内容正文:
专题10 浮力
阿基米德原理及其应用
1.(2025·江西省上饶市·三模)如图所示,将乒乓球按压到水面下20cm深度处,松开手后乒乓球加速上升,在乒乓球没有露出水面之前,乒乓球上下表面受到水的压力差___________,乒乓球受到水的压强___________。(均填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】不变 减小
【来源】2025年江西省上饶市部分学校中考三模物理试题
【解析】[1]将乒乓球按压到水面下20cm深度处,松开手后乒乓球加速上升,在乒乓球没有露出水面之前,乒乓球上下表面受到水的压力差等于乒乓球受到浮力,乒乓球排开水的体积不变,由得,乒乓球受到浮力不变,则乒乓球上下表面受到水的压力差不变。
[2]乒乓球上升过程中,在水中的深度变浅,由得,乒乓球受到水的压强减小。
2.(2025·湖北省襄阳市·三模)瑞瑞与爸妈周末到某水库附近的风景区去游玩,在水库下游的玛瑙河捡到一块非常漂亮的石头,认为很可能是玛瑙石,回家后他查了各种玉石的密度,并利用学过的物理知识,测出了它的密度,操作如下:(g取10N/kg,)
如图甲,将石头悬挂在空气中,静止时弹簧测力计示数;
如图乙,将石头浸没在水中,静止时弹簧测力计示数;
如图丙,将石头浸没在饱和的盐水中,静止时弹簧测力计示数;
(1)石头质量为___________g,石头体积为___________cm3;
(2)石头的密度为___________g/cm3(结果保留一位小数);查表得知玛瑙石的密度在2.60~2.65g/cm3之间,则这个石头_________(选填“是”或“不是”)玛瑙石;
(3)饱和盐水的密度为___________kg/m3。(结果保留一位小数)
【答案】(1)80 38
(2)2.1 不是
(3)1.2×103
【来源】2025年湖北省襄阳市襄州区中考三模物理试题
【解析】(1)[1]将石头悬挂在空气中,静止时弹簧测力计示数,则石头的重力为0.8N,则石头的质量
[2]将石头浸没在水中,静止时弹簧测力计示数,则石头受到浮力
将石头浸没在水中,石头排开水的体积等于石头的体积,则石头体积为
(2)[1]石头的密度
[2]由于石头的密度2.1g/cm3<2.6g/cm3,所以这个石头不是玛瑙石。
(3)将石头浸没在饱和的盐水中,静止时弹簧测力计示数,则石头在盐水中受到的浮力
将石头浸没在盐水中,石头排开盐水的体积等于石头的体积,则盐水的密度为
物体浮沉条件及其应用
1.物理兴趣小组的同学对物理课本上的插图进行讨论,其中不正确的是( )
A.图﹣1:当水在玻璃管中流经A处时,流速较小压强较大
B.图﹣2:三峡船闸主要应用了连通器的原理
C.图﹣3:同一密度计在不同液体中所受浮力不同
D.图﹣4:马德堡半球实验证明了大气压的存在
【答案】C
【来源】2025年陕西省西安国际港务区铁一中陆港初级中学中考三模物理试题
【解析】A.由图可知,横管A处的横截面积较大,水流较下,由流体压强与流速的关系可知,此处压强较大,故A正确,不符合题意;
B.三峡船闸底部相通、上端开口,是利用了连通器,故B正确,不符合题意;
C.密度计在液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时
物体的重力不变,浮力就不变,即同一密度计在不同液体中所受浮力相同,故C错误,符合题意;
D.根据对物理学史的了解可知,马德堡半球实验证明了大气压的存在且很大,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.如图所示的是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,2024年11月17日在广州正式入列,排水量为42600吨,吃水深度约为9m,配备的动力系统功率最高可达(取10N/kg,)。下列说法正确的是( )
A.“梦想”号静止在海面上受到的浮力约为
B.“梦想”号静止在海面上时船底受到海水的压强约为
C.“梦想”号从海水密度较大的海域驶入密度较小的海域时,所受浮力不变
D.“梦想”号以最大功率行驶1h,输出的机械能为
【答案】C
【来源】2025年陕西省西安理工大学附属中学中考三模物理试题
【解析】A.“梦想”号漂浮在海面时,只受到重力和浮力两个力的作用,由二力平衡条件知,其受到的浮力F浮=G=mg=42600×103kg×10N/kg=4.26×108N
故A错误;
B.船底在9m深处受到海水的压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×9m=9×104Pa
故B错误;
C.“梦想”号由海水密度高的海域驶向海水密度低的海域时,始终处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,“梦想”号受到的浮力总是等于自身的总重力,由于“梦想”号的重力不变,所以它受到的浮力不变,故C正确;
D.“梦想”号以最大功率行驶1h所输出的机械能W=Pt=3×107W×3600s=1.08×1011J
故D错误。
故选C。
3.(2025·四川省绵阳市·三模)水平桌面上有甲乙两个质量和底面积均相同的容器,分别装有密度不同的液体,将两个完全相同的小球放入容器中,静止时两容器中液面高度相同,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.甲容器中小球受到的浮力大于乙容器中小球受到的浮力
C.甲容器底部受到液体的压力大于乙容器底部受到液体的压力
D.甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力
【答案】C
【来源】2025年四川省绵阳市安州区中考三模物理试题
【解析】AB.两个小球重力相等,甲图,小球漂浮,浮力等于重力,即
F甲=G
乙图,小球悬浮,浮力等于重力,即
F乙=G
所以甲容器中小球受到的浮力等于乙容器中小球受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排,在浮力相同时,由图知
V甲排<V乙排
所以
ρ甲>ρ乙
故AB错误;
C.两容器中液面高度相同
ρ甲>ρ乙
根据p=ρgh可知
p甲>p乙
由F=pS可知,S相同,容器底受到液体的压力
F甲>F乙
故C正确;
D.放入球后,两容器液面相平
V甲排<V乙排
两个容器底面积相同,甲容器上下一样粗,乙容器底小口大,不能判断放入小球前,两个容器中液体体积的大小关系,所以两个液体的质量大小关系不能判断,容器对桌面的压力等于容器、液体和小球的总重力,它们的大小关系不能判断,故D错误。
故选C。
4.如图所示,舰载飞机正从“辽宁号”航母上起飞,下列说法中不正确的是
A.飞机在甲板上加速滑行到离开甲板的过程中,航母受到的浮力变小
B.飞机在航母甲板上加速飞行时,受力平衡
C.飞机飞离航母后,航母始终漂浮,航母所受浮力的大小不变
D.飞机飞行时由于机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,从而获得升力
【答案】BC
【来源】2025年云南省楚雄彝族自治州双柏县中考三模物理试题
【解析】AC、航载飞机飞离航母后,航母的总重力减小,航母始终漂浮,浮力等于重力,所以浮力会减小,故A正确,C错误;
B、飞机在航母甲板上加速飞行时,推力大于阻力,受非平衡力,故B错误;
D、飞机飞行时能获得向上的压强差,是因为机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,上方压强小于下方,从而产生向上的升力,故D正确.
