重难点07 浮力(2个知识点+4个解题技巧+4大题型)-2025年中考物理【热点·重点·难点】专练(全国通用)
2025-03-31
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内容正文:
重难点07 浮力
考点
三年考情分析
2025考向预测
浮力、压强综合判断
考查密度、浮力、压强等多个物理量的比较,综合性较强,难度较大,经常作为选择题的压轴题。
1、新情境与跨学科融合:如与化学结合(盐水密度变化)、生物结合(鱼类浮沉机制),结合实际问题情境:如环保主题(垃圾漂浮物清理)、工程应用(船舶载重计算),图像分析:如浮力、深度图像等。
2、高频题型与分值分布:选择、填空题(阿基米德原理、浮沉条件、浮力与压强综合、浮力的应用)、实验题(探究浮力的大小跟哪些因素有关、探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系)。
浮力的计算
浮力的计算是中考的必考内容,常以选择、填空、计算题出现。也会与杠杆、滑轮计算结合,(如2024年内蒙古、山东、四川中考计算题中都出现过浮力与滑轮结合的题目)。
浮力的相关实验
主要考查浮力的大小的影响因素和浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验。
浮力的应用
浮力的应用与实际问题情境结合更紧密,也逐渐成为中考出题趋势。轮船、潜水艇、密度计都经常与科技军事前沿结合(如2024年陕西、四川泸州中考题中结合我国潜艇进行分析的题目)。
【知识必备】
1、物体的浮沉条件
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮>G物
F浮<G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮+F支=G物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
物体处于动态,受到的是非平衡力
物体处于静止状态,受力平衡
2、浮力的应用
(1)轮船
①原理:利用空心法,即把密度比水大的钢铁制成空心的,能使它排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上。
②轮船的排水量:表示轮船的大小,指轮船装满货物时排开水的质量,等于船和货物的总质量。
例如若一艘轮船的排水量是10000t,则轮船的浮力F浮=G排=m排g=1×107kg×10N/kg=108N。
③吃水深度:轮船在密度大的水域中吃水深度浅(吃水线低)。在密度小的水域中,吃水深度深(吃水线高)。
例如,当轮船由海中驶入河中时,浮力不变,吃水深度变大。
(2)潜水艇:潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮或下潜的。浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受的浮力始终不变。若要下沉,可吸水F浮<G。若要上浮,可排水,使F浮>G。
(3)热气球:气球和飞艇里充入的是密度小于空气的气体。火焰对球内的空气加热,使球内空气的密度小于外界空气的密度,气球受到的浮力大于受到的重力,热气球升入空中。
(4)密度计
①用途:测量液体密度的仪器。
②原理:密度计放在液体中都是漂浮的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力且不变,F浮=G。
③刻度特点:根据F浮=G排=ρ液g V排可知,液体的密度较大时,V排较小,密度计露出液面的体积就会大些,反之就小,因此从上至下刻度值是逐渐增大的,但刻度不均匀的,上疏下密。
【解题技巧】
1、比较浮力的方法
(1)利用阿基米德原理F浮=ρ液g V排进行判断
①ρ液一定,比较V排;V排越大,浮力越大。
②V排一定,比较ρ液;ρ液越大,浮力越大。
(2)对于漂浮,悬浮状态,可根据浮沉条件(F浮=G物)进行相关判断。
2、求浮力的四种方法
称重法
压力差法
公式法
平衡法
浮力大小等于物体重力减去浸在液体中时测力计的示数
浮力的大小等于物体受到液体对它上、下表面的压力之差
浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力大小
物体漂浮或悬浮时,浮力与重力是平衡力,大小相等
3、【实验考点汇总】探究浮力的大小跟哪些因素有关
(1)实验装置图
(2)测量浮力大小:称重法:。
(3)烧杯中液体“适量”的标准:能测出物体排开液体的最大体积,且物体不能接触容器底。
(4)实验图像的绘制与分析
F示—h图像
F浮—h图像
随着物体浸入液体中的深度增大,测力计示数先减小后不变
随着物体浸入液体中的深度增大,物体所受浮力先减增大后不变
(5)得出浮力与物体形状有关的错误结论分析:没有控制物体排开液体的体积不变。得出浮力大小与物体浸没在液体的深度有关的错误结论分析:没有控制物体排开液体的体积不变。
(6)实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积和液体的密度有关,浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力越大。与物体的体积、物体的密度、物体浸没在液体中的深度等无关。
4、【实验考点汇总】探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验装置图
(2)实验步骤顺序:测空桶重力G空桶→测物体重力G物体→将物体浸没在水中测出拉力F1→称量桶与排出液体的总重力F2。
(3)实验数据的计算:称重法计算浮力F浮=G物体-F1,排开液体所受的重力G排=F2-G空桶。
(4)实验误差分析
①先测物体浸在液体中的拉力,再测物体的重力:物体上沾有液体,所测重力偏大,所测浮力偏大。
②先测桶和排开液体的总重力,再测桶的重力:小桶上沾有液体所测桶重偏大,所测排开液体重力偏小。
③若溢水杯中液体未达到溢水口:所测排开液体的重力偏小,不能得出正确结论。
(5)实验结论:在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。表达式为F浮=G排,推导式为F浮=G排=ρ液g V排。
(建议用时:45分钟)
【题型1 浮力、压强综合判断】
1.(2024·江苏淮安·中考真题)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
【答案】C
【解析】A.容器对地面的压力等于容器、液体、杯子和木块的重力之和,甲、乙中容器、杯子和木块重力相同。水和盐水的体积相同,盐水的密度大,根据可知,乙中盐水的质量更大,因此盐水的重力更大,两容器的底面积相同,根据可知,乙对地面的压强更大,故A错误;
B.由图可知,木块在甲容器中放在杯子中,受到杯子的支持力,大小等于木块的重力,木块没有排开液体,即没有受到浮力。木块在乙中排开了液体,受到的了浮力,木块的密度未知,因此无法得出浮力与重力的关系,综上所述,木块在甲容器中受到的浮力小于在乙容器中受到的浮力,故B错误;
C.甲中,杯子和木块整体漂浮在水中,整体受到的浮力等于整体的重力;乙中,杯子和木块整体悬浮在水中,整体受到的浮力等于整体的重力。因此甲、乙中整体受到的浮力相同,乙中盐水的密度更大,根据可知,甲中排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据可知,甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度,故C正确;
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,根据可知,杯子和木块受到的压强增大,但整体内部没有空气,整体的体积不会改变,因此整体受到的浮力不变,仍等于整体的重力,故仍悬浮在液体中,不会沉底,故D错误。
故选C。
2.(2024·四川自贡·中考真题)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变大
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
【答案】C
【解析】A.种子上浮过程中,深度变小,盐水对种子的压强变小,故A错误;
B.漂浮的种子受到的浮力和重力二力平衡,大小相等,故B错误;
C.当种子密度大于盐水密度时,种子受到的浮力小于其重力,种子就会下沉,故C正确;
D.沉底的种子受到浮力、重力及支持力的作用,故D错误。
故选C。
