05.浮力相关计算-【一战成名新中考】2025江西中考物理中考必考知识点专题特训

浮力相关计算 1.如图所示为我国第三艘航空母舰“福建舰”。福建舰于2022年6月17日正式下水，福建舰配置电磁弹射和阻拦装置，其满载排水量约为8×104t。已知海水的平均密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg。求： 第1题图 （1）“福建舰”满载时吃水深度达到13m，求该深度处海水产生的压强大小； （2）“福建舰”满载时，受到的浮力大小； （3）“福建舰”满载时排开海水的体积。（结果保留两位小数） 2.如图是“打捞浮筒”，它可用于港内、航道、海上突发性、灾难性应急抢救、打捞、空浮筒体积（含空腔部分）为1800m3，质量为6×105kg。已知海水的密度约为，忽略浮筒体积变化和筒内气体质量。（g取10N/kg） 第2题图 （1）既然称为浮筒，它如何沉入水下？它又如何才能从水下浮上水面？ （2）浮筒浸没在水中受到的浮力是多少？ （3）1个浮筒充满气后，最大能够提供多大的拉力（不计内部气体的重力）？ 3.如图所示，一男子将一个氦气球拴在书包上爬山，在一定程度上实现了爬山减负。若该男子的质量为60kg，双脚站立时与地面的接触面积为0.04m2。气球充气前的质量为0.1kg，充入氦气后体积为2m3，氦气密度ρ氦＝0.18kg/m3，空气密度ρ空＝1.29kg/m3。求： 第3题图 （1）该男子不背书包站立在水平地面时，对地面的压强； （2）充气后气球受到的浮力； （3）绳子竖直时对气球的拉力。 4.古代有一种计时器称为“漏刻”，其计时原理是通过漏壶或箭壶中水量的均匀变化来度量时间。图甲为我国国家博物馆收藏的西汉时期的计时工具青铜漏壶。图乙为某同学设计的计时工具箭壶模型，该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体木块（不吸水）和标有刻度的箭尺构成，箭尺重力忽略不计，其底部与木块相连，当向容器内均匀注水，可使箭尺和木块随水面匀速竖直上升，从而计时。已知容器高为50cm，底面积为700cm2；木块重1.5N，高为5cm。初始状态下，容器内有部分水，刚好使木块在浮力作用下与容器底部脱离接触，此时水深为3cm；工作状态下，当木块上升至上表面刚好与容器上沿相平时，一个计时周期结束。g取，不计容器底和容器壁的厚度。求： 第4题图 （1）初始状态下木块受到的浮力； （2）木块的密度； （3）计时周期结束时木块底部受到的水的压强和容器内水的质量。 5．如图所示一个圆柱形容器，里面装入适量水。把体积为1.2×10﹣3m3、密度为0.6×103kg/m3的木块投入水中，当木块最后静止时，水深15cm，且水未溢出杯外。（g取10N/kg）求： 第5题图 （1）木块的重力是多少？ （2）此时水对容器底的压强是多少？ （3）若用手向下把木块刚好全部压入水中不动，此时木块受到手的压力是多少？ 6.在物理实践活动中，小志同学想用橡皮泥做“船”使其浮在水面上，并探究橡皮泥“船”的装载能力。他用一体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”放入水中漂浮，并试着向其中添加物体，发现最多只能装载15g的物体，如图所示。小志通过查阅相关资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： 第6题图 （1）这块橡皮泥所受到的重力是多少？ （2）若该橡皮泥“船”某处浸入水中的深度为1.2cm，则该橡皮泥“船”在该处受到水的压强为多少？ （3）这只橡皮泥“船”空载时排开水的体积为多少？ （4）这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少？ 7.密度为0.5×103kg/m3，质量为0.5kg的正方体木块漂浮在水面上（如图甲所示），已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： 第7题图 （1）木块漂浮时，浸在水中的体积； （2）木块漂浮时，底部受到水的压强； （3）把边长为5cm的正方体金属块轻轻放在正方体木块的上表面中央，静止后金属块上表面恰好与水面相平（如图乙所示），求此时金属块对木块的压强。 