专题08 浮力(福建专用)-【好题汇编】5年(2021-2025)中考1年模拟物理真题分类汇编
2025-08-09
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2份
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53页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-试题汇编 |
| 知识点 | 浮力 |
| 使用场景 | 中考复习-真题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 福建省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.43 MB |
| 发布时间 | 2025-08-09 |
| 更新时间 | 2025-08-09 |
| 作者 | 名师汇教育 |
| 品牌系列 | 好题汇编·中考真题分类汇编 |
| 审核时间 | 2025-08-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53389955.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题08 浮力【三大题型】
1.(2025•福建中考)【实际应用】“七星漂”钓法是我国传统钓鱼方法之一,钓组由浮子、钓线、坠子、鱼钩和鱼饵组成,如图。请用物理知识回答:
(1)浮子常用轻质鹅毛羽轴或泡沫制作的原因。
(2)钓组入水后,坠子将鱼饵快速拉向水底。为了减小水的阻力,坠子体积宜小。若有铝和铅两种材料,在其他条件相同时,选择哪种材料制作坠子更合适?分析选择的理由。(ρ铝=2.7g/cm3,ρ铅=11.3g/cm3)
解:
(1)浮子常用轻质鹅毛羽轴或泡沫制作,是因为轻质鹅毛羽轴或泡沫的密度小于水的密度,能漂浮在水面上。
(2)为了减小水的阻力,坠子体积宜小。质量相同的条件下,根据m=ρV,因铝的密度小于铅的密度,故铝的体积大,铅的体积小,故铅制作坠子更合适。
答:
(1)轻质鹅毛羽轴或泡沫的密度小于水的密度,能漂浮在水面上。
(2)质量相同的条件下,根据m=ρV,因铝的密度小于铅的密度,故铝的体积大,铅的体积小,故铅制作坠子更合适。
2.(2024•福建中考)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( )
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﹣m0
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
解:
A、甲图中,水的重力:G=m水g=(m1﹣m0)g,
由于容器开口大,底部小,水对杯底的压力小于水的重力,
即水对杯底的压力小于(m1﹣m0)g,故A错误;
B、乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数可得,草莓的质量:m草莓=m2﹣m1,故B错误;
CD、丙图中,草莓被细针压入水中,根据甲、丙示数可得,草莓排开水的质量:m排=m3﹣m1,
草莓排开水的体积:V排==,故C正确;
草莓受到的浮力:F浮=G排=m排g=(m3﹣m1)g,
草莓受到的重力:G草莓=m草莓g=(m2﹣m1)g,
此时草莓受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、压力的作用,处于静止状态,
由力的平衡条件可得,细针对草莓的压力:F=F浮﹣G草莓=(m3﹣m1)g﹣(m2﹣m1)g=(m3﹣m2)g,故D错误。
答案:C。
3.(2021•福建中考)如图,将一边长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中。木块静止时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,则木块底部受到液体压强为 640 Pa,木块受到的浮力为 6.4 N。
解:(1)液面比放入前升高1cm,即h=0.01m,容器底部受到液体的压强变化了80Pa;
由p=ρgh得,液体的密度为:;
正方体木块的边长为10cm,木块静止时露出液面的高度为2cm,则木块下表面距水面的距离为:
h浸=10cm﹣2cm=8cm=0.08m;
则木块底部受到液体压强为p木=ρgh浸=800kg/m3×10N/kg×0.08m=640Pa;
(2)木块排开液体的体积为:V排=0.1m×0.1m×0.08m=0.0008m3;
木块受到的浮力为:F浮=ρV排g=800kg/m3×0.0008m3×10N/kg=6.4N。
答案:640;6.4。