3.(2024·山东德州·一模)鸡蛋变质后密度会发生变化,某物理学习小组同学想探究鸡蛋变质后密度变化情况。将体积相同的新鲜鸡蛋和变质鸡蛋分别放入两杯盛有浓度相同盐水的甲、乙烧杯中,两烧杯完全相同。当鸡蛋静止时,两杯中液面刚好相平,下列说法正确的是( )
A.由图可知变质鸡蛋密度会变大
B.甲杯底部受到的液体压强等于乙杯底部受到的液体压强
C.甲杯中鸡蛋所受浮力等于乙杯中鸡蛋所受浮力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
【答案】B
【解析】A.根据物体沉浮条件可知,把两个鸡蛋放进相同的盐水中,悬浮在盐水中的鸡蛋,其密度等于盐水密度,漂浮在盐水中的鸡蛋,其密度小于盐水密度,所以图乙中的鸡蛋密度小于图甲中的鸡蛋密度,图乙中的鸡蛋是变质鸡蛋,变质鸡蛋密度会变小,故A错误;
B.当鸡蛋静止时,两杯中液面刚好相平,说明容器底部到液面的深度相同,两杯盐水相同说明液体密度相同,根据p=ρ液gh可知,甲杯底部受到的液体压强等于乙杯底部受到的液体压强,故B正确;
C.因为盐水密度相同,甲杯中鸡蛋排开盐水体积比乙杯中鸡蛋排开盐水体积大,根据F浮=ρ液gV排可知,甲杯中鸡蛋所受浮力大于乙杯中鸡蛋所受浮力,故C错误;
D.由于甲图中鸡蛋悬浮,所受的浮力
F排甲=G甲=G甲排
甲容器中鸡蛋的重力等于与浸入部分等体积液体的重力;乙图中鸡蛋漂浮,所受的浮力
F排乙=G乙=G乙排
乙容器中鸡蛋的重力等于与浸入部分等体积液体的重力;因为两液面相平,且是同种液体,两容器中液体与物体的总重力相同,即装置的总重力相同,对桌面的压力相同,容器的底面积相同,由可知容器对桌面的压强相同,故D错误。
故选B。
4.(2024·黑龙江齐齐哈尔·三模)放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有质量相等的不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中,静止时两物块所处的位置如图所示。则( )
A.甲容器中的液体密度较大
B.乙容器中的物块受到的浮力较大
C.甲容器对水平桌面的压强较大
D.两个容器底部受到的液体压强相等
【答案】D
【解析】A.两个物块相同,则密度相等。在甲容器悬浮,在乙容器漂浮,根据物体的浮沉体积可知,ρ甲液=ρ物,ρ乙液>ρ物,故乙容器中的液体密度较大,故A不符合题意;
B.两个相同的物块重力相同,在甲容器悬浮,在乙容器漂浮,则两个相同的物块受到的浮力关系为
F甲=F乙=G
即物块在两容器中所受浮力相等,故B不符合题意;
C.由题意可知,容器相同,盛装的液体质量相等,两个物块相同,容器放在水平桌面上,容器对水平桌面的压力为
F=G总=G容+G液+G物
则两个容器对水平桌面的压力相等,由于容器相同,则受力面积相等。由可知,两容器对水平桌面的压强相等,故C不符合题意;
D.液体对容器底的压力等于液体和物块的重力之和,两个容器底部受到的液体压力相同,由可知两个容器底部受到的液体压强相等,故D符合题意。
故选D。
5.(2024·江苏无锡·二模)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上,将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示,则( )
A.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
B.A的重力大于B的重力
C.甲杯和乙杯对水平桌面的压强相等
D.A受到的浮力小于B受到的浮力
【答案】B
【解析】A.由图可知,A处于漂浮状态,A的密度小于甲液体的密度,B处于悬浮状态, B的密度等于乙液体的密度,因为实心物体A、B由同种材料制作,密度相等,则甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,故A错误;
B.根据题意可知,甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和,由图可知,A处于漂浮状态,A排开液体的体积小于物体的体积,B处于悬浮状态,B排开液体的体积等于物体的体积,所以A的体积大于B的体积,实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,根据得到A的质量大于B的质量,根据G=mg可知,A的重力大于B的重力,故B正确;
C.由题可知甲杯中液体的体积等于乙杯中液体的体积,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,由可知甲杯中液体的质量大于乙杯中液体的质量,根据G=mg可知,甲杯中液体的重力大于乙杯中液体的重力,A的重力大于B的重力,甲杯和乙杯对水平桌面的压力等于液体、物体和杯子的总重力,两个杯子是相同的,重力相同,所以甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力,两个杯子的底面积相等,由可知甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强,故C错误;
D.由图可知,A处于漂浮状态,A受到的浮力等于其重力,B处于悬浮状态,B受到的浮力等于其重力,因为A的重力大于B的重力,所以A受的浮力大于B受到的浮力,故D错误。
故选B。
6.(2022·四川广元·一模)如图所示,在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中,放入小球后两个容器中的液体深度相同,且A、C两球排开液体体积相同,B球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉,下列判断正确的是( )
A.三个小球中密度最小的是A球
B.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.A球所受浮力大于C球所受浮力
D.如果把A、C两球对调,C球在甲液体中可能下沉
【答案】C
【解析】B.B球在甲液体中悬浮,则,在乙液体中下沉,则,所以甲液体密度大于乙液体密度。两个容器中的液体深度相同,根据可知甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,故B错误;
A.A在甲中漂浮,则,C在乙中漂浮,则。则B球的密度最大。由A、C漂浮,且两球排开液体体积相同,则有
可得,,因为甲液体密度大于乙液体密度,所以,所以三个小球中密度最小的是C球,故A错误;
C.A、C两球排开液体体积相同,甲液体密度大于乙液体密度,根据可知A球所受浮力大于C球所受浮力,故C正确;
D.综上可知
所以C球密度小于甲液体密度,所以如果把A、C两球对调,C球在甲液体中只会漂浮,故D错误。
故选C。
7.(2024·四川广元·二模)水平桌面上放有一容器,容器内装有一定质量的水,将物体A、B叠放后一起放入水中,静止时如图甲所示,再将A从B上拿下放入水中,B静止时漂浮,如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.物体A的密度大于物体B的密度
B.与甲图相比,乙图中水对容器底的压强变小
C.与甲图相比,乙图中桌面受到的压力变大
D.甲、乙两图中物体A所受的浮力大小相等
【答案】C
【解析】A.由图乙可知,A物体沉底,B物体漂浮,根据物体的浮沉条件可知,A物体的密度大于水的密度,B物体的小于水的密度,所以A物体的密度大于B物体的密度,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,甲图中,A、B排开水的体积等于A、B的体积之和,乙图中,A、B排开水的体积小于A、B的体积之和,所以甲图中A、B排开水的体积大于乙图中A、B排开水的体积,则甲图中水的深度大于乙图中水的深度,根据p=ρgh可知,与甲图相比,乙图中水对容器底的压强变小,故B正确,不符合题意;
C.甲、乙图中,容器对桌面的压力都等于容器、物体A、B和容器内水的重力之和,所以与甲图相比,乙图中桌面受到的压力不变,故C错误,符合题意;
D.由图可知,甲、乙两图中物体A排开水的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲、乙两图中物体A所受的浮力大小相等,故D正确,不符合题意。
故选C。
8.(2024·广东东莞·一模)将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
B.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