8.用弹簧测力计悬挂一实心物块，物块下表面与水面刚好接触，如图甲所示。从此处匀速下放物块，当物块浸没于水中后继续匀速下放（物块未与水底接触）。物块下放过程中，弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。求：（g取10N/kg，水的密度是1.0×103kg/m3） 第8题图 （1）物块完全浸没在水中时受到的浮力； （2）物块刚浸没时，水对物块下表面的压强； （3）物块的密度。 9.在水平桌面上有一个盛有水的柱形容器，其底面积为200cm2，将一体积为1000cm3的木块用细线系住没入水中如图甲所示，此时容器中水深为30cm。将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，且有2/5的体积露出水面，如图乙所示。求： 第9题图 （1）甲图中木块受到水的浮力； （2）木块的密度； （3）乙图中水对容器底部的压强。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 参考答案 1解：（1）已知ρ海水＝1.03×103kg/m3，深度h＝13m， 该深度处海水产生的压强大小：P＝ρgh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×13m＝1.34×105Pa； （2）满载排水量约为8×104t＝8×107kg；排开水的重力G排＝mg＝8×107kg×10N/kg＝8×108N； 满载时的浮力F浮＝G排＝8×108N； （3）已知满载时的浮力F浮＝8×108N；满载时排开海水的体积： V排7.77×104m3。 2.解：（1）将浮筒充满水，浮筒可沉入水下；向筒内充气将水全部排出，浮筒将上升最终浮出水面。（或用配重将浮桶沉入水底；摘掉配重后利用浮桶的浮力将使它上升最终浮出水面）。 （2）浮筒浸没在水中受到的浮力： （3）浮筒所受的重力： 则1个浮筒充满气后，最大能够提供的拉力为 3.解：（1）人对地面的压力为：F压＝G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N， 人对地面的压强为：； （2）充气后气球受到的浮力为：F浮＝ρ空gV＝1.29kg/m3×10N/kg×2m3＝25.8N； （3）气球充气前的重力为：G球＝m球g＝0.1kg×10N/kg＝1N， 氦气的重力为：G氦＝m氦g＝ρ氦gV＝0.18kg/m3×10N/kg×2m3＝3.6N； 气球的总重力为：G球总＝G球+G氦＝1N+3.6N＝4.6N， 绳子竖直时对气球的拉力为：F拉＝F浮﹣G球总＝25.8N﹣4.6N＝21.2N。 4.解：（1）初始状态下，木块漂浮，受到的浮力：F浮＝G木＝1.5N； （2）初始状态下，由题知，V排V木，﹣﹣﹣﹣﹣① 由木块漂浮可知，F浮＝G木，可得：ρ水gV排＝ρ木gV木，﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②可得木块的密度：ρ木ρ水1.0×103kg/m3＝0.6×103kg/m3； （3）由题知，刚好使木块在浮力作用下与容器底部脱离接触，此时水深为3cm，即木块漂浮时其浸入水中的深度h浸＝3cm，则此时木块露出水面的高度：h露＝h木块﹣h浸＝5cm﹣3cm＝2cm， 根据题意，计时周期结束时，容器内水深为h水＝H﹣h浸＝50cm﹣2cm＝48cm，木块底部所处的深度h1＝h浸＝3cm＝0.03m， 木块底部受到的水的压强： p水＝ρ水gh1＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m＝300Pa， 水的体积与木块排开水的体积之和： V总＝Sh水＝700cm2×48cm＝33600cm3＝3.36×10﹣2m3， 由F浮＝ρ水gV排得木块排开水的体积： V排1.5×10﹣4m3＝150cm3， 水的体积：V水＝V总﹣V排＝33600cm3﹣150cm3＝33450cm3， 由ρ可知水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0g/cm3×33450cm3＝33450g＝33.45kg。 