4.(2025•福建中考)在图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
解:悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,方向相反(重力的方向竖直向下、浮力的方向竖直向上),作用点在重心处,示意图如下:
5.(2024•福建中考)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。
(1)测滴水量:播水壶装满水后,计划用烧杯接取滴水。为了减小误差,测量滴水的质量应选择以下方案中的 ① (填写序号)。
①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量。
②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量。
测得1min滴水的质量为80g,则1刻钟(15min)滴水的体积为 1200 cm3。
(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积600cm2,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积300cm2、高3cm。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力为 6 N,此时受水壶内的水面高度为 2 cm。
(3)标尺定标:图2的标尺上每一格表示1cm,请你在标尺上对应位置标出“←3刻钟”。
(4)成品试测:经检测,漏刻每1刻钟的实际时间均超出15min,发现随着播水壶内水量减少,滴水间隔时间越来越长。为使滴水间隔时间相同,小组讨论后,将滴水壶装置改进成如图3所示,依据的物理知识是 根据p=ρgh,水的深度保持不变,出水口的液体压强不变 。
解:(1)如选择方案②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量,烧杯壁容易挂水,会产生误差;答案:①;
测得1min滴水的质量为80g,则1刻钟(15min)滴水的质量:m=15×80g=1200g,
根据密度公式得,其体积为=1200cm3;
(2)物体漂浮时,物体受到的浮力等于其重力;滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力为F浮=G=6N;
根据F浮=ρ水gV排得,=6×10﹣4m3=600cm3,
此时受水壶内的水面高度为,即浮块浸入水中的深度h浸=h1=2cm;
(3)3刻钟等于45min,3刻钟滴水的质量:m'=45×80g=3600g,
根据密度公式得,滴入水的体积为
由题意和图示可知,3刻钟时浮箭已经浮起来,此时仍是漂浮状态,其排开水的体积等于浮箭刚浮起时排开水的体积,
则此时水的深度:
根据图示可知,3刻钟时与开始滴水相比,浮箭(或浮块)上升的高度:h上升=h2﹣h浸=7cm﹣2cm=5cm,
所以“←3刻钟”在标尺上对应位置在“开始滴水”的下方5cm处(即5个小格处);如下图所示:
(4)根据p=ρgh,水的深度变化,出水口的液体压强变化,水的流速变化;如图3所示,为使滴水间隔时间相同,依据的物理知识是:根据 p=ρgh,水的深度保持不变,出水口的液体压强不变。
答案:(1)①;1200;(2)6;2;(3)见解答;(4)根据 p=ρgh,水的深度保持不变,出水口的液体压强不变。
6.(2023•福建中考)用透明圆筒制作测量液体密度的密度计。
(1)获取相关数据。
①已知圆筒底面积为S;
②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,此时应将平衡螺母向 右 移。如图1,用调好的天平测得空圆筒质量m= 31.4 g;向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为81.4g,计算得到圆筒内水的体积V0= 50 cm3。
(2)制作液体密度计。
在圆筒上体积为V0的水面处做标记,如图2甲所示。倒掉圆筒内的水,倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中,圆筒处于漂浮状态,如图2乙。测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度ρ液= (用m、S、h、V0、ρ水表示)。根据计算结果在圆筒外壁标记刻度线和密度值。
(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,请提出一条改进建议: 向容器中加足够多的水(或减小待测液体体积V0并重新标刻度) 。
解:
(1)②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,说明右盘偏轻,则此时应将平衡螺母向右调节,天平才能平衡;由图1得,空圆筒质量为20g+10g+1.4g=31.4g;
圆筒中水的质量m0=81.4g﹣31.4g=50g,圆筒中水的体积=50cm3;
(2)圆筒漂浮时,排开水的体积为V排=Sh,受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gSh,
根据漂浮的条件可得F浮=G总,即ρ水gSh=m总g,
解得m总=ρ水Sh,
圆筒中液体的质量m液=m总﹣m=ρ水Sh﹣m,
液体的密度;
(3)根据题意可知,针对圆筒触底无法漂浮,要使圆筒能漂浮,改进建议是往容器中加足够多的水(或减小待测液体体积V0并重新标刻度)。
答案:(1)②右;31.4;50;(2);(3)向容器中加足够多的水(或减小待测液体体积V0并重新标刻度)。
7.(2022•福建中考)如图是一款能自动浮沉的潜水玩具,正方体潜水器内装有智能电磁铁,将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中,容器放置在水平铁板上,不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l,自动调节电磁铁电流大小,改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前,潜水器处于漂浮状态。闭合开关,潜水器启动后先匀速下沉,完全浸入水中后,变为加速下沉直至容器底部,下沉全过程F随l变化的关系保持不变,水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm,重为5N,容器的底面积为1000cm2,水深为25cm。求:
(1)潜水器漂浮时受到的浮力。
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功。
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
解:(1)潜水器处于漂浮状态时,潜水器受到的浮力F浮=G潜水器=5N;
(2)潜水器的底面积S1=10cm×10cm=100cm2=0.01m2;
由F浮=ρ液V排g=ρ水gS1h1得,漂浮时浸入水中的深度:
=0.05m,即等于潜水器边长的一半,
则此时潜水器的重心恰好与水面相平,所以潜水器下降的距离h2=h﹣h1=0.25m﹣0.05m=0.2m;
潜水器的重力所做的功:W=G潜水器h2=5N×0.2m=1J;
(3)潜水器匀速下沉时,F随l的变化关系式为:F=F浮﹣G潜水器=ρ水gS1(h﹣l)﹣G潜水器=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×(0.25m﹣l)﹣5N=(20﹣100l)N;
依题意,潜水器浸没后加速下沉,F随l的变化关系不变,即F=(20﹣100l)N;
潜水器沉底静止时,l=0,受到的吸引力F=20N;
潜水器漂浮时,潜水器受到的重力等于它排开水的重力,因此潜水器和水的总重G等于容器中只装25cm深的水重G水;
容器的底面积S2=1000cm2=0.1m2;
潜水器和水的总重:G总=G水=ρ水gS2h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m2×0.25m=250N;
潜水器沉底静止时,容器对铁板的压力:F压=F+G总=20N+250N=270N;
由可得,容器对铁板的压强:。
答:(1)潜水器漂浮时受到的浮力为5N;
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功为1J;
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。
考点01 物体浮沉状态的分析
8.(2025•厦门模拟)半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3.则下列判断正确的是( )
A.F1=F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1=F2 D.F3>F2>F1
解:由图可知,乙图中半潜船排开水的体积最大,其次是丙图,甲图排开水的体积最小,水的密度不变,
由F浮=ρ水gV排可知,乙图中船受到的浮力最大,其次是丙图,再次是甲图,即浮力大小关系是:F2>F3>F1。
答案:B。
9.(2025•漳州模拟)2025年2月,中国海军远海训练编队进行远海航行,其中055型万吨级驱逐舰的排水量可达12500t,驱逐舰在海上航行过程中。下列说法正确的是( )