5.(2025·山东省东营市·三模)如图为我国自主研发的、位于世界领先水平的多功能大型中远程海洋监察船,该船满载时的排水量为10000t,则满载静止在海面上时所受到的浮力为______N。当该船从黄浦江驶向东海海域时,其所受浮力将______(选填“变大”“变小”或“不变”),相对于液面,船身将______(选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10N/kg)
【答案】1×108 不变 上浮
【来源】2025年山东省东营市实验中学中考三模物理试题
【解析】[1]满载静止在海面上时所受到的浮力为
F浮=G排=m排g=10000×103kg×10N/kg=1×108N
[2][3]船从黄浦江驶向东海海域的过程中始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,由船的重力不变可知,船受到的浮力不变,因为
ρ海水>ρ江水
由F浮=ρ液gV排可知,排开海水的体积比排开江水的体积小,所以,船要上浮一些。
6.(2025·安徽省合肥市·三模)水面下0.2m处,水产生的压强为______Pa;重为20N的木块漂浮在水面,木块受到浮力的大小为______N,若该木块漂浮在酒精中(),与漂浮在水中相比,木块排开液体的体积会______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 20 变大
【来源】 2025年安徽省合肥市新站区中考三模物理试题
【解析】[1]水面下0.2m处,水产生的压强为
[2]重为20N的木块漂浮在水面,木块受到浮力的大小为
[3]若该木块漂浮在酒精中,与漂浮在水中相比,受到的浮力不变,都等于木块重力
由得,木块排开液体的体积会变大。
7.(2025·陕西省西安市·三模)潜水艇是海军的战略重器,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1,排水量为,此时潜水艇所受到海水的浮力为______N,潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮,潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为______N;最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见,潜水艇是通过改变______实现上浮和下潜的。()
【答案】 自身重力
【来源】2025年陕西省西安市高新区第三初级中学中考三模物理试题
【解析】[1]潜水艇所受到海水的浮力为
[2][3]图1到图2,海水的密度不变,潜水艇排开水的体积不变,根据,潜水艇所受到海水的浮力不变,所以潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力仍为。潜水艇所受到海水的浮力不变,潜水艇的水舱向外排出一部分海水后重力减小,浮力大于重力,所以上浮,由此可见,潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下潜的。
8.(2025·辽宁省鞍山市·三模)孔明灯通过点燃灯笼下端小碟内的松脂,加热内部的空气,使孔明灯内气体密度要比空气密度___________,实现升空。体积为0.5m3的孔明灯,所受浮力大小约是___________N。(空气的密度约为1.3kg/m3)
【答案】小 6.5
【来源】2025年辽宁省鞍山市立山区中考三模物理试题
【解析】[1]加热内部的空气,孔明灯内气体受热膨胀,孔明灯内气体密度要比空气密度小,根据物体的浮尘条件可知,孔明灯会上升。
[2]体积为0.5m3的孔明灯,所受浮力大小约是
9.(2025·山东省东营市·三模)“选种”是提高农作物产量的重要措施之一。在实际生产中有一种利用浮力选择谷种的方法:将备选的谷种浸在浓度适宜的盐水中,一些谷种会漂浮在盐水表面,一些谷种会沉在盐水底部,从而可选出好谷种。请判断盐水中哪些谷种是好谷种,并说明理由。
【答案】见解析
【来源】2025年山东省东营市实验中学中考三模物理试题
【解析】将种子放入盐水中后,由于干瘪、虫蛀的种子质量较小,故受到的浮力大于重力而使种子上浮,直至浮力等于重力时漂浮于液面上;而饱满的种子,本身质量较大,故重力大于所受浮力,故种子会下沉,所以沉在盐水底部的是好谷种。
10.相传在三国时代,诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼,后人称其为“孔明灯”。小华学物理知识描述了“孔明灯”升空原理:当孔明灯内部气体的温度升高,孔明灯内部气体的密度________(选填“大于”“等于”或“小于”)其外部气体的密度,由于受到浮力的作用,孔明灯便“腾起”。她利用一些物品测量了自制孔明灯能提升的最大物重,实验方案如下:
小贴士:孔明灯放飞过程易引起火灾,一定要远离居民楼、高压线等物体。
(1)如图-1,是已装配好的自制孔明灯模型,孔明灯的形状为一个圆柱体与一个半球的组合体,体积约为0.028m3,支架采用细竹篾制成,将细竹篾弯成一个圆圈,将圆圈均分成四份,十字型交叉又绑上两根细铜丝,将燃料石蜡固定在两铜丝的交叉点上。
(2)在标准大气压下,一间室温为20℃的普通房间,门窗关闭,使得室内无风。如图-2所示,用手提起灯罩,将燃料点燃,灯罩内气体受热,孔明灯体积变化忽略不计,大约5s后孔明灯开始升空,持续升空时间大于6s,石蜡燃烧结束后孔明灯由于________的作用下落。
(3)制作一条长度和质量合适的铁链(铁链受到空气的浮力忽略不计),一端挂在孔明灯铜丝的交叉点下方,另一端固定在地上。
(4)更换石蜡并点燃,直到孔明灯上升到空中并处于________状态,测量孔明灯拉起的铁链质量,即可得到提升的最大物重。
(5)更换石蜡,放飞孔明灯,重复上述操作两次,测出提升的最大物重。测量数据如表1:(g取10N/kg)
实验次数
孔明灯支架质量m1/g
灯罩质量m2/g
石蜡质量m3/g
拉起铁链质量m4/g
提升的最大物重G/N
第一次
5.2
12
8.0
21.8
第二次
27.8
第三次
23.8
分析数据得出:该孔明灯能提升的最大物重是________N。
(6)小华从资料中查到,在一个标准大气压下,温度为20℃时,空气的密度约为1.2kg/m3,则空气对孔明灯的浮力为________N。据此初步判断,孔明灯所受浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)其总重力,进一步猜想:仅用浮力和密度来描述孔明灯的升空原理可能是不正确的。
(7)小华将面积2mm2的碎纸屑放置在孔明灯底部,拿住支架不松手,在孔明灯燃料的燃烧过程中,可以观察到纸屑向下飘动,同时小华用红外温度计测得火焰的内焰温度235.6℃,外焰270.0℃;灯罩顶部温度高,侧面温度低,最高温度49.5℃。
温度t/℃
20
50
100
200
300
气体密度ρ/(kg·m-3)
1.205
1.093
0.946
0.746
0.616
由此可以判断出:孔明灯内的热空气向上运动时,孔明灯底部的气流运动方向是向________。综合本实验的过程和数据,小华认识到孔明灯内部气流运动,灯罩受到气流冲击力,孔明灯便开始“腾空而起”。
(8)下列哪一种飞行器也不能仅用浮力和密度来描述升空原理,________(选填序号)。
A.飞艇 B.氦气球 C.热气球
【答案】小于 重力 静止 0.53 0.336 大于 下 C
【来源】2025年陕西省西安交通大学附中中考三模物理试题
【解析】[1]根据浮与沉的条件可知,孔明灯内部气体的密度小于其外部气体的密度,由于受到浮力的作用,孔明灯便“腾起”。
(2)[2]地球附近的物体都受到地球重力的作用,所以石蜡燃烧结束后孔明灯由于重力的作用下落。
(4)[3]根据力的平衡可知,更换石蜡并点燃,直到孔明灯上升到空中并处于静止状态(即平衡状态),测量孔明灯拉起的铁链质量,进而可得到提升的最大物重。
(5)[4]第一次实验中m=m1+m2+m3+m4=(5.2+12+8.0+21.8)g=47g=0.047kg,G=mg= 0.047kg×10N/kg=0.47N
第二次实验中m=m1+m2+m3+m4=(5.2+12+8.0+27.8)g=53g=0.053kg,G=mg= 0.053kg×10N/kg=0.53N
第三次实验中m=m1+m2+m3+m4=(5.2+12+8.0+23.8)g=49g=0.049kg,G=mg= 0.049kg×10N/kg=0.49N
分析数据得出:该孔明灯能提升的最大物重是0.53N。
(6)[5][6]根据F浮=ρ气V排g,空气对孔明灯的浮力为F浮=ρ气V排g=1.2kg/m3×0.028m3×10N/kg=0.336N
根据浮与沉的条件可知,孔明灯能上升,说明孔明灯所受浮力大于其总重力。
(7)[7]孔明灯内的热空气向上运动时,孔明灯底部的气流运动方向是向下。因为热空气上升,周围冷空气会从底部补充进来,形成向下的气流。
(8)[8]热气球和孔明灯类似,内部是热空气,不能仅用浮力和密度来描述升空原理,还涉及到内部气流运动等因素。而飞艇和氦气球是利用气体密度小于空气密度产生浮力升空,主要是基于浮力和密度原理,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
探究浮力大小与哪些因素有关
1.(2025·江西省上饶市·三模)小平同学按图所示的步骤做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验。
(1)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体排开液体的___________有关;比较步骤甲、___________、丁可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;比较甲、丁、___________可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)若完成实验后,小平发现整个实验中弹簧测力计都忘记了校零,则测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比___________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)用弹簧测力计拉着物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧测力计示数随物体浸入深度变化的关系图像如下图所示,其中最符合实际的是___________(填字母)。
A.B. C.