5．解：（1）根据G＝mg＝ρVg知，木块的重力G＝mg＝ρ木V木g＝0.6×103kg/m3×1.2×10﹣3m3×10N/kg＝7.2N； （2）水对容器底的压强p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa （3）若用力把木块刚好全部压入水中不动，排开水的体积等于木块的体积，根据阿基米德原理知，此时木块受的浮力F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV木＝1×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣3m3＝12N； 根据力的平衡条件知，木块受到手的压力F压＝F浮﹣G＝12N﹣7.2N＝4.8N。 6.解：（1）已知橡皮泥的体积为20cm3，橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3， 则这块橡皮泥的重力：； （2）橡皮泥“船”某处浸入水中的深度为1.2cm，该处受到水的压强为： ； （3）这只橡皮泥“船”空载时排开水的体积为 ； （4）物体质量m＝15g＝0.015kg， 物体重力：G＝mg＝0.015kg×10N/kg＝0.15N， “船”装载最多物体时漂浮， 则装载最多物体时受到的浮力：F浮′＝G总＝G+G船＝0.15N+0.3N＝0.45N。 7.解：（1）在图甲中，因为木块漂浮，所以木块受到的浮力：F浮＝G木＝m木g＝0.5kg×10N/kg＝5N， 由F浮＝ρ水V排g可得浸在水中的体积：V浸＝V排5×10﹣4m3； （2）由ρ可得正方体木块的体积：V木0.001m3， 木块的边长L＝0.1m， 木块的底面积S＝（0.1m）2＝0.01m2， 因为木块受到的浮力F浮＝F下﹣F上＝F下﹣0N＝F下， 所以木块底部受到水的压力：F下＝F浮＝5N， 木块底部受到水的压强：p500Pa； （3）金属块的体积：V金＝（5cm）3＝125cm3＝1.25×10﹣4m3， 底面积S金＝（5cm）2＝25cm3＝0.0025m2， 在图乙中，金属块上表面恰好与水面相平， 金属块受到的浮力：F浮金＝ρ水V排金g＝ρ水V金g＝1.0×103kg/m3×1.25×10﹣4m3×10N/kg＝1.25N， 木块受到的浮力：F浮木＝ρ水V排木g＝ρ水V木g＝1.0×103kg/m3×0.001m3×10N/kg＝10N， 此时，金属块和木块受到总浮力等于其总重力， 即：F浮金+F浮木＝G金+G木， 1.25N+10N＝G金+5N， 金属块的重力：G金＝6.25N， 金属块对木块的压力：F压＝G金﹣F浮金＝6.25N﹣1.25N＝5N， 金属块对木块的压强：p′2000Pa。 8.解：（1）由图乙可知，物体的重力G＝8N；当物块浸没在水中时，弹簧测力计的示数F＝4N，物块浸没时受到的浮力为F浮＝G﹣F＝8N﹣4N＝4N； （2）由图乙知，物块刚浸没时，物块下表面所处的深度为h＝4cm＝0.04m， 物块刚浸没时，水对物块下表面的压强为 ； （3）物块的质量为， 物体浸没时，物块的体积等于它排开水的体积，故物块的体积为 ， 物块的密度为。 9.解：（1）甲图中，木块全部浸没，V排＝V＝1000cm3＝1×10﹣3m3， 木块受到水的浮力F浮甲＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N； （2）木块漂浮在水面上，F浮乙＝G， ρ水g（1）V＝ρ木gV， ρ木ρ水1.0×103kg/m3＝0.6×103kg/m3， （3）木块漂浮时排开水的体积V排′＝（1）V1000cm3＝600cm3， 木块排开水的体积变化量ΔV排＝V排﹣V排′＝1000cm3﹣600cm3＝400cm3， 水面下降的高度Δh2cm， 乙图中水的深度h′＝h﹣Δh＝30cm﹣2cm＝28cm＝0.28m， 则乙图中水对容器底部的压强：p′＝ρ水gh′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.28m＝2.8×103Pa。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$