A.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小
B.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
C.驱逐舰漂浮于海面上时,浮力大于它的总重力
D.排水量可达12500t指的是驱逐舰排开水所受的重力
解:ABC.驱逐舰始终处于漂浮状态,浮力与其重力相等,发射导弹后,驱逐舰的重力减小,浮力变小,由F浮=ρ液gV排可知,驱逐舰排开液体的体积减小,驱逐舰会上浮一些,故A正确,BC错误;
D、排水量指的是驱逐舰满载时排开水的质量,不是重力,故D错误。
答案:A。
10.(2025•福州•仓山区模拟)如图甲,在对“中国天眼”进行体检时,需利用氦气球使检修员对反射面板的压力减小到160N以下。若氦气球(如图乙)连同配件质量为156kg,氦气球体积为200m3,空气密度为1.3kg/m3,检修员需携带20kg的装备,人受到空气浮力忽略不计,下列说法正确的是( )
A.检修员的质量应不大于100kg
B.此时氦气球受到的空气浮力2760N
C.氦气球上升过程中,受到的大气压不变
D.将氦气球中的氦气放掉一些可以使人对面板的压力减小
解:AB、氦气球受到的浮力:F浮=ρ空气V排g=ρ空气Vg=1.29kg/m3×200m3×10N/kg=2580N;
氦气球连同吊索等配件的总重:G总=m总g=156kg×10N/kg=1560N,
氦气球对人的拉力:F=F浮﹣G总=2580N﹣1560N=1020N,
当人对反射面板的压力为160N(最大值)时,反射面对人的支持力F支=160N,
F+F支=G人+G0=m人g+m0g,
m人=F+F支﹣m0g,
人的质量:m人=+﹣m0=+﹣20kg=98kg,所以检修员的质量应不大于100kg,故A正确,B错误;
C、因为大气压随高度增加而减小,所以氦气球上升过程中,受到的大气压变小,故C错误;
D、将氦气球中的氦气放掉一些,体积变小,由阿基米德原理知浮力变小,氦气球对人的拉力减小,人对面板的压力变大,故D错误。
答案:A。
11.(2025•福州•鼓楼区模拟)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
解:
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,A错误;
B、由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,V排不变,ρ液变小,因此所受的浮力变小,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,C正确;
D、由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程中,ρ液不变,V排变小,其所受浮力变小,D错误。
答案:C。
12.(2025•三明二模)黄花梨和莲子都是建宁特产,将黄花梨和莲子先后放入甲、乙两种液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.在甲液体中,梨受到的浮力比莲子的小
B.按密度从小到大的排序为:ρ梨<ρ莲<ρ乙<ρ甲
C.从甲液体到乙液体,黄花梨受到的浮力变大
D.从甲液体到乙液体,莲子受到的浮力变小
解:A、在甲液体中,莲子排开液体的体积小于苹果排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排知梨受到的浮力比莲子的大,故A错误;
B、黄花梨和莲子在甲液体中都漂浮,黄花梨和莲子密度都小于甲液体的密度,在乙液体中黄花梨漂浮,黄花梨密度小于乙液体的密度,莲子沉底,莲子的密度大于乙液体的密度,所以ρ梨<ρ乙<ρ莲<ρ甲,故B错误;
C、从甲液体到乙液体,黄花梨都处于漂浮状态,受到的浮力都等于黄梨的重力,重力不变,浮力不变,故C错误;
D、莲子在甲液体处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,莲子在乙液体沉底,受到的浮力小于重力,重力不变,所以从甲液体到乙液体,莲子受到的浮力变小,故D正确。
答案:D。
13.(2025•厦门二模)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量ΔFA=ΔFB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
解:A、金属块浸入水中越深,但溢水杯中水的深度不变,所以水对溢水杯底部的压强不变,压力也不变,故A错误;
B、金属块浸没在水中的深度越深,但排开水的体积不变,受到的浮力不变,重力减浮力的值即弹簧测力计A的示数不变,故B错误;
C、由阿基米德原理可知,金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量ΔFA=ΔFB,故C正确;