【答案】B
【解析】A.甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是
根据可知,三个小球的质量大小关系是
故A错误;
B.三个相同烧杯中都装满水,放入小球前里面的水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器和容器内物体的总重力,则放入物体后对桌面的压力为
由阿基米德原理可知
据此可得
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则
故
由于容器的底面积相同,根据可知,烧杯底部对桌面的压强的关系为
故B正确;
C.因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据可知,三个烧杯中的水对烧杯底部的压强相等,即
故C错误;
D.由于甲乙丙三个实心小球体积相同,由图可知,排开水的体积关系为
所以
由可知
故D错误。
故选B。
9.(2024·山东临沂·二模)水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水。现将两个体积相同的小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中溢出水的质量大 B.乙杯中小球所受浮力大
C.甲杯底部受到水的压强小 D.乙杯对桌面的压强大
【答案】B
【解析】A.由图得,小球在甲容器中漂浮,在乙容器中悬浮,两小球的体积相同,则小球在甲容器中排开水的体积较小,由得,甲杯中溢出水的质量小,故A不符合题意;
B.由得,小球在乙杯中小球所受浮力大,故B符合题意;
C.甲乙两杯水装满,则放入小球后,水依然处于装满状态,则水的深度相同,由得,甲乙杯底部受到水的压强相同,故C不符合题意;
D.甲乙球的重力等于排开的水的,则甲乙杯的总重力相同,杯子对桌面的压力等于杯子的总重力,则杯子对桌面的压力相同,受力面积相同,由得,甲乙杯对桌面的压强一样大,故D不符合题意。
故选B。
10.(2024·云南昭通·一模)(多选)水平桌面上两个底面积、质量相同的容器中分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球分别放入两容器中,静止时两球状态如图,两容器内液面相平。下列分析正确( )
A.两小球所受浮力
B.两种液体对容器底部的压力
C.两种液体的密度
D.两容器对水平桌面的压强
【答案】CD
【解析】A.球在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,则球在两液体中受到的浮力相等,均等于球的重力,即
故A错误;
C.由浮沉条件得,两种液体的密度
故C正确;
B.液体的深度相等,甲乙液体密度
由得,甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强,两容器的底面积相等,由得,两种液体对容器底部的压力
故B错误;
D.甲液体的体积小于乙液体的体积,,甲乙液体密度
由得,甲乙液体的重力
甲乙容器质量相等,由得,甲乙容器重力相等,甲乙液体中小球是相同的小球,则小球的重力相等,则甲容器的总重力小于乙容器的总重力,容器对水平桌面的压力等于容器的总重力,则两容器对水平桌面的压力
由得,两容器对水平桌面的压强
故D正确。
故选CD。
【题型2 浮力的计算】
11.(2024·四川达州·中考真题)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2000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,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50
C.B的重力为20N D.B的密度为
【答案】D
【解析】A.由乙图可知,当h处于0~10cm时,弹簧测力计的示数不变,说明圆柱体A未露出水面,此时弹簧测力计的示数F示=5N,当h处于20cm以上时,弹簧测力计的示数不变,说明圆柱体A已完全露出水面,此时弹簧测力计的示数F示′=10N,则圆柱体A受到的重力
圆柱体A浸没在水中时受到的浮力
故A错误;
B.由可得,圆柱体A的体积
若圆柱体A拉离水面时容器中的水面高度不变,则圆柱体A的底面积
实际圆柱体A拉出水面时,容器中的水面在下降,物体A从刚露出水面到离开水面时移动的距离与圆柱体A的高度不相等,故B错误;
C.将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,放入水中,A、B刚好悬浮,则A、B的总重力
则B的重力
故C错误;
D.B的密度
故D正确。
故选D。
12.(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。
13.(2024·海南·中考真题)用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它浸入水中静止时,其上表面恰好与水面相平。此时弹簧测力计的示数为3N,柱体下表面受到水的压力为2N,则柱体受到的浮力为 N,其密度是 kg/m3。()
【答案】2
【解析】[1]柱体上表面恰好与水面相平,则上表面受到水的压力为0,则它受到的浮力为
[2]柱体的重力为
柱体的质量为
柱体的体积为
柱体的密度为
14.(2023·辽宁鞍山·中考真题)用手将边长为0.1m,质量为0.4kg的正方体浸没在水中,将手放开瞬间它受到的浮力为 N,当物体静止时,它的下表面受到水的压强为 Pa、(g取10N/kg)
【答案】10 400
【解析】[1]将边长为0.1m,质量为0.4kg的正方体浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,将手放开瞬间它受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10 N
[2]物体的重力
G=mg=0.4kg×10N/kg=4NF浮>G,所以物体上浮,最后漂浮,当物体静止时,受到的浮力等于重力
F浮ʹ=G=4N
由浮力产生的原因可知,此时下表面受到水的压力等于它受到的浮力
F=F浮ʹ=4N
则下表面受到水的压强为
15.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)夏天原本漂浮在海面上的冰山熔化了一部分以后,冰山会在水中处于 状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)。这个冰山在水下部分的体积约为,则此冰山受到的浮力为 N。(,)。
【答案】漂浮
【解析】[1]因为冰的密度小于海水密度,所以冰山在水中会处于漂浮状态。
[2]冰山受到的浮力为
16.(2024·黑龙江哈尔滨·三模)如图所示,图甲是小南用弹簧测力计挂着一块不吸水的实心圆柱形合金体,从空中逐渐侵入水中的情景。图乙是弹簧测力计示数F随该合金体逐渐浸入水中深度h的变化图像。合金体刚好浸没在水中时,受到的浮力是 N。合金体的密度是 kg/m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】0.5 4×103
【解析】[1]由图乙可知,合金体的重力为2.0N;当合金体完全浸没时,受到的拉力为1.5N,所以合金体受到的浮力
[2]合金体的质量
合金体的体积
由可知,合金体的密度
17.(2024·山东济宁·二模)如图甲所示,体积可忽略不计的轻质硬杆B一端固定在容器底,一端与不吸水的实心正方体A固定。现缓慢向容器中加水,当水深为15cm时正方体A刚好浸没,杆B受到正方体A的作用力F随注水深度变化的图像如图乙所示。则物体A的密度为 ,当F大小为0时,容器底部受到水的压强为 。
【答案】0.6×103kg/m3 1100Pa
【解析】[1]由图乙可知,当水的深度为0时,力传感器的示数大小F0=6N,则此时正方体对传感器的压力等于A的重力,则物体A重力
G=F0=6N
由图乙可知,当水深h1=5cm时物体下表面刚好与水接触,当水深为15cm时正方体A刚好浸没,则物体A的边长
l=15cm-5cm=10cm
物体A的体积
VA=l3=(10cm)3=1000cm3=0.001m3
物体A的密度
[2]当力传感器的示数大小F为0时,物体A受到的浮力等于重力,此时物体浸在水中的体积
物体浸在水中的深度
此时水的深度
h=h1+h浸=0.05m+0.06m=0.11m
容器底部受到水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1100Pa
