mg=6×106 kg×10 N/kg=6×107 N
由F浮=ρgV排得,排开海水的体积
V排===6×103 m3
(3)其移动速度
v===18 km/h=5 m/s
牵引力做功的功率
P==Fv=6×105 N×5 m/s=3×106 W
题组二 综合能力提升
1. AC 2. AC 3. AC 4. AB 5. AD 6. BC 7. AB 8. AD
9. BD 10. AC
11. 9 0.9×103
12. 60 2 000
13. 如图所示
14. 如图所示
15. (1)= < (2)74 4 (3)2.5×103
16. (1)增大 (2)ADE 2.0×103 (3)没有控制排开液体的体积相同
17. (1)增大受力面积来减小压强 3.24×106 (2)40 见解析图 (3)1.008×109 N
【解析】(1)导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板,这是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的;
它们受到海水的压强
p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×324 m=3.24×
106 Pa
(2)由v=可得,到达安装海域所需要的时间
t===2 400 min=40 h
导管架和驳船沿直线向右匀速航行时,导管架在水平方向不受力,在竖直方向上受重力和支持力,二者是一对平衡力,作用点在重心,如图所示:
(3)驳船小角度倾斜前,驳船和导管架的总重力
G总=(m驳+m架)g=(6×104×103 kg+3.7×104×103 kg)×
10 N/kg=9.7×108 N
驳船小角度倾斜时,水舱中水增加的重力
ΔG=Δmg=ρ海水ΔVg=1.0×103 kg/m3×(6×103 m3-2.2×103 m3)×10 N/kg=3.8×107 N
驳船小角度倾斜时处于漂浮状态,总浮力等于总重力,即
F浮总=G总+ΔG=9.7×108 N+3.8×107 N=1.008×109 N
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