(4)小平又做了图所示的实验,图中的四个实验步骤(ABCD)的最佳顺序是___________。若弹簧测力计的示数和的大小关系为___________,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
【答案】(1)体积 丙 戊
(2)不变
(3)C
(4)DBAC
【来源】2025年江西省上饶市部分学校中考三模物理试题
【解析】(1)[1]观察步骤甲、乙、丙可以发现,物体逐渐浸入水中,排开水的体积逐渐增大,液体的密度不变,弹簧测力计示数逐渐减小,即浮力逐渐增大,所以可得出结论:物体受到的浮力大小与排开液体体积有关。
[2]观察步骤甲、丙、丁可以发现,物体逐渐浸入水中,排开水的体积不变,液体的密度不变,弹簧测力计示数不变,即浮力大小不变,所以可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
[3]观察步骤甲、丁、戊可以发现,同一个物体浸没在不同液体中,排开的液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,即浮力大小不同,所以可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)浮力等于物体重力与弹簧测力计的示数之差,整个实验中弹簧测力计都忘记了校零不影响差值,故测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比不变。
(3)随着物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,根据F浮=ρ液gV排知,浮力与排开水的体积成正比;根据F浮=G-F可知,弹簧测力计的示数与物体排开水的体积是一次函数关系,到物体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,故C图符合题意。
(4)[1]最合理的实验顺序是:
1、测出空桶的重力;
2、测出物体所受到的重力;
3、把物体浸在装满水的溢水杯中,测出测力计的示数;
4、测出桶和排开的水受到的重力;
故正确顺序为:DBAC。
[2]小平又做了如图的实验,浮力为
排开液体的重力
若F2-F1=F3-F4,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
2.如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)当物体逐渐浸入水中,水对物体底面的压强将逐渐变 ___________;
(2)比较图1、2、3中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体 ___________有关;
(3)比较图1、3、4中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的 ___________无关;若慢慢松手使物体沉入杯底时,物体受到的浮力为 ___________N。
(4)比较图1、4、5中弹簧测力计的示数,可以计算出浓盐水的密度是 ___________kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(5)小明由图2、5所示实验,他就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是 ___________(选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是 ___________。
【答案】(1)大
(2)排开液体的体积
(3)浸没的深度 1
(4)1.1×103
(5)错误 没有控制排开液体的体积相同
【来源】2025年陕西省西安国际港务区铁一中陆港初级中学中考三模物理试题
【解析】(1)当物体逐渐浸入水中时,物体底面所处的深度变大,由知道,水对物体底面的压强变大。
(2)比较图1、2、3知道,液体的密度相同,排开水的体积不相同,且排开水的体积越大,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,故可以得出在液体密度相同时,物体所受浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)[1]比较图1、3、4知道,液体的密度和排开液体的体积都相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,说明物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
[2]由图1、3、4知道,物体浸没在水中所受的浮力
(4)根据题意知道,物体在水中和浓盐水中都处于浸没状态,所以
由图1、4知道,物体浸没在水中受到的浮力
由知道,物体的体积
由图1、5可知,物体浸没在盐水中受到的浮力
由知道,盐水的密度
(5)[1][2]要探究物体受到的浮力大小与液体的密度有关,需要控制排开液体的体积相同,液体的密度不同,而2、5液体的密度和排开液体的体积都不同,不能探究物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
3.(2025·陕西省延安市·三模)实验小组的同学通过如图所示实验探究“浮力的影响因素”,实验所用液体为水。
(1)由步骤甲和丙可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 ________ N。
(2)分析步骤甲、乙、丙、丁,可得出结论:浮力的大小与 ____________ 有关。
(3)若向图丁的烧杯中加盐,并搅拌溶解,测力计的示数将 _______ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)本实验所用物体的密度为 __________ kg/m3。(g取10N/kg,)
【答案】(1)0.5
(2)排开液体的体积
(3)变小
(4)6×103
【来源】2025年陕西省延安市安塞区初级中学中考三模物理试题
【解析】(1)由图甲、丙,根据称重法,物体浸没在水中时受到的浮力大小是
(2)由图甲、乙、丙、丁可知,在同种液体中,物体排开液体的体积变大,弹簧测力计的示数越小,即物体所受浮力越大,故可得结论:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(3)若向图丁的烧杯中加盐,并搅拌溶解,液体密度变大,排开液体的体积不变,根据可知,浮力将变大,根据称重法可知,测力计的示数将变小。
(4)由图甲可知物体重力
物体浸没在水中时受到的浮力
由得物体的体积
根据G=mg得物体的质量为
物体的密度为
4.某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水()
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是___________N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是___________N;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度___________(选填“有关”或“无关”);分析三个实验步骤___________(填字号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力___________;
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将___________(选填“偏大”或“偏小”);
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为___________m3。盐水的密度为___________。
【答案】2 2.2 无关 a,b、c 越大 偏大
【来源】2025年云南省楚雄彝族自治州双柏县中考三模物理试题
【解析】(1)[1]由图a可知,物体的重力G=4.8N,图c或图d中弹簧测力计示数F1=2.8N,由称重法可得,图c或d中浮力的大小为
[2]在图e中弹簧测力计示数F2=2.6N,由称重法可得,图e中浮力的大小为
(2)[3]分析实验步骤a、c、d可知,浸没在同种液体中,深度不同,物体所受浮力大小相等,所以物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
[4]由图a和图b可得,在图b中的浮力
分析三个实验步骤a,b、c(或a、b、d)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
[5]由图a和图e可得,在图e中的浮力
分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
(3)[6]若先完成步骤c,再完成步骤a时,金属块上沾水,导致称得金属块重力偏大,根据称重法,则测得的浮力将偏大。
(4)[7]由阿基米德原理可得
因为浸没所以金属块的体积等于排开开水的体积。解得
[8]由阿基米德原理可得
解得盐水的密度为
5.(2025·甘肃省定西市·三模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想 1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关;
猜想4;浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关。
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想___________(选填序号);
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N。然后进行如图2所示的实验;
①在序号a的实验中物体所受的浮力为___________N;
②比较序号___________,___________,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越___________;