18.(2024·云南昆明·一模)一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
【答案】(1)10N (2)1.5×103kg/m3 (3)3.5×103Pa
【解析】(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力为
(2)由题意可知小球的重力为
则小球的质量为
小球的密度为
(3)小球放入水中后液面上升的高度为
则小球静止在水中时容器底部受到水的压强为
19.(2024·山东德州·二模)如图所示,将一盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器的重力。用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F。已知小球的重力,小球的体积为。水的密度,g取10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力F的大小;
(3)剪断细线,待物体静止后,水对容器底部的压强减小了多少?
【答案】(1)10N;(2)2N;(3)1000Pa
【解析】(1)由于小球完全浸没,所以排开水的体积为
V排=V球=V=10-3m3
小球受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
(2)小球受到竖直向上的浮力、竖直向下的拉力和竖直向下的重力处于平衡状态,由力的平衡条件可得,细线对小球的拉力
F=F浮-G=10N-8N=2N
(3)剪断细线,待物体静止后漂浮在水面上,小球减小的浮力与绳子对小球竖直向下的拉力,即
ΔF浮= F= 2N
由F浮= ρ水gV排可得,减小排开水的体积
则容器内水减小的深度
水对容器底部的压强减小的量
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
答:(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小为10N;
(2)细线对小球的拉力F的大小为2N;
(3)剪断细线,待物体静止后,水对容器底部的压强减小了1000Pa。
【题型3 浮力的相关实验】
20.(2024·黑龙江绥化·中考真题)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,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(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2.8N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
【答案】竖直 2 不正确 未控制物体排开液体的体积相同 C、D 1
【解析】(1)[1]实验中,测力计测量竖直向下的力,则测量前,需沿竖直方向将弹簧测力计调零。
(2)[2]由AC实验得,物块浸没在水中受到的浮力是
(3)[3][4] B、E两次实验,液体密度不同,物体排开液体的体积液不同,没有控制物体排开液体的体积相同,会导致结论不可靠,这种做法是不正确的。
(4)[5]由CD实验可得,物体浸没在水中不同深度,弹簧测力计示数相同,则物体受到的浮力不变,可出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)[6]物块浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,则物体体积为
由AE实验得,物块浸没在液体中受到的浮力是
由得,液体密度
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2.8N,该操作使物体受到的浮力减小
由得,物体排开液体的体积减小
会使容器中的液面下降
21.(2024·四川广安·中考真题)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。
(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 。()
(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 。
【答案】增大 ADE 见详解
【解析】(1)[1]根据A、C、D三图可知,物体浸入液体的深度不同,但测力计的示数相同,说明浮力大小与物体浸没在液体的深度无关;根据A、B、C三图可知,物体浸入液体的体积不同,测力计的示数不同,说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关,物体浸入液体体积越大,物体受到的浮力越大。
(2)[2]根据A、D、E三图可知,物体浸入液体的体积相同,但液体的密度不同,测力计的示数不同,说明浮力大小与液体的密度有关。
[3]根据AC图可知
F浮=G−F=4N−2N=2N
根据可得
因为物体浸没,所以
V=V排=2×10−4m3
根据G=mg和可得,物体的密度
(3)[4]根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体形状的关系,应控制物体排开液体的体积相同,而实验中将另一薄铝片弯成碗状也放入该烧杯中,铝片漂浮在水面上,铝片排开液体的体积变大,所以小丽的结论不可靠。
22.(2024·青海西宁·中考真题)小西和同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验,进行了如图所示的操作。
(1)由 两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开液体所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的 ;
(3)为了得到更普遍的结论,接下来的操作中合理的是 ;
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.将物块换成小石块,用原来的方案再次进行实验
(4)小组同学经过交流、评估和反思后,得出实验步骤的最佳顺序是 ;
(5)根据实验数据,还可以计算出物块的密度ρ= (g取10N/kg);
(6)另一实验小组将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)得到与(1)相同的结论。
【答案】(1)甲、乙 (2)偏小 (3)B (4)丁甲乙丙 (5) (6)能
【解析】(1)由图甲可知,物块的重力为2N,由图乙可知,将物块浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1N,因此物块受到的浮力大小为
(2)实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致溢出水的体积偏小,则导致测出的偏小。
(3)为了得到更普遍的结论,应该选择不同的液体或者物体重复试验,使用相同的方案和器材多次测量是没有意义的。故选B。
(4)实验步骤的最佳顺序是先测出空小桶的重力,再测出物块的重力,然后将物块浸没在水中进行排水,最后测得小桶和溢出水的总重力,所以最佳顺序是丁甲乙丙。
(5)物块的体积为
则物块的密度为
(6)将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,木块的浮力可以由漂浮时浮力等于重力得到,根据原来的方法得到,所以也能得到与(1)相同的结论。
23.(2024·山西·一模)同学们在实验课上探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)如图1所示是第一小组的实验过程,你认为他们合理的操作顺序应是: ;根据图中弹簧测力计的示数,通过比较 ,就可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(2)第二小组利用如图2所示两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对上一实验进行改进,缓慢向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,通过比较 也可得出相同结论。
(3)比较两种实验方案,改进后的方案优点是 (答出一点即可)。