D、若实验前溢水杯中未装满水,物体受到的浮力不变,溢出的水将减小,故对实验结果有影响,故D错误;
答案:C。
14.(2025•福州•鼓楼区模拟)一个装有水的圆柱形容器(底面积为200cm2,不计容器壁厚度)放在水平桌面上,往容器中放入用细线相连,边长均为10cm的正方体物体A和B,二者静止后的状态如图甲所示,此时物体A露出水面高度为2cm。剪断细线后,二者静止后的状态如图乙,此时物体A露出水面高度为4cm。则( )
A.物体A的重为4N
B.剪断细线后水面下降2cm
C.物体B的密度为1.8×103kg/m3
D.图甲中细线对物体A的拉力为2N
解:A、图乙中物体A处于漂浮状态,且物体A露出水面的高度为4cm,
此时物体A排开水的体积:V排A=SAh浸=(10cm)2×(10cm﹣4cm)=600cm3=6×10﹣4m3,
此时物体A受到的浮力:F浮A=ρ水gV排A=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N,
根据物体的漂浮条件可知,物体A的重力GA=F浮A=6N,故A错误;
B、由题意可知,剪断细线后,物体A排开水的体积减小量:
ΔV排=SAΔh露=(10cm)2×(4cm﹣2cm)=200cm3;
根据V=Sh可知,水面下降的高度:Δh===1cm,故B错误;
C、图甲中,把正方体物体A和B看成一个整体,整体漂浮在水面上,此时物体A露出水面高度为2cm,
A和B排开水的总体积:V排AB=(10cm)2×(10cm+10cm﹣2cm)=1800cm3=1.8×10﹣3m3,
A和B受到的浮力之和:F浮AB=ρ水gV排AB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣3m3=18N,
A和B整体漂浮在水面上,根据物体的漂浮条件可知,A和B的总重力GAB=F浮AB=18N;
则物体B的重力:GB=GAB﹣GA=18N﹣6N=12N,
根据G=mg可知,物体B的质量:mB===1.2kg,
物体B的密度:ρB===1.2×103kg/m3,故C错误;
D、图甲中物体A露出水面高度为2cm,物体A排开水的体积:
V排A′=SAh浸′=(10cm)2×(10cm﹣2cm)=800cm3=8×10﹣4m3,
此时A受到的浮力:F浮A′=ρ水gV排A′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
此时物体A受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和细线对A的拉力作用,且物体A处于平衡状态,
则绳子对A的拉力:F拉=F浮A′﹣GA=8N﹣6N=2N,故D正确。
答案:D。
15.(2025•厦门•集美区二模)漏,以铜受水,刻节,昼夜百节。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图甲,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间,如图乙。下列分析中合理的是( )
A.“←开始滴水”应标记在标尺的②处
B.浮箭上浮时,排开水的体积变小
C.改变液体的密度,确保播水壶均匀滴水
D.减小播水壶滴入受水壶的水滴速度,增大时间测量范围
解:
A、刚开始时容器中水少,液面低,浮标位置低,故指针指在上方,是①位置,故A错误;
B、浮箭上浮时始终漂浮,浮力等于重力而保持不变,根据阿基米德原理知,排开水的体积不变,故B错误;
C、液体的压强与深度有关,换用不同密度的液体,在深度改变后,压强减小,滴水速度变慢,不可能是均匀滴水,故C错误;
D、减小播水壶滴入受水壶的水滴速度,相同时间的体积进行,故全部体积所需的时间变成,可以增大时间测量范围,故D正确。
答案:D。
16.(2025•厦门模拟)珠峰科考项目组成功将我国自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。在某次实验中,浮空艇的总质量为2×103kg,体积为9000m3,该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg。浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,缆绳的重力可忽略不计,此时缆绳的拉力为 8.8×104 N。浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多),中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 上浮 (选填“上浮”或“下降”)的时候,可以用上层的氦气排出下层的部分空气,以此改变自身重力,同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。