④比较序号a、b、c三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力___________关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是___________。
【答案】(1)4
(2)1 a d 大 无关
(3)没有控制排开液体的体积相同
【来源】2025年甘肃省定西市安定区城区三校联考中考三模物理试题
【解析】(1)用手把空的饮料罐按入水中,手就会感受到竖直向上的浮力,越往下按,浮力越大,手会感到越吃力;空饮料罐向下按入的过程中,水面会升高,空饮料罐排开水的体积比较大;由此得出猜想:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,即这个事实可以支持猜想4。
(2)①[1]物体的重力为G,a中弹簧测力计的示数为3N,则由称重法可知,物体受到的浮力为
②[2][3]要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,图中a、d、e三图符合要求。
③[4]a图物体浸没在水中,受到的浮力为F浮水=G-F=4N-3N=1N
d图物体浸没在酒精中,受到的浮力为
e图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为
所以同一物体在盐水浮力最大、酒精中受到的浮力最小,又因为盐水的密度最大,酒精的密度最小,所以可以得出:液体的密度越大,物体所变的浮力越大。
④[5]序号为a、b、c的三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同因素是物体的重力; 由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N,根据称重法F浮=G-F,则所受浮力分别为1N、1N、1N,可见浮力相等,于是可得结论是:浮力的大小与物体的重力无关。
(3)根据控制变量法知:要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制变量唯一(没有控制排开液体的体积相同)。
6.如图所示的是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。
(1)根据图1中实验步骤a、b、c可知浮力的大小与______有关;要想探究浮力大小是否受浸没深度的影响,我们应该选择图1中实验步骤a、______并比较弹簧测力计的示数。
(2)如图2,将物体A放入一定浓度的盐水中,则此时弹簧测力计的示数可能是______。
A.2.8N B.3N C.3.2N
(3)实验时有的同学想知道浮力大小与物体的形状是否有关,则他们需要选择体积______但形状不同的同种材质制成的物体。
(4)同学们根据自己的生活经验发现实心铁块会沉在水底,如果是一个空心的铁块则有可能漂在水面上,他们觉得物体的密度越小可能受到的浮力就越大。于是他们找来多个相同的易拉罐,分别在易拉罐中装入一定量不同材质的物体,并将实验数据记录在表格中。
序号
装入的物体
总重力/N
易拉罐浸入深度与对应弹簧测力计示数
1
水
2.5
3cm
1.6N
5cm
1N
7cm
0.4N
2
沙子
5
3cm
4.1N
5cm
3.5N
7cm
2.9N
3
小铁钉
6.2
3cm
5.3N
5cm
4.7N
7cm
4.1N
分析表中数据可知,物体所受浮力与物体的密度______。
(5)如图3所示的是一种可以在游泳时防溺水的手环,当遇到溺水或突发情况时此手环可迅速将气体充入气囊。此产品的一个重要参数就是气囊膨胀时的体积大小以及抗压能力。同学们对其中一款产品进行了测试,其标注参数:气囊膨胀后体积为15L,总质量为300g。根据数据可知气囊完全膨胀后可以产生的浮力为______N;同学们设计了如图4的实验装置来检测相关参数,在触发气囊弹出后,当气囊处于如图4的位置时,拉力计显示的示数为145N,忽略滑轮与绳及轴的摩擦力。此产品气囊膨胀后的体积存在一定误差,一般为,则该产品在误差允许的范围内______(选填“合格”或“不合格”)。(,g取10N/kg)
【答案】(1)排开液体的体积 c、d
(2)A
(3)相同
(4)无关
(5)150 合格
【来源】2025年陕西省西安理工大学附属中学中考三模物理试题
【解析】(1)[1]实验步骤a、b、c图可以看出物体浸入液体的体积,即排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法测浮力,物体所受的浮力越大,可知浮力的大小与排开液体的体积有关。
[2] 要想探究浮力大小是否受浸没深度的影响,根据控制变量法的要求,只改变深度,其他均不改变,我们应该选择图1中实验步骤a、c、d并比较弹簧测力计的示数。
(2)浮力大小受液体密度影响,在排开液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。盐水密度大于水的密度,故如图2,将物体A所受的浮力大于在水上中完全浸没时的浮力,根据称重法测浮力,故弹簧测力计的示数会小于水中时的3N。故选A。
(3)想知道浮力大小与物体的形状是否有关,根据控制变量法的要求,只改变形状,其他均不改变,体积要相同。
(4)分析表格数据可以得到当易拉罐浸入深度相同时,装入的物体不同的易拉罐总重力与易拉罐浸入深度与对应弹簧测力计示数的差值相同,即浮力相同,故物体所受浮力与物体的密度无关。
(5)[1] 气囊膨胀后体积为,根据阿基米德原理,气囊完全膨胀后可以产生的浮力为
[2]对气囊进行受力分析,气囊受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力以及绳子向下的拉力,气囊的重力为,故,因此气囊膨胀后的体积,与标准15L差值小于0.3L,故该产品在误差允许的范围内合格。
7.(2025·陕西省西安市·三模)“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下:
(一)设计“浮力秤”
(1)绘制设计图
①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;
②设计浮力秤的装置图,如图1所示。
(2)制作“浮力秤”
小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的小秤盘。如图1所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是:__________。
(3)标记刻度
①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为__________g;
②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;
③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;
④作好标记的小筒外侧,如图2所示,a、b、c三个位置正确的是:__________(选填“A”或“B”);
⑤用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是__________(选填“均匀”或“不均匀”)的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分,就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是_________g。
(二)“浮力秤”的改进
(4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量:如图3所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置小于分度值,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,小组同学提出的以下改进措施中可行的是_________。
A.用直径更大的大筒 B.用直径更小的小筒
C.增大小筒中细沙的质量 D.大筒中换用密度更大的液体
【答案】(1)等于
(2)降低小筒的重心,使小筒竖直漂浮在水面上
(3)0 A 均匀 2
(4)B
【来源】2025年陕西省西安市高新一中初级中学中考三模物理试题
【解析】(1)根据物体的浮沉条件可知,物体漂浮在液面上时,浮力等于重力。
(2)把空小筒放入水中漂浮在水面上,由于小筒质量较轻,高度较高,难以保持竖直漂浮在水面,在小筒底部铺上细沙,整个小筒重心降低,能使小筒竖直漂浮在水面上,便于实验操作。
(3)[1]秤盘上是空的,物体质量为0,所以漂浮在水面的小筒外侧的刻度应标为0g。
[2]秤盘上的质量越大,小筒浸入水中的深度越深,所以刻度从下往上依次增大,即从下往上依次为a、b、c三个位置。
故选A。
[3]a、b、c三个位置对应的质量分别是0g、10g、20g,用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是均匀的。
[4]由题可知,相邻两个刻度之间的质量是10g,把它分成5等份,每等份就是2g,所以这个浮力秤的分度值是2g。
(4)提高该浮力秤的测量精度,就应该减小分度值,即增大放钩码后瓶身与水面交界处标记刻度线的高度。
A.直径更大的大筒,放入秤盘的质量每变化10g时,相邻两刻线之间的距离更小,浮力秤精确度更低,故A不符合题意;
B.直径更小的小筒,放入秤盘的质量每变化10g时,相邻两刻线之间的距离更大,浮力秤精确度更高,故B符合题意;
C.改变小筒中细沙的质量,只能改变0刻线的位置,不能改变质量每变化10g之间的距离,不能改变浮力秤的精确度,故C不符合题意;
D.筒中换用密度更大的液体,由F浮=ρ液液gV排可知,质量每变化10g时,相邻两刻度之间的距离更小,浮力秤的精确度更低,故D不符合题意。
故选B。
密度、压强、浮力综合分析
1.(2025·山东省东营市·三模)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
【来源】2025年山东省东营市实验中学中考三模物理试题
【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。