【答案】(1)戊、丙、甲、乙、丁 与 (2)弹簧测力力计A、B示数的变化量 (3)实验器材生活化,测力计固定,示数更稳定
【解析】(1)[1]为了减小误差,在小桶接水前,应先测出空桶的重力,同时为了减少弹簧测力计悬挂物体的次数,故应先测空桶重,继而测出物体重,然后在溢水杯中装入水,直到水面与溢水口相平,再测物体浸没在水中的拉力,最后测出小桶和排开水的总重,所以合理的实验顺序为戊、丙、甲、乙、丁,这样的操作顺序更流畅、误差更小。
[2]石块受到的浮力大小为
F浮=F丙-F乙
石块排开水的重力
G排=F丁−F戊
故比较F丙-F乙和F丁−F戊,就可以比较浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(2)由图2可知。物体A所受浮力等于弹簧测力计A示数的变化,排开液体的重力大小等于弹簧测力计B的示数的变化,故通过A、B弹簧测力计示数的变化,也可得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(3)对比左图和右图发现,右图测力计是固定的,故弹簧测力计的示数更稳定。
24.(2024·河北石家庄·一模)学习了阿基米德原理,小明进行了关于浮力的相关测量,如图甲所示,将重为3N的长方体物块缓慢放入装满水的溢水杯,静正时如图乙所示,进而测量小桶和排开液体总重力,如图丙所示。
(1)为了探究F浮与G排的关系,需要在图中操作的基础上增加一个步骤,即:用弹簧测力计测量 ;
(2)由乙图和丁图可知,浮力的大小跟: 有关;
(3)下列继续进行的操作或分析中不合理的是( )
A.为了得到更普遍的结论,可将原来方案中的水换成盐水重复实验
B.溢水杯中未装满水时F浮>G排,阿基米德原理不成立
C.若用密度小于水的木块取代实验中长方体物块进行实验,则图乙步骤中可不使用弹簧测力计
(4)分析图中数据,可以得知:
①乙图中长方体上表面受到水的压力为2N,则长方体下表面受到水的压力为 N;
②丁图中未知液体的密度为 kg/m3;
(5)验证完阿基米德原理后,装满水的溢水杯放在电子秤上,如图戊所示;将长方体物块缓慢浸入溢水杯;直到全部浸没并下降适当距离(未触碰到容器底),则电子秤的读数F与物体底面浸入液体深度h之间关系是( )
A. B. C. D.
【答案】(1)空小桶重力 (2)液体密度 (3)B (4)4 1.1×103 (5)B
【解析】(1)要测量物体排开水的重力,还需测出空小桶的重力G桶。
(2)由乙图和丁图知道,物体排开液体的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,由此可知,浮力大小与液体的密度有关。
(3)为了得到更普遍的结论,应该选不同的液体,不同的固体多次实验,找出普遍规律,验证结论,溢水杯中未装满水时F浮>G排,但阿基米德原理成立,若用密度小于水的木块取代实验中长方体物块进行实验,木块漂浮,浮力等于自身重力,故图乙步骤中可不使用弹簧测力计。故B不合理,AC合理。
故选B。
(4)[1]由题意知道,乙图中长方体在水中的浮力
根据F浮=G-F知道,长方体上表面受到水的压力为2N,则长方体下表面受到水的压力为
[2]物体在未知液体中所受浮力为
圆柱体排开液体的体积不变,由知道
则圆柱体排开未知液体的体积不变,由知道
(5)溢出的液体重力等于物体受到的浮力,根据力的作用是相互的,减小的液体重力等于物体给液体向下的作用,故电子秤的示数不变,则电子秤的读数F与物体底面浸入液体深度h之间关系是图中的B。
【题型4 浮力的应用】
25.(2024·陕西·中考真题)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
【答案】C
【解析】A.潜艇在高密度水层悬浮时,潜艇处于静止状态,所受的浮力等于其重力,故A错误;
B.由阿基米德原理知道,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,不变,变小,因此所受的浮力变小,故B错误;
C.潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,故C正确;
D.由阿基米的原理知道,潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程,所受的浮力变小。故D错误。
故选C。
26.(2024·四川泸州·中考真题)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
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
【答案】C
【解析】A.潜艇是通过改变自身重力来实现上浮与下沉的,故A错误;
B.在水面下匀速下潜过程中,潜艇排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,受到的浮力不变,故B错误;
CD.从长江潜行进入东海时,潜艇排开水的体积不变,而海水密度大于河水密度,根据阿基米德原理可知,潜艇受到的浮力变大,需要往水仓内注水来增大自身重力,从而使自身重力仍等于受到的浮力,故C正确,D错误。
故选C。
27.(2024·河北张家口·三模)(多选)科技兴趣小组的同学利用木棒和铜丝自制了一个密度计,先后放入装有两种不同液体的相同烧杯中,密度计静止时两烧杯中液面相平,如下图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计在甲烧杯中受到的浮力大
B.甲烧杯中液体的密度小
C.甲烧杯对水平桌面的压强大
D.换用相同质量,更细的木棒制作密度计,密度计更加精确
【答案】BD
【解析】A.密度计使用过程中始终漂浮,浮力等于重力,因此同一密度计在两种液体中所受浮力大小相等,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,,由图可知
则
故B正确;
C.容器对水平桌面的压强
两烧杯完全相同,则、相同,已知,由图可知,则,甲烧杯对水平桌面的压强小于乙烧杯对水平桌面的压强,故C错误;
D.换用相同质量、更细的木棒制作密度计,密度计在待测液体中漂浮时,所受浮力不变,则不变,木棒变细,由可知变大,可以减小密度计的分度值,使密度计的精确度提高,故D正确。
故选BD。
28.(2024·河南洛阳·三模)(多选)在学习浮力知识时,同学们进行造船比赛。如图所示,他们用相同的橡皮泥做成小船,放在盛有水的水槽中,然后往小船中加栗子,看谁的小船承载量大。下列说法正确的是( )
A.做成小船前橡皮泥在水中下沉,是因为其不受浮力
B.将橡皮泥做成小船能漂浮在水面,此时其浮力大于重力
C.造船是采用“空心”的办法增大了可利用的浮力
D.小船所装的栗子越多,它受到的浮力就越大
【答案】CD
【解析】A.橡皮泥做成船之前在水中下沉,是因为浮力小于重力,故A错误;
B.橡皮泥做成船后能漂浮在水面上,此时浮力等于重力,故B错误;
C.“空心”部分体积越大,排开的水的体积大,根据知,浮力大,造船就是采用“空心”的方法增大可利用的浮力,使船浮在水面的,故C正确;
D.放入栗子后,小船仍然漂浮,浮力等于重力,小船所装栗子越多,重力越大,所受浮力越大,故D正确。
故选CD。
29.(2024·河南信阳·二模)(多选)2024年3月28日下午,中国“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号载人潜水器抵达三亚基地,圆满完成首次中国﹣印度尼西亚爪哇海沟联合深潜科考航次任务。创造了印尼深海下潜新纪录。若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号在上浮过程中,所受浮力变大
B.“奋斗者”号下潜过程中,所受海水压强变大
C.“奋斗者”号通过改变自身体积实现上浮和下潜
D.“奋斗者”号在水下作业时,所受浮力等于其排开海水的重力
【答案】BD
【解析】A.“奋斗者”号在上浮过程中,在露出水面之前,排开的海水的体积不变,海水的密度不变,根据阿基米德原理可知,受到的浮力不变,故A错误;
B.“奋斗者”在下潜的过程中,深度增加,由可知,“奋斗者”受到海水的压强变大,故B正确;
C.“奋斗者”号在海面下受到的浮力不变,是通过改变自身重力实现上浮和下潜的,故C错误;
D.“奋斗者”号在水下作业时,根据阿基米德原理可知,所受浮力等于其排开海水的重力,故D正确。
故选BD。
30.(2024·宁夏银川·三模)停在海面下 10m 的一艘潜艇接到上浮命令后开始上浮,在它露出水面之前受到的浮力 ,露出水面以后受到的浮力 (均选填“变大”、 “变小”或“不变”),潜水艇和指挥中心通讯靠 (选填“电磁波”或“超声波”) 传递信息。