解:浮空艇排开空气的体积:V排=V=9000m3,
则浮空艇所受到的浮力:F浮=ρ空气gV排=1.2kg/m3×10N/kg×9000m3=1.08×105N;
浮空艇和艇内气体的总重力:G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N,
由力的平衡条件可知,缆绳拉力:F=F浮﹣G=1.08×105N﹣2×104N=8.8×104N;
用上层的氦气排出下层的部分空气,氦气质量不变,而空气减少,故会使整体的重力减少,此时浮力大于重力,浮空艇上浮。
答案:8.8×104;上浮。
17.(2025•福州三模)小力设计了如图所示的水库自动报警装置模型,A为压力传感器。B为不吸水的圆柱体,能沿固定的光滑细杆在竖直方向移动,其底面积S=100cm2,重G=15N。往模型内注水,随着水面上涨,B沿光滑细杆上升,当水面上涨到设计的警戒水位时,B对A的压力为3N,开始报警。此时B下表面距离水面 18 cm;若要使警戒水位比原设计低2cm,则报警时,B对A的压力应该调整为1N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
解:当水面上涨到设计的警戒水位时,B对A的压力为3N,此时圆柱体B受到向上的浮力、向下的重力和压力而处于平衡状态,
则此时B受到的浮力:F浮=G+F压=15N+3N=18N,
由阿基米德原理可得此时B排开水的体积:
V排==1.8×10﹣3m3=1800cm3,
根据V=Sh可得B浸入水中的深度(即B下表面到水面的距离):h浸==18cm;
若要使警戒水位比原设计低2cm,则此时B浸入水的深度为h浸′=18cm﹣2cm=16cm,
此时B排开水的体积:V排′=Sh浸′=100cm2×16cm=1600cm3=1.6×10﹣3m3,
此时B受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣3m3=16N,
根据平衡条件可得此时B受到的压力:F压′=F浮′﹣G=16N﹣15N=1N,即报警时B对A的压力应该调整为1N。
答案:18;1。
18.(2025•福州•鼓楼区模拟)“海葵一号”(如图)是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是3.7×107kg,满载时排开海水的质量是1.0×108kg。求:(g取10N/kg,海水的密度取1.0×103kg/m3)
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力。
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量。
解:(1)满载时排开海水的质量是1.0×108kg,则其重力为:G=mg=1.0×108kg×10N/kg=1.0×109N,
“海葵一号”漂浮在海面上,根据阿基米德原理,其满载时受到的浮力等于其排开海水的重力,
F浮=G=1.0×109N;
(2)“海葵一号”漂浮时浮力等于重力,即质量等于排开水的质量,因而一次最多能储存石油的质量:m石油=m排﹣m0=1.0×108kg﹣3.7×107kg=6.3×107kg。
答:(1)“海葵一号”满载时受到的浮力为1.0×109N;
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量为6.3×107kg。
19.(2025•厦门•翔安区模拟)我国“奋斗者”号载人深潜器如图甲所示。图乙是它的部分结构示意图。底部装配4块单块质量为0.5t的可抛弃压载铁。已知“奋斗者”号满载时总质量36t(含压载铁),其底部前端有三个面积约为0.2m2的观察窗。(设海水的密度ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)“奋斗者”号满载时受到的重力。
(2)“奋斗者”号从水面下潜至100m,一个观察窗所受海水的压力。
(3)“奋斗者”号下潜到某一深度抛掉其中两块压载铁后处于悬浮状态,此时它排开海水的质量。
解:
(1)“奋斗者”号满载时总质量36t;满载时受到的重力G=mg=36×103kg×10N/kg=3.6×105N;
(2)从水面下潜至100m,受到的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1.0×106Pa;根据
p=知,一个观察窗所受海水的压力F=pS=1.0×106Pa×0.2m2=2×105N;
(3)奋斗者号处于悬浮状态,F浮=G;根据阿基米德原理F浮=G排;
排开海水的质量m排=m物=36t﹣2×0.5t=35t。