2.(2025·陕西省西安市·三模)如图所示,在万米深海下,潜水器无法产生足够的高压将舱室内的海水排出,需要固体浮力材料和压载铁配合完成下沉和上浮。深海潜水器下水时要携带两组压载铁,匀速下潜入海洋深处;临近海底,会抛掉第一组压载铁,减速后静止悬浮在海水中。完成作业后,抛掉第二组压载铁,使所受浮力大于自身重力,上浮返航。潜水器匀速运动时所受海水阻力均为,浮力材料的总体积为,,,g取10 N/kg,则( )
A.潜水器在海水中下潜时,受到海水的压强逐渐减小
B.在深度为200m的海水中,潜水器受到海水的压强为
C.抛掉第二组压载铁后,潜水器恰好可以匀速上浮,则第一组压载铁的质量大于第二组压载铁的质量
D.若潜水器浸没在海水中时,第二组压载铁刚好可以平衡浮力材料产生的额外浮力,则浮力材料的密度为
【答案】D
【来源】2025年陕西省西安市灞桥区部分学校中考第三次模拟物理试题
【解析】A.潜水器在海水中下潜时,深度h增大,根据p=ρgh可知,受到海水的压强逐渐增大,故A错误;
B.在深度为200m的海水中,潜水器受到海水的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa
故B错误;
C.设潜水器自身的重力为G潜,第一组和第二组压载铁的重力分别为G1、G2,已知潜水器匀速运动时海水阻力不变(均为f)“奋斗者”号下水时要携带两组压载铁,匀速下潜入海洋深处,由二力平衡得,潜水器此时受到的竖直向下的总重力等于竖直向上的浮力与阻力之和,即……①
临近海底,抛掉第一组压载铁后静止悬浮在海水中,此时潜水器受到的向下的总重力等于浮力,即……②
抛掉第二组压载铁后,潜水器恰好可以匀速上浮,此时潜水器受到的向下的重力与阻力之和等于浮力,即……③
由①-②得,由②③得,则,由得,第一组压载铁的质量等于第二组压载铁的质量,故C错误;
D.第二组压载铁刚好可以平衡浮力材料产生的额外浮力,即
由与得
解得浮力材料的密度为。故D正确。
故选D。
3.(2025·辽宁省鞍山市·三模)如图所示,塑料碗漂浮在装有适量水的水盆中,将塑料碗倾斜使水进入塑料碗中,最终会看到塑料碗沉入水底(图中未显示),下列说法正确的是( )
A.塑料碗漂浮时所受浮力等于重力
B.沉底的塑料碗不受浮力作用
C.塑料碗能沉入水底是因为塑料碗的重力变大
D.塑料碗浸没水中到沉底的过程中,盆底部受到水的压强不变
【答案】AD
【来源】2025年辽宁省鞍山市立山区中考三模物理试题
【解析】A.塑料碗漂浮时,根据物体的浮沉条件可知,所受浮力等于重力,故A正确;
B.沉底的塑料碗底部仍会受到水的压力,因此会受到浮力的作用,故B错误;
C.塑料碗能沉入水底是因为塑料碗受到的浮力变小,由于塑料碗的质量不变,则重力不变,故C错误;
D.塑料碗浸没水中到沉底的过程中,排开水的体积不变,水的深度不变,由可知,盆底部受到水的压强不变,故D正确。
故选AD。
4.(2025·辽宁省鞍山市·三模)2022年4月21日,中国海军055型万吨驱逐舰鞍山舰(舷号103)参加实战化训练。如图所示,鞍山舰标准排水量9000吨,满载排水量12300吨,最大航速为32节(约59km/h),g取10N/kg。下列有关鞍山舰的说法不正确的是( )
A.鞍山舰满载时,所受浮力为1.23×105N
B.鞍山舰以最大航速航行20min,航行路程约19.7km
C.舰载无人机飞离鞍山舰的过程中,浮力对鞍山舰不做功
D.鞍山舰从密度较大的海域驶入密度较小的海域时,其受到的浮力不变,排开海水质量增大
【答案】ACD
【来源】2025年辽宁省鞍山市育才中学中考三模物理试题
【解析】A.鞍山舰满载时,所受浮力为
故A错误,符合题意;
B.鞍山舰以最大航速航行20min,由得,航行路程约
故B正确,不符合题意;
C.舰载无人机飞离鞍山舰的过程中,鞍山舰在浮力的方向移动一定的距离,则浮力对鞍山舰做功,故C错误,符合题意;
D.鞍山舰从密度较大的海域驶入密度较小的海域时,鞍山舰受到的浮力均等于重力,鞍山舰的重力不变,则其受到的浮力不变,由得,鞍山舰排开海水质量不变,故D错误,符合题意。
故选ACD。
5.(2025·陕西省西安市·三模)“新光华”号半潜船是国内最大、全球第二大半潜船,其最大下潜深度为30m,满载排水量为10万吨。“新光华”号开始时空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,甲板下潜至海面以下,拖船将货物拖至甲板上方并固定好后,排出舱中部分海水,使甲板浮出海面,完成装载过程。海水密度近似取,g取,下列有关说法正确的是( )
A.图乙水舱中水的质量等于图丙中货物质量
B.图甲、乙、丙中,图乙状态时“新光华”号所受的浮力最大
C.满载时,“新光华”号所受浮力为
D.最大下潜时,“新光华”号底部受到海水的压强约为
【答案】BD
【来源】2025年陕西省西安市新城区中考三模物理试题
【解析】AB.由图可知,甲、乙、丙三种状态下半潜船排开水的体积关系为,液体的密度一定,由可知半潜船在如图甲、乙、丙三种状态时所受的浮力关系为,而乙、丙都是漂浮,浮力等于重力,乙、丙的浮力不等,则总重力不等,故乙水舱中水质量不等于图丙中货物质量,故A错误,B正确;
C.根据阿基米德原理可得,满载时,“新光华”号所受浮力为
故C错误;
D.“新光华”号半潜船处在最大下潜时,船底所受海水的压强为
故D正确。
故选BD。
密度、压强、浮力综合计算
1.(2025·陕西省西安市·三模)解放军在一次夺岛登陆演习中,出动某型号中型履带式水陆两栖突击车。该车总质量为,同时,该车装配有输出功率为的发动机,机动性能卓越。求:(g取)
(1)在海面训练过程中发射多枚炮弹后,车体底部受到水的压强将______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)该车在平面沙滩上行进时,两条履带与沙滩的总接触面积为,求该车对沙滩的压强;
(3)该车在陆地上以的速度匀速行进时,若发动机的输出功率全部用于做机械功,则发动机做了多少功?
【答案】(1)变小
(2)8×104Pa
(3)3.6×107J
【来源】2025年陕西省西安市高新一中初级中学中考三模物理试题
【解析】(1)水陆两栖突击车在水面漂浮,浮力等于重力。发射多枚炮弹后,重力减小,则浮力减小,根据可知排开水的体积减小,则车体底部深度减小,根据可知车体底部受到水的压强将变小。
(2)该车对沙滩的压力为
该车对沙滩的压强为
(3)时间为
若发动机的输出功率全部用于做机械功,则发动机做的功为
2.图甲是一盛有水的圆柱形容器,现置于水平桌面上,容器内水深为0.3m,容器的底面积为0.04m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103kg/m3(g取10N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.1m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力多大?
【答案】(1)12kg;(2)2000Pa;(3)4N。
【来源】2025年云南省楚雄彝族自治州双柏县中考三模物理试题
【解析】(1)根据题意知道,容器中水的体积是
由知道水的质量是
(2)因为容器内水深为0.3m,所以距容器底部0.1m处A点液体的压强是
(3)设塑料球的体积为V′,则其在该容器中完全浸没在水中时受到的浮力是
塑料球的重力是
又因为用了16N的力恰好使塑料球完全浸没在水中,此时对塑料球受力是
即
整理可得
代入数据得
解得塑料球的体积是V′=2×10-3 m3。
由可知塑料球的质量是
所以塑料球的重力是
答:(1)容器中水的质量12kg。
(2)距容器底部0.1m处A点液体的压强。
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力4N。
【点睛】本题考查的是密度公式、液体压强公式及阿基米德原理的综合运算,是一道综合题,考查的知识点较多,但难度不大。
3.(2025·四川省绵阳市·三模)一轻质细杆与不吸水的正方体物块A连接,另一端固定在质量为1kg,底面积为200cm²的容器底部,如图甲所示。容器放在水平桌面上,现向容器内缓慢地加水,物块A对杆的力F与容器内水的深度h的关系如图乙所示,杆的体积不计。(已知水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块A浸没时受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)物块A对杆的力F为2N时,容器对桌面的压强。
【答案】(1)10N
(2)0.7×103kg/m3
(3)1500Pa,1700Pa,
【来源】2025年四川省绵阳市游仙区中考三模物理试题
【解析】(1)如图乙所示,4cm时正方体物块A开始进入水中,14cm时完全浸没,所以正方体物块A边长是0.1m,物块A浸没时受到的浮力是
(2)如图乙所示,未加水时,物块A对杆的力为7N,也就是物块A重7N,物块A的质量为
物块A的密度为
(3)容器底部面积为200cm²,合0.02m²,细杆高度为0.04m,物块A下方水的重力是
第一种情况:当重力大于浮力时,浮力为
物块A进入水中体积
物块A进入水中深度
A底面是以上水的重力为
容器重
容器对桌面的压强
第二种情况:当重力小于浮力时,浮力为
物块A进入水中体积
物块A进入水中深度
A底面是以上水的重力为
容器对桌面的压强
4.(2025·陕西省西安市·三模)2025年1月7日,中国第三艘航空母舰福建舰顺利完成第六次海试返回港口。如图所示,“福建舰”舷号为“18”,常规动力,是我国完全自主设计的首艘电磁弹射型航母,采用平直通长飞行甲板,满载排水量约8万吨。福建舰可搭载多种舰载机机型,其中某舰载机相关数据如表所示。(海水密度取,,马赫等于340m/s)
空重
17500kg
空载起飞距离
105m
正常起飞重量
27000kg
满载起飞距离
195m
最大起飞重量
32500kg
发动机
加力涡扇发动机
爬升速率
325m/s
空载正常起飞推力
最大速度
2.4马赫
应急起飞最大推力
(1)当一架上述舰载机从“福建舰”上正常起飞后,“福建舰”将______(选填“上浮”或“下沉”)一些,“福建舰”排开海水的体积变化了多少?______
(2)“福建舰”浸没在海面下6m处部位受到海水的压强为多大?