【答案】不变 变小 电磁波
【解析】[1]潜艇在它露出水面之前,潜艇排开水的体积等于潜艇的体积,即体积不变,由F浮=ρ水gV排得浮力保持不变。
[2]露出水面后,由于浸在水中的体积减小,根据F浮=ρ水gV排可知浮力变小。
[3]电磁波传递信息更加快捷、稳定等,所以潜水艇和指挥中心通讯靠电磁波传递信息。
31.(2024·甘肃定西·三模)“爱达魔都号”轮船排水量为13.55万吨,满载时船身受到的浮力为 N,从海里驶入河里,它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】1.355×109 不变
【解析】【小题1】[1]根据阿基米德原理可得,轮船满载时受到的浮力为
[2]因船始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于船的重力不变,所以船的受到的浮力不变。即船从海里驶入河里,它受到的浮力不变。
32.(24-25九年级上·上海宝山·期中)如图所示,在远洋轮船的船舷上,都漆着若干条“吃水线”。当船从北大西洋缓慢地驶向印度洋时,轮船受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),北大西洋与印度洋的海水密度ρ北大西洋 ρ印度洋(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】不变 大于
【解析】[1]因为轮船漂浮,由二力平衡可知,F浮=G,所以当船从北大西洋缓慢地驶向印度洋时,轮船受到的浮力不变。
[2]由图可知,轮船在北大西洋的吃水线比印度洋的吃水线要深,可知在北大西洋排开水的体积小于在印度洋排开水的体积,由F浮=ρ液gV排 知,ρ北大西洋大于ρ印度洋。
33.(2024·江苏扬州·三模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 (选填“增加”或“减少”)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 (选填“调大”“不调”或“调小”)。
【答案】增加 小于 调大
【解析】[1]想让该吸管竖直漂浮在水中,需要增加配重,如在吸管的下端绕铜丝,这样可以降低重心,增大稳定程度。
[2]由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排得,液体密度
S为管底面积,h为浸入深度,因为密度计漂浮在液体中,浮力等于重力,所以在不同的液体中,浮力相等,管底面积相等,由公式可知,液体密度与吸管浸入深度成反比,刻度不均匀且上疏下密,若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AB的中点C,则这种液体的密度小于中间密度1.4g/cm3。
[3]若再增加配重,则浮力变大,根据F浮=ρ液gV排得,密度一定,密度计排开液体的体积变大,即浸入液体的体积变大,浸入液体的深度增加,C在液面下,刻度值调大。
34.(2023·吉林·一模)一体积为1000m3的热气球悬停在空中,它周围空气密度为1.29kg/m3,此时热气球受到的浮力为 N;在它下降的过程中,受到的大气压强将 。(g=10N/kg)
【答案】1.29×104 变大
【解析】[1]热气球受到的浮力
[2]因大气压随高度的增加而减小,所以下降过程中,热气球所受的大气压强将变大。
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重难点07 浮力
考点
三年考情分析
2025考向预测
浮力、压强综合判断
考查密度、浮力、压强等多个物理量的比较,综合性较强,难度较大,经常作为选择题的压轴题。
1、新情境与跨学科融合:如与化学结合(盐水密度变化)、生物结合(鱼类浮沉机制),结合实际问题情境:如环保主题(垃圾漂浮物清理)、工程应用(船舶载重计算),图像分析:如浮力、深度图像等。
2、高频题型与分值分布:选择、填空题(阿基米德原理、浮沉条件、浮力与压强综合、浮力的应用)、实验题(探究浮力的大小跟哪些因素有关、探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系)。
浮力的计算
浮力的计算是中考的必考内容,常以选择、填空、计算题出现。也会与杠杆、滑轮计算结合,(如2024年内蒙古、山东、四川中考计算题中都出现过浮力与滑轮结合的题目)。
浮力的相关实验
主要考查浮力的大小的影响因素和浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验。
浮力的应用
浮力的应用与实际问题情境结合更紧密,也逐渐成为中考出题趋势。轮船、潜水艇、密度计都经常与科技军事前沿结合(如2024年陕西、四川泸州中考题中结合我国潜艇进行分析的题目)。
【知识必备】
1、物体的浮沉条件
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮>G物
F浮<G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮+F支=G物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
物体处于动态,受到的是非平衡力
物体处于静止状态,受力平衡
2、浮力的应用
(1)轮船
①原理:利用空心法,即把密度比水大的钢铁制成空心的,能使它排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上。
②轮船的排水量:表示轮船的大小,指轮船装满货物时排开水的质量,等于船和货物的总质量。
例如若一艘轮船的排水量是10000t,则轮船的浮力F浮=G排=m排g=1×107kg×10N/kg=108N。
③吃水深度:轮船在密度大的水域中吃水深度浅(吃水线低)。在密度小的水域中,吃水深度深(吃水线高)。
例如,当轮船由海中驶入河中时,浮力不变,吃水深度变大。
(2)潜水艇:潜水艇是靠改变自身的重力实现上浮或下潜的。浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受的浮力始终不变。若要下沉,可吸水F浮<G。若要上浮,可排水,使F浮>G。
(3)热气球:气球和飞艇里充入的是密度小于空气的气体。火焰对球内的空气加热,使球内空气的密度小于外界空气的密度,气球受到的浮力大于受到的重力,热气球升入空中。
(4)密度计
①用途:测量液体密度的仪器。
②原理:密度计放在液体中都是漂浮的,因此受到的浮力始终等于它受到的重力且不变,F浮=G。
③刻度特点:根据F浮=G排=ρ液g V排可知,液体的密度较大时,V排较小,密度计露出液面的体积就会大些,反之就小,因此从上至下刻度值是逐渐增大的,但刻度不均匀的,上疏下密。
【解题技巧】
1、比较浮力的方法
(1)利用阿基米德原理F浮=ρ液g V排进行判断
①ρ液一定,比较V排;V排越大,浮力越大。
②V排一定,比较ρ液;ρ液越大,浮力越大。
(2)对于漂浮,悬浮状态,可根据浮沉条件(F浮=G物)进行相关判断。
2、求浮力的四种方法
称重法
压力差法
公式法
平衡法
浮力大小等于物体重力减去浸在液体中时测力计的示数
浮力的大小等于物体受到液体对它上、下表面的压力之差
浮力的大小等于物体所排开的液体受到的重力大小
物体漂浮或悬浮时,浮力与重力是平衡力,大小相等
3、【实验考点汇总】探究浮力的大小跟哪些因素有关
(1)实验装置图
(2)测量浮力大小:称重法:。
(3)烧杯中液体“适量”的标准:能测出物体排开液体的最大体积,且物体不能接触容器底。
(4)实验图像的绘制与分析
F示—h图像
F浮—h图像
随着物体浸入液体中的深度增大,测力计示数先减小后不变
随着物体浸入液体中的深度增大,物体所受浮力先减增大后不变
(5)得出浮力与物体形状有关的错误结论分析:没有控制物体排开液体的体积不变。得出浮力大小与物体浸没在液体的深度有关的错误结论分析:没有控制物体排开液体的体积不变。
(6)实验结论:物体在液体中所受浮力的大小,跟它排开液体的体积和液体的密度有关,浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力越大。与物体的体积、物体的密度、物体浸没在液体中的深度等无关。
4、【实验考点汇总】探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验装置图
(2)实验步骤顺序:测空桶重力G空桶→测物体重力G物体→将物体浸没在水中测出拉力F1→称量桶与排出液体的总重力F2。