答:(1)“奋斗者”号满载时受到的重力3.6×105N;
(2)“奋斗者”号从水面下潜至100m,一个观察窗所受海水的压力2×105N
(3)“奋斗者”号排开海水的质量35t。
考点02 利用浮力测密度
20.(2025•福州•鼓楼区模拟)小琪在做“测量物质的密度”的实验中:
(1)把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,指针指在分度盘中线右侧,向 左 调节平衡螺母,直到天平横梁平衡。
(2)如图甲用天平测出鹅卵石的质量为 61.6 g。
(3)将鹅卵石放入装有40mL水的量筒中,水面上升到图乙所示的位置,鹅卵石的体积为 22cm3 ,由以上数据可知,鹅卵石的密度为 2.8×103 kg/m3。
(4)小琪测量结束后,整理器材时发现天平的左盘有一个缺角,此现象对测量值 不会 (选填“会”或“不会”)产生影响。
(5)小琪还想利用已测量山密度的鹅卵石(密度为ρ石)测量盐水的密度,于是她找到了圆柱形玻璃杯,刻度尺、塑料盒、记号笔,进行了如下实验:
①如图丙所示,圆柱形玻璃杯装入适量盐水,将空塑料盒漂浮在盐水表面,在圆柱形玻璃杯侧壁标记出液面的位置为A;
②用细线拴住鹅卵石,将鹅卵石浸没在盐水中,塑料盒仍然漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为B,用刻度尺测量出A、B间的距离为h1;
③将鹅卵石块从盐水中取出放入塑料盒中漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为C,用刻度尺测量出A、C间的距离为h2;
④盐水密度的表达式ρ盐水= ρ石 (用h1、h2和ρ石表示)。在实验步骤③中有一些盐水被石块带入塑料盒中,则所测结果 不变 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解:(1)把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,指针指在分度盘中线右侧,说明天平的左端上翘,平衡螺母向上翘的左端调节,使天平在水平位置平衡。
(2)石块的质量m=50g+10g+1.6g=61.6g;
(3)石块的体积V=62mL﹣40mL=22mL=22cm3,
石块的密度:=2.8g/cm3=2.8×103kg/m3;
(4)虽然天平的左盘有缺角,但是在称量前已经调平,所以对测量值不会产生影响;
(5)①如图丙所示,圆柱形玻璃杯装入适量盐水,将空塑料盒漂浮在盐水表面,在圆柱形玻璃杯侧壁标记出液面的位置为A;
②用细线拴住石块,将石块浸没在盐水中,塑料盒仍然漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为B,用刻度尺测量出A、B间的距离为h1;
设容器的底面积是S,石块的体积:V'=Sh1;
③将石块从盐水中取出放入塑料盒中漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为C,用刻度尺测量出B、C间的距离为h2;
由①③步骤得,石块放在塑料盒中,石块的重力等于塑料盒增加的浮力,故石块的重力G=ΔF浮=ρ盐水gΔV排=ρ盐水gS(h1+h2),
石块的质量=ρ盐水S(h1+h2),
则石块的密度:,
则盐水的密度:ρ盐水=ρ石;
由于石块带入塑料盒中一部分水,塑料盒、带入的水和石块的总重力增加,排开水的重力增加,增加的重力等于增加的浮力,增加的浮力等于增加的塑料盒排开盐水受到的重力,故盐水面高度不变,测量结果不变。
答案:(1)左;(2)61.6;(3)22cm3;2.8×103;(4)不会;(5)ρ石;不变。
21.(2025•厦门•思明区二模)在测量液体和固体密度的实验中:
(1)将天平放在 水平 台面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在分度盘中线的左侧,为了使天平平衡,应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图甲,测得烧杯和饮料的总质量为 71.2 g;向量筒中倒入部分饮料,如图乙,量筒中饮料的体积为 30 cm3;用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,饮料的密度为 1.04×103 kg/m3。
(3)接着,用水、刻度尺、薄壁轻质塑料瓶测石头的密度,设计了如图丙所示方案,请将实验步骤补充完整:
①在薄壁轻质塑料瓶中装适量的水,用刻度尺测出瓶中水的深度为h1;
②用双面胶(不考虑质量和体积)把石头粘在瓶底,将瓶子放水中,瓶子恰好在竖直方向漂浮,用刻度尺测出瓶子浸入水中的深度为h2;