(3)若上述舰载机以最大速度飞行5min,飞行的距离为多远?
(4)若上述舰载机空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板用时6s,则该过程中舰载机发动机推力的功率为多大?
【答案】(1)上浮 27m3
(2)6×104Pa
(3)244.8km
(4)3.85×106W
【来源】2025年陕西省西安市西光中学教育集团中考三模联考物理试题
【解析】(1)[1]当一架上述舰载机从“福建舰”上正常起飞后,重力变小,浮力变小,根据阿基米德原理可知,“福建舰”将上浮。
[2]“福建舰”将航母漂浮,由可知,浮力变化
由可知,排开海水的体积变化
(2)根据压强公式可知,海面下6m受到海水的压强为
(3)根据题意可知,最大速度为:2.4马赫
飞行的距离为
(4)从启动到离开飞行甲板,发动机推力做功为
发动机推力的功率为
5.如图甲所示, 由我国自主研发的“极目一号”浮空艇已在青藏高原成功升空,为大气科学观测创造了海拔9000余米的的世界记录。浮空艇内部拥有大量密度小于空气的氦气,下部系有缆绳并与地面相连接进行锚泊,整个浮空艇就像人牵着绳子放飞在空中的巨型气球。
(1)若浮空艇3h内匀速竖直上升9km,则上升速度是多少?
(2)若浮空艇总质量为2600kg, 其受到的重力是多少? (取g=10N/ kg)
(3)当浮空艇上升到9km的高空静止时,若外界空气密度为0.5kg/m3,浮空艇体积约为9000m3,则地面处于竖直方向的缆绳对它的拉力大小是多少?
(4)如图乙所示,浮空艇内部主要由两个气囊组成,两个气囊分别充有氦气和空气,主气囊装有氦气负责提供升力;无论上升还是下降,都依靠调节副气囊内的空气实现。若要浮空艇上升,请你从浮力的角度分析,副气囊是往外排出空气还是向内注入空气?为什么?(不考虑缆绳对浮空艇的拉力,假设浮空艇体积不变)
【答案】(1)3km/h
(2)26000N
(3)1.9×104N
(4)见解析
【来源】2025年贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县中考三模物理试题
【解析】(1)浮空艇3h内匀速竖直上升9km,则上升速度是
(2)浮空艇总质量为2600kg, 其受到的重力是
(3)外界空气密度为0.5kg/m3,浮空艇体积约为9000m3,浮空艇受到的浮力为
浮空艇上升到9km的高空静止,处于平衡状态,则缆绳对它的拉力大小是
(4)浮空艇的体积不变,浮力不变,若要浮空艇上升,需要减小浮空艇的重力,因副气囊应向外排气。
6.(2025·云南省楚雄彝族自治州禄丰市·三模)水平桌面上有一底面积为90cm2的薄壁柱形容器,容器内的水深h1=10cm。现将一质地均匀且不吸水的长方体物块缓慢放入水中,当物块在水中静止时上表面恰好与水面齐平,如图所示,此时容器内水深h2=15cm,物块的排水量为0.45kg,物块对容器底部的压强为1.5103Pa,整个过程中容器内的水未溢出。(水=1.0103kg/m3)求:
(1)未放入物块前,容器底部受到水的压强;
(2)物块静止在水中受到的浮力;
(3)长方体物块的密度。
【答案】(1)1000Pa;(2)4.5N;(3)
【来源】2025年云南省楚雄彝族自治州禄丰市中考三模物理试题
【解析】解:(1)未放入物块前,容器内的水深h1=10cm,容器底部受到水的压强
(2)物块的排水量为0.45kg,则根据阿基米德原理可知,物体所受的浮力等于排开水的重力,即
(3)物体的体积为
物体的底面积为
物块对容器底部的压强为1.5103Pa,则物体对容器底的压力为
物体对容器底的压力和容器对物体的支持为一对相互作用力,即
物体静止在水中,处于平衡状态,受到向下的重力、向上的浮力、向上的支持力,三个力平衡,则物体重力为
长方体物体的质量为
则长方体物体的密度为
答:(1)未放入物块前,容器底部受到水的压强为1000Pa;
(2)物块静止在水中受到的浮力为4.5N;
(3)长方体物块的密度为。
7.(2025·安徽省合肥市·三模)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
【来源】 2025年安徽省合肥市新站区中考三模物理试题
【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。
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专题10 浮力
阿基米德原理及其应用
1.(2025·江西省上饶市·三模)如图所示,将乒乓球按压到水面下20cm深度处,松开手后乒乓球加速上升,在乒乓球没有露出水面之前,乒乓球上下表面受到水的压力差___________,乒乓球受到水的压强___________。(均填“增大”“减小”或“不变”)
2.(2025·湖北省襄阳市·三模)瑞瑞与爸妈周末到某水库附近的风景区去游玩,在水库下游的玛瑙河捡到一块非常漂亮的石头,认为很可能是玛瑙石,回家后他查了各种玉石的密度,并利用学过的物理知识,测出了它的密度,操作如下:(g取10N/kg,)
如图甲,将石头悬挂在空气中,静止时弹簧测力计示数;
如图乙,将石头浸没在水中,静止时弹簧测力计示数;
如图丙,将石头浸没在饱和的盐水中,静止时弹簧测力计示数;
(1)石头质量为___________g,石头体积为___________cm3;
(2)石头的密度为___________g/cm3(结果保留一位小数);查表得知玛瑙石的密度在2.60~2.65g/cm3之间,则这个石头_________(选填“是”或“不是”)玛瑙石;
(3)饱和盐水的密度为___________kg/m3。(结果保留一位小数)
物体浮沉条件及其应用
1.物理兴趣小组的同学对物理课本上的插图进行讨论,其中不正确的是( )
A.图﹣1:当水在玻璃管中流经A处时,流速较小压强较大
B.图﹣2:三峡船闸主要应用了连通器的原理
C.图﹣3:同一密度计在不同液体中所受浮力不同
D.图﹣4:马德堡半球实验证明了大气压的存在
2.如图所示的是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,2024年11月17日在广州正式入列,排水量为42600吨,吃水深度约为9m,配备的动力系统功率最高可达(取10N/kg,)。下列说法正确的是( )
A.“梦想”号静止在海面上受到的浮力约为
B.“梦想”号静止在海面上时船底受到海水的压强约为
C.“梦想”号从海水密度较大的海域驶入密度较小的海域时,所受浮力不变
D.“梦想”号以最大功率行驶1h,输出的机械能为
3.(2025·四川省绵阳市·三模)水平桌面上有甲乙两个质量和底面积均相同的容器,分别装有密度不同的液体,将两个完全相同的小球放入容器中,静止时两容器中液面高度相同,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.甲容器中小球受到的浮力大于乙容器中小球受到的浮力
C.甲容器底部受到液体的压力大于乙容器底部受到液体的压力
D.甲容器对桌面的压力一定大于乙容器对桌面的压力
4.如图所示,舰载飞机正从“辽宁号”航母上起飞,下列说法中不正确的是
A.飞机在甲板上加速滑行到离开甲板的过程中,航母受到的浮力变小
B.飞机在航母甲板上加速飞行时,受力平衡
C.飞机飞离航母后,航母始终漂浮,航母所受浮力的大小不变
D.飞机飞行时由于机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,从而获得升力
5.(2025·山东省东营市·三模)如图为我国自主研发的、位于世界领先水平的多功能大型中远程海洋监察船,该船满载时的排水量为10000t,则满载静止在海面上时所受到的浮力为______N。当该船从黄浦江驶向东海海域时,其所受浮力将______(选填“变大”“变小”或“不变”),相对于液面,船身将______(选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10N/kg)
6.(2025·安徽省合肥市·三模)水面下0.2m处,水产生的压强为______Pa;重为20N的木块漂浮在水面,木块受到浮力的大小为______N,若该木块漂浮在酒精中(),与漂浮在水中相比,木块排开液体的体积会______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2025·陕西省西安市·三模)潜水艇是海军的战略重器,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1,排水量为,此时潜水艇所受到海水的浮力为______N,潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮,潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为______N;最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见,潜水艇是通过改变______实现上浮和下潜的。()
8.(2025·辽宁省鞍山市·三模)孔明灯通过点燃灯笼下端小碟内的松脂,加热内部的空气,使孔明灯内气体密度要比空气密度___________,实现升空。体积为0.5m3的孔明灯,所受浮力大小约是___________N。(空气的密度约为1.3kg/m3)
9.(2025·山东省东营市·三模)“选种”是提高农作物产量的重要措施之一。在实际生产中有一种利用浮力选择谷种的方法:将备选的谷种浸在浓度适宜的盐水中,一些谷种会漂浮在盐水表面,一些谷种会沉在盐水底部,从而可选出好谷种。请判断盐水中哪些谷种是好谷种,并说明理由。
10.相传在三国时代,诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼,后人称其为“孔明灯”。小华学物理知识描述了“孔明灯”升空原理:当孔明灯内部气体的温度升高,孔明灯内部气体的密度________(选填“大于”“等于”或“小于”)其外部气体的密度,由于受到浮力的作用,孔明灯便“腾起”。她利用一些物品测量了自制孔明灯能提升的最大物重,实验方案如下:
小贴士:孔明灯放飞过程易引起火灾,一定要远离居民楼、高压线等物体。
(1)如图-1,是已装配好的自制孔明灯模型,孔明灯的形状为一个圆柱体与一个半球的组合体,体积约为0.028m3,支架采用细竹篾制成,将细竹篾弯成一个圆圈,将圆圈均分成四份,十字型交叉又绑上两根细铜丝,将燃料石蜡固定在两铜丝的交叉点上。