(3)实验数据的计算:称重法计算浮力F浮=G物体-F1,排开液体所受的重力G排=F2-G空桶。
(4)实验误差分析
①先测物体浸在液体中的拉力,再测物体的重力:物体上沾有液体,所测重力偏大,所测浮力偏大。
②先测桶和排开液体的总重力,再测桶的重力:小桶上沾有液体所测桶重偏大,所测排开液体重力偏小。
③若溢水杯中液体未达到溢水口:所测排开液体的重力偏小,不能得出正确结论。
(5)实验结论:在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力。表达式为F浮=G排,推导式为F浮=G排=ρ液g V排。
(建议用时:45分钟)
【题型1 浮力、压强综合判断】
1.(2024·江苏淮安·中考真题)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
2.(2024·四川自贡·中考真题)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变大
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
3.(2024·山东德州·一模)鸡蛋变质后密度会发生变化,某物理学习小组同学想探究鸡蛋变质后密度变化情况。将体积相同的新鲜鸡蛋和变质鸡蛋分别放入两杯盛有浓度相同盐水的甲、乙烧杯中,两烧杯完全相同。当鸡蛋静止时,两杯中液面刚好相平,下列说法正确的是( )
A.由图可知变质鸡蛋密度会变大
B.甲杯底部受到的液体压强等于乙杯底部受到的液体压强
C.甲杯中鸡蛋所受浮力等于乙杯中鸡蛋所受浮力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
4.(2024·黑龙江齐齐哈尔·三模)放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有质量相等的不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中,静止时两物块所处的位置如图所示。则( )
A.甲容器中的液体密度较大
B.乙容器中的物块受到的浮力较大
C.甲容器对水平桌面的压强较大
D.两个容器底部受到的液体压强相等
5.(2024·江苏无锡·二模)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上,将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示,则( )
A.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
B.A的重力大于B的重力
C.甲杯和乙杯对水平桌面的压强相等
D.A受到的浮力小于B受到的浮力
6.(2022·四川广元·一模)如图所示,在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中,放入小球后两个容器中的液体深度相同,且A、C两球排开液体体积相同,B球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉,下列判断正确的是( )
A.三个小球中密度最小的是A球
B.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.A球所受浮力大于C球所受浮力
D.如果把A、C两球对调,C球在甲液体中可能下沉
7.(2024·四川广元·二模)水平桌面上放有一容器,容器内装有一定质量的水,将物体A、B叠放后一起放入水中,静止时如图甲所示,再将A从B上拿下放入水中,B静止时漂浮,如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.物体A的密度大于物体B的密度
B.与甲图相比,乙图中水对容器底的压强变小
C.与甲图相比,乙图中桌面受到的压力变大
D.甲、乙两图中物体A所受的浮力大小相等
8.(2024·广东东莞·一模)将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
B.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
9.(2024·山东临沂·二模)水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水。现将两个体积相同的小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中溢出水的质量大 B.乙杯中小球所受浮力大
C.甲杯底部受到水的压强小 D.乙杯对桌面的压强大
10.(2024·云南昭通·一模)(多选)水平桌面上两个底面积、质量相同的容器中分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球分别放入两容器中,静止时两球状态如图,两容器内液面相平。下列分析正确( )
A.两小球所受浮力
B.两种液体对容器底部的压力
C.两种液体的密度
D.两容器对水平桌面的压强
【题型2 浮力的计算】
11.(2024·四川达州·中考真题)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2000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,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50
C.B的重力为20N D.B的密度为
12.(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
13.(2024·海南·中考真题)用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它浸入水中静止时,其上表面恰好与水面相平。此时弹簧测力计的示数为3N,柱体下表面受到水的压力为2N,则柱体受到的浮力为 N,其密度是 kg/m3。()
14.(2023·辽宁鞍山·中考真题)用手将边长为0.1m,质量为0.4kg的正方体浸没在水中,将手放开瞬间它受到的浮力为 N,当物体静止时,它的下表面受到水的压强为 Pa、(g取10N/kg)
15.(2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测)夏天原本漂浮在海面上的冰山熔化了一部分以后,冰山会在水中处于 状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)。这个冰山在水下部分的体积约为,则此冰山受到的浮力为 N。(,)。
16.(2024·黑龙江哈尔滨·三模)如图所示,图甲是小南用弹簧测力计挂着一块不吸水的实心圆柱形合金体,从空中逐渐侵入水中的情景。图乙是弹簧测力计示数F随该合金体逐渐浸入水中深度h的变化图像。合金体刚好浸没在水中时,受到的浮力是 N。合金体的密度是 kg/m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
17.(2024·山东济宁·二模)如图甲所示,体积可忽略不计的轻质硬杆B一端固定在容器底,一端与不吸水的实心正方体A固定。现缓慢向容器中加水,当水深为15cm时正方体A刚好浸没,杆B受到正方体A的作用力F随注水深度变化的图像如图乙所示。则物体A的密度为 ,当F大小为0时,容器底部受到水的压强为 。
18.(2024·云南昆明·一模)一底面积为200cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,里面盛有30cm深的水,把一个体积为1×10-3m3的实心小球用细线拴好放入水中,当小球刚好完全浸没在水中时(如图甲所示),细线所受拉力刚好为5N;然后手放掉细线,当小球静止在水中时如图乙所示。求:
(1)小球完全浸没在水中时受到水的浮力;
(2)小球的密度;
(3)小球静止在水中时容器底部受到水的压强。
19.(2024·山东德州·二模)如图所示,将一盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器的重力。用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F。已知小球的重力,小球的体积为。水的密度,g取10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力F的大小;
(3)剪断细线,待物体静止后,水对容器底部的压强减小了多少?