(2)在标准大气压下,一间室温为20℃的普通房间,门窗关闭,使得室内无风。如图-2所示,用手提起灯罩,将燃料点燃,灯罩内气体受热,孔明灯体积变化忽略不计,大约5s后孔明灯开始升空,持续升空时间大于6s,石蜡燃烧结束后孔明灯由于________的作用下落。
(3)制作一条长度和质量合适的铁链(铁链受到空气的浮力忽略不计),一端挂在孔明灯铜丝的交叉点下方,另一端固定在地上。
(4)更换石蜡并点燃,直到孔明灯上升到空中并处于________状态,测量孔明灯拉起的铁链质量,即可得到提升的最大物重。
(5)更换石蜡,放飞孔明灯,重复上述操作两次,测出提升的最大物重。测量数据如表1:(g取10N/kg)
实验次数
孔明灯支架质量m1/g
灯罩质量m2/g
石蜡质量m3/g
拉起铁链质量m4/g
提升的最大物重G/N
第一次
5.2
12
8.0
21.8
第二次
27.8
第三次
23.8
分析数据得出:该孔明灯能提升的最大物重是________N。
(6)小华从资料中查到,在一个标准大气压下,温度为20℃时,空气的密度约为1.2kg/m3,则空气对孔明灯的浮力为________N。据此初步判断,孔明灯所受浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)其总重力,进一步猜想:仅用浮力和密度来描述孔明灯的升空原理可能是不正确的。
(7)小华将面积2mm2的碎纸屑放置在孔明灯底部,拿住支架不松手,在孔明灯燃料的燃烧过程中,可以观察到纸屑向下飘动,同时小华用红外温度计测得火焰的内焰温度235.6℃,外焰270.0℃;灯罩顶部温度高,侧面温度低,最高温度49.5℃。
温度t/℃
20
50
100
200
300
气体密度ρ/(kg·m-3)
1.205
1.093
0.946
0.746
0.616
由此可以判断出:孔明灯内的热空气向上运动时,孔明灯底部的气流运动方向是向________。综合本实验的过程和数据,小华认识到孔明灯内部气流运动,灯罩受到气流冲击力,孔明灯便开始“腾空而起”。
(8)下列哪一种飞行器也不能仅用浮力和密度来描述升空原理,________(选填序号)。
A.飞艇 B.氦气球 C.热气球
探究浮力大小与哪些因素有关
1.(2025·江西省上饶市·三模)小平同学按图所示的步骤做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验。
(1)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体排开液体的___________有关;比较步骤甲、___________、丁可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;比较甲、丁、___________可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)若完成实验后,小平发现整个实验中弹簧测力计都忘记了校零,则测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比___________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)用弹簧测力计拉着物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧测力计示数随物体浸入深度变化的关系图像如下图所示,其中最符合实际的是___________(填字母)。
A.B. C.
(4)小平又做了图所示的实验,图中的四个实验步骤(ABCD)的最佳顺序是___________。若弹簧测力计的示数和的大小关系为___________,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
2.如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)当物体逐渐浸入水中,水对物体底面的压强将逐渐变 ___________;
(2)比较图1、2、3中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体 ___________有关;
(3)比较图1、3、4中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的 ___________无关;若慢慢松手使物体沉入杯底时,物体受到的浮力为 ___________N。
(4)比较图1、4、5中弹簧测力计的示数,可以计算出浓盐水的密度是 ___________kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(5)小明由图2、5所示实验,他就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是 ___________(选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是 ___________。
3.(2025·陕西省延安市·三模)实验小组的同学通过如图所示实验探究“浮力的影响因素”,实验所用液体为水。
(1)由步骤甲和丙可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 ________ N。
(2)分析步骤甲、乙、丙、丁,可得出结论:浮力的大小与 ____________ 有关。
(3)若向图丁的烧杯中加盐,并搅拌溶解,测力计的示数将 _______ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)本实验所用物体的密度为 __________ kg/m3。(g取10N/kg,)
4.某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块、水、盐水()
小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,实验步骤如图a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是___________N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是___________N;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度___________(选填“有关”或“无关”);分析三个实验步骤___________(填字号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力___________;
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将___________(选填“偏大”或“偏小”);
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为___________m3。盐水的密度为___________。
5.(2025·甘肃省定西市·三模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想:
猜想 1:浮力的大小可能与液体的密度有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关;
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关;
猜想4;浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关。
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想___________(选填序号);
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N。然后进行如图2所示的实验;
①在序号a的实验中物体所受的浮力为___________N;
②比较序号___________,___________,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越___________;
④比较序号a、b、c三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力___________关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是___________。
6.如图所示的是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。
(1)根据图1中实验步骤a、b、c可知浮力的大小与______有关;要想探究浮力大小是否受浸没深度的影响,我们应该选择图1中实验步骤a、______并比较弹簧测力计的示数。
(2)如图2,将物体A放入一定浓度的盐水中,则此时弹簧测力计的示数可能是______。
A.2.8N B.3N C.3.2N
(3)实验时有的同学想知道浮力大小与物体的形状是否有关,则他们需要选择体积______但形状不同的同种材质制成的物体。
(4)同学们根据自己的生活经验发现实心铁块会沉在水底,如果是一个空心的铁块则有可能漂在水面上,他们觉得物体的密度越小可能受到的浮力就越大。于是他们找来多个相同的易拉罐,分别在易拉罐中装入一定量不同材质的物体,并将实验数据记录在表格中。
序号
装入的物体
总重力/N
易拉罐浸入深度与对应弹簧测力计示数
1
水
2.5
3cm
1.6N
5cm
1N
7cm
0.4N
2
沙子
5
3cm
4.1N
5cm
3.5N
7cm
2.9N
3
小铁钉
6.2
3cm
5.3N
5cm
4.7N
7cm
4.1N
分析表中数据可知,物体所受浮力与物体的密度______。