【题型3 浮力的相关实验】
20.(2024·黑龙江绥化·中考真题)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,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(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2.8N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
21.(2024·四川广安·中考真题)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。
(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 。()
(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 。
22.(2024·青海西宁·中考真题)小西和同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验,进行了如图所示的操作。
(1)由 两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开液体所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的 ;
(3)为了得到更普遍的结论,接下来的操作中合理的是 ;
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.将物块换成小石块,用原来的方案再次进行实验
(4)小组同学经过交流、评估和反思后,得出实验步骤的最佳顺序是 ;
(5)根据实验数据,还可以计算出物块的密度ρ= (g取10N/kg);
(6)另一实验小组将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)得到与(1)相同的结论。
23.(2024·山西·一模)同学们在实验课上探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)如图1所示是第一小组的实验过程,你认为他们合理的操作顺序应是: ;根据图中弹簧测力计的示数,通过比较 ,就可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(2)第二小组利用如图2所示两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对上一实验进行改进,缓慢向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,通过比较 也可得出相同结论。
(3)比较两种实验方案,改进后的方案优点是 (答出一点即可)。
24.(2024·河北石家庄·一模)学习了阿基米德原理,小明进行了关于浮力的相关测量,如图甲所示,将重为3N的长方体物块缓慢放入装满水的溢水杯,静正时如图乙所示,进而测量小桶和排开液体总重力,如图丙所示。
(1)为了探究F浮与G排的关系,需要在图中操作的基础上增加一个步骤,即:用弹簧测力计测量 ;
(2)由乙图和丁图可知,浮力的大小跟: 有关;
(3)下列继续进行的操作或分析中不合理的是( )
A.为了得到更普遍的结论,可将原来方案中的水换成盐水重复实验
B.溢水杯中未装满水时F浮>G排,阿基米德原理不成立
C.若用密度小于水的木块取代实验中长方体物块进行实验,则图乙步骤中可不使用弹簧测力计
(4)分析图中数据,可以得知:
①乙图中长方体上表面受到水的压力为2N,则长方体下表面受到水的压力为 N;
②丁图中未知液体的密度为 kg/m3;
(5)验证完阿基米德原理后,装满水的溢水杯放在电子秤上,如图戊所示;将长方体物块缓慢浸入溢水杯;直到全部浸没并下降适当距离(未触碰到容器底),则电子秤的读数F与物体底面浸入液体深度h之间关系是( )
A. B. C. D.
【题型4 浮力的应用】
25.(2024·陕西·中考真题)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
26.(2024·四川泸州·中考真题)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
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
27.(2024·河北张家口·三模)(多选)科技兴趣小组的同学利用木棒和铜丝自制了一个密度计,先后放入装有两种不同液体的相同烧杯中,密度计静止时两烧杯中液面相平,如下图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计在甲烧杯中受到的浮力大
B.甲烧杯中液体的密度小
C.甲烧杯对水平桌面的压强大
D.换用相同质量,更细的木棒制作密度计,密度计更加精确
28.(2024·河南洛阳·三模)(多选)在学习浮力知识时,同学们进行造船比赛。如图所示,他们用相同的橡皮泥做成小船,放在盛有水的水槽中,然后往小船中加栗子,看谁的小船承载量大。下列说法正确的是( )
A.做成小船前橡皮泥在水中下沉,是因为其不受浮力
B.将橡皮泥做成小船能漂浮在水面,此时其浮力大于重力
C.造船是采用“空心”的办法增大了可利用的浮力
D.小船所装的栗子越多,它受到的浮力就越大
29.(2024·河南信阳·二模)(多选)2024年3月28日下午,中国“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号载人潜水器抵达三亚基地,圆满完成首次中国﹣印度尼西亚爪哇海沟联合深潜科考航次任务。创造了印尼深海下潜新纪录。若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号在上浮过程中,所受浮力变大
B.“奋斗者”号下潜过程中,所受海水压强变大
C.“奋斗者”号通过改变自身体积实现上浮和下潜
D.“奋斗者”号在水下作业时,所受浮力等于其排开海水的重力
30.(2024·宁夏银川·三模)停在海面下 10m 的一艘潜艇接到上浮命令后开始上浮,在它露出水面之前受到的浮力 ,露出水面以后受到的浮力 (均选填“变大”、 “变小”或“不变”),潜水艇和指挥中心通讯靠 (选填“电磁波”或“超声波”) 传递信息。
31.(2024·甘肃定西·三模)“爱达魔都号”轮船排水量为13.55万吨,满载时船身受到的浮力为 N,从海里驶入河里,它受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)
32.(24-25九年级上·上海宝山·期中)如图所示,在远洋轮船的船舷上,都漆着若干条“吃水线”。当船从北大西洋缓慢地驶向印度洋时,轮船受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),北大西洋与印度洋的海水密度ρ北大西洋 ρ印度洋(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
33.(2024·江苏扬州·三模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 (选填“增加”或“减少”)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 (选填“调大”“不调”或“调小”)。
34.(2023·吉林·一模)一体积为1000m3的热气球悬停在空中,它周围空气密度为1.29kg/m3,此时热气球受到的浮力为 N;在它下降的过程中,受到的大气压强将 。(g=10N/kg)
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