(5)如图3所示的是一种可以在游泳时防溺水的手环,当遇到溺水或突发情况时此手环可迅速将气体充入气囊。此产品的一个重要参数就是气囊膨胀时的体积大小以及抗压能力。同学们对其中一款产品进行了测试,其标注参数:气囊膨胀后体积为15L,总质量为300g。根据数据可知气囊完全膨胀后可以产生的浮力为______N;同学们设计了如图4的实验装置来检测相关参数,在触发气囊弹出后,当气囊处于如图4的位置时,拉力计显示的示数为145N,忽略滑轮与绳及轴的摩擦力。此产品气囊膨胀后的体积存在一定误差,一般为,则该产品在误差允许的范围内______(选填“合格”或“不合格”)。(,g取10N/kg)
7.(2025·陕西省西安市·三模)“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下:
(一)设计“浮力秤”
(1)绘制设计图
①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;
②设计浮力秤的装置图,如图1所示。
(2)制作“浮力秤”
小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的小秤盘。如图1所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是:__________。
(3)标记刻度
①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为__________g;
②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;
③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;
④作好标记的小筒外侧,如图2所示,a、b、c三个位置正确的是:__________(选填“A”或“B”);
⑤用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是__________(选填“均匀”或“不均匀”)的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分,就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是_________g。
(二)“浮力秤”的改进
(4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量:如图3所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置小于分度值,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,小组同学提出的以下改进措施中可行的是_________。
A.用直径更大的大筒 B.用直径更小的小筒
C.增大小筒中细沙的质量 D.大筒中换用密度更大的液体
密度、压强、浮力综合分析
1.(2025·山东省东营市·三模)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:
2.(2025·陕西省西安市·三模)如图所示,在万米深海下,潜水器无法产生足够的高压将舱室内的海水排出,需要固体浮力材料和压载铁配合完成下沉和上浮。深海潜水器下水时要携带两组压载铁,匀速下潜入海洋深处;临近海底,会抛掉第一组压载铁,减速后静止悬浮在海水中。完成作业后,抛掉第二组压载铁,使所受浮力大于自身重力,上浮返航。潜水器匀速运动时所受海水阻力均为,浮力材料的总体积为,,,g取10 N/kg,则( )
A.潜水器在海水中下潜时,受到海水的压强逐渐减小
B.在深度为200m的海水中,潜水器受到海水的压强为
C.抛掉第二组压载铁后,潜水器恰好可以匀速上浮,则第一组压载铁的质量大于第二组压载铁的质量
D.若潜水器浸没在海水中时,第二组压载铁刚好可以平衡浮力材料产生的额外浮力,则浮力材料的密度为
3.(2025·辽宁省鞍山市·三模)如图所示,塑料碗漂浮在装有适量水的水盆中,将塑料碗倾斜使水进入塑料碗中,最终会看到塑料碗沉入水底(图中未显示),下列说法正确的是( )
A.塑料碗漂浮时所受浮力等于重力
B.沉底的塑料碗不受浮力作用
C.塑料碗能沉入水底是因为塑料碗的重力变大
D.塑料碗浸没水中到沉底的过程中,盆底部受到水的压强不变
4.(2025·辽宁省鞍山市·三模)2022年4月21日,中国海军055型万吨驱逐舰鞍山舰(舷号103)参加实战化训练。如图所示,鞍山舰标准排水量9000吨,满载排水量12300吨,最大航速为32节(约59km/h),g取10N/kg。下列有关鞍山舰的说法不正确的是( )
A.鞍山舰满载时,所受浮力为1.23×105N
B.鞍山舰以最大航速航行20min,航行路程约19.7km
C.舰载无人机飞离鞍山舰的过程中,浮力对鞍山舰不做功
D.鞍山舰从密度较大的海域驶入密度较小的海域时,其受到的浮力不变,排开海水质量增大
5.(2025·陕西省西安市·三模)“新光华”号半潜船是国内最大、全球第二大半潜船,其最大下潜深度为30m,满载排水量为10万吨。“新光华”号开始时空载漂浮于海面,装载时需向船体水舱注水,甲板下潜至海面以下,拖船将货物拖至甲板上方并固定好后,排出舱中部分海水,使甲板浮出海面,完成装载过程。海水密度近似取,g取,下列有关说法正确的是( )
A.图乙水舱中水的质量等于图丙中货物质量
B.图甲、乙、丙中,图乙状态时“新光华”号所受的浮力最大
C.满载时,“新光华”号所受浮力为
D.最大下潜时,“新光华”号底部受到海水的压强约为
密度、压强、浮力综合计算
1.(2025·陕西省西安市·三模)解放军在一次夺岛登陆演习中,出动某型号中型履带式水陆两栖突击车。该车总质量为,同时,该车装配有输出功率为的发动机,机动性能卓越。求:(g取)
(1)在海面训练过程中发射多枚炮弹后,车体底部受到水的压强将______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)该车在平面沙滩上行进时,两条履带与沙滩的总接触面积为,求该车对沙滩的压强;
(3)该车在陆地上以的速度匀速行进时,若发动机的输出功率全部用于做机械功,则发动机做了多少功?
2.图甲是一盛有水的圆柱形容器,现置于水平桌面上,容器内水深为0.3m,容器的底面积为0.04m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103kg/m3(g取10N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.1m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力多大?
3.(2025·四川省绵阳市·三模)一轻质细杆与不吸水的正方体物块A连接,另一端固定在质量为1kg,底面积为200cm²的容器底部,如图甲所示。容器放在水平桌面上,现向容器内缓慢地加水,物块A对杆的力F与容器内水的深度h的关系如图乙所示,杆的体积不计。(已知水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块A浸没时受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)物块A对杆的力F为2N时,容器对桌面的压强。
物块A的密度为
物块A进入水中体积
物块A进入水中深度
容器重
容器对桌面的压强
物块A进入水中体积
物块A进入水中深度
容器对桌面的压强
4.(2025·陕西省西安市·三模)2025年1月7日,中国第三艘航空母舰福建舰顺利完成第六次海试返回港口。如图所示,“福建舰”舷号为“18”,常规动力,是我国完全自主设计的首艘电磁弹射型航母,采用平直通长飞行甲板,满载排水量约8万吨。福建舰可搭载多种舰载机机型,其中某舰载机相关数据如表所示。(海水密度取,,马赫等于340m/s)
空重
17500kg
空载起飞距离
105m
正常起飞重量
27000kg
满载起飞距离
195m
最大起飞重量
32500kg
发动机
加力涡扇发动机
爬升速率
325m/s
空载正常起飞推力
最大速度
2.4马赫
应急起飞最大推力
(1)当一架上述舰载机从“福建舰”上正常起飞后,“福建舰”将______(选填“上浮”或“下沉”)一些,“福建舰”排开海水的体积变化了多少?______
(2)“福建舰”浸没在海面下6m处部位受到海水的压强为多大?
(3)若上述舰载机以最大速度飞行5min,飞行的距离为多远?
(4)若上述舰载机空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板用时6s,则该过程中舰载机发动机推力的功率为多大?
5.如图甲所示, 由我国自主研发的“极目一号”浮空艇已在青藏高原成功升空,为大气科学观测创造了海拔9000余米的的世界记录。浮空艇内部拥有大量密度小于空气的氦气,下部系有缆绳并与地面相连接进行锚泊,整个浮空艇就像人牵着绳子放飞在空中的巨型气球。
(1)若浮空艇3h内匀速竖直上升9km,则上升速度是多少?
(2)若浮空艇总质量为2600kg, 其受到的重力是多少? (取g=10N/ kg)
(3)当浮空艇上升到9km的高空静止时,若外界空气密度为0.5kg/m3,浮空艇体积约为9000m3,则地面处于竖直方向的缆绳对它的拉力大小是多少?
(4)如图乙所示,浮空艇内部主要由两个气囊组成,两个气囊分别充有氦气和空气,主气囊装有氦气负责提供升力;无论上升还是下降,都依靠调节副气囊内的空气实现。若要浮空艇上升,请你从浮力的角度分析,副气囊是往外排出空气还是向内注入空气?为什么?(不考虑缆绳对浮空艇的拉力,假设浮空艇体积不变)
6.(2025·云南省楚雄彝族自治州禄丰市·三模)水平桌面上有一底面积为90cm2的薄壁柱形容器,容器内的水深h1=10cm。现将一质地均匀且不吸水的长方体物块缓慢放入水中,当物块在水中静止时上表面恰好与水面齐平,如图所示,此时容器内水深h2=15cm,物块的排水量为0.45kg,物块对容器底部的压强为1.5103Pa,整个过程中容器内的水未溢出。(水=1.0103kg/m3)求:
(1)未放入物块前,容器底部受到水的压强;
(2)物块静止在水中受到的浮力;
(3)长方体物块的密度。
7.(2025·安徽省合肥市·三模)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。
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