③将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测出 瓶子内外水面 的高度为h3,则石头密度的表达式为ρ= (用ρ水和测量量的符号表示)。
解:(1)使用天平时,将天平放在水平台面上,将游码调至标尺左端零刻度线处,指针不在分度盘的中央时,按照指针左偏右调,右偏左调的方法,调节平衡螺母,直到天平平衡,故指针指在分度盘中线的左侧时,向右调节平衡螺母;
(2)图甲中,烧杯和饮料的总质量m总=50g+20g+1.2g=71.2g
图乙中量筒的分度值时1mL,量筒中液体的体积V=30mL=30cm3;
量筒中液体的质量m=m总﹣m1=71.2g﹣40g=31.2g,
饮料的密度
(3)③将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测量出瓶子内外水面的高度h3;
则石块的体积V石块=(h1+h3)S﹣h2S=(h1+h3﹣h2)S
由物体的沉浮条件和阿基米德原理得:
石块的重力G石块=F浮﹣G水=,(h1+h3)Sρ水g﹣h1Sρ水g=h3Sρ水g,
石块的密度。
答案:(1)水平;右;(2)71.2;30;1.04×103;(3)瓶子内外水面;。
22.(2025•福州•鼓楼区模拟)在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”中:
(1)实验的最佳顺序是 ④①②③ 。通过实验可得到的结论是:浸没在液体中的物体,受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力;以下情况会影响结论的是 A 。
A.图②中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图②中物体未全部浸没在水中
(2)实验中所用物体的体积是 10﹣4; m3,密度是 2×103 kg/m3;
(3)接着,实验小组又利用密度计测量某液体的密度,如图⑤、⑥所示。将自制密度计竖立放入装有适量水的烧杯中,测得密度计浸入深度为H;再将密度计竖立放入装有适量待测液体的烧杯中,测得密度计浸入深度为h。已知水的密度为ρ水,则待测液体密度为 ρ水 (用ρ水、H、h表示),分别测量不同液体,在密度计与液面相平的位置标记刻度,则越靠近底部配重的刻度所对应的密度值越 大 (选填“大”或“小”)。
解:
(1)若最后再测小桶的重力,则小桶中因残留有液体会使小桶重力偏大,所测出的排开液体的重力偏小,为了减小误差,我们应先测量小桶的重力,再测物块重力,然后将金属块慢慢进入到液体中测量拉力,用小桶接溢出来的水,最后测量小桶和溢出水的总重,因此实验顺序应为④①②③。
A.图②中水面未到达溢水杯的溢水口,则溢出的水的质量变小,会影响结论;
B.图②中物体未全部浸没在水中,受到的浮力变小,排开液体的重力变小,不会影响结论
答案:A;
(2)金属块完全浸没时,弹簧测力计的示数为1N,由称重法可知,金属块完全浸没时受到的浮力为
F浮=G﹣F示=2N﹣1N=1N
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得1N=ρ水gV排=ρ水gV
物体的重力为2N,根据G=mg=ρVg可得2N=ρ物gV;
解得ρ物= 2×103kg/m3。
物体的体积是V=10﹣4m3设自制密度计的横截面积为S,由题意可得,自制密度计在水中漂浮时排开水的体积V排水=SH,
自制密度计在待测液体中漂浮时自制密度计排开待测液体的体积V排液=Sh,
由于同一支自制密度计漂浮时受到的浮力大小相等,则有F浮水=F浮液,
根据阿基米德原理得ρ水gSH=ρ液gSh,
则待测液体密度为ρ液=ρ水
根据同一物体浮在不同液体中F浮一定时,V排与ρ液成反比可知,液体的密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计的刻度越靠下密度值越大。
答案:(1)④①②③;A;(2)10﹣4;2×103; (3)ρ水;大。
23.(2025•厦门模拟)排水量指船舶排开水的质量,是船舶吨位的指标之一。实践小组用正方体玻璃容器(外边长5cm)和金属块(足够数量且规格相同)模拟船舶与货物,探究船舶总质量与排水量的关系。
(1)实验操作如下:
A.将天平放在水平工作台上,游码移至称量标尺的零刻度线上,调节 平衡螺母 ,使指针对准分度盘的中央刻度线。
B.将玻璃容器轻放入装满水的溢水杯中,用烧杯收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量。
C.测量空烧杯的质量,如图1所示,m杯= 56.2 g。
D.如图2所示,将金属块轻放入玻璃容器中,用烧杯继续收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量。不断增加金属块数量,重复实验,在表格中记录数据。
E.测量玻璃容器的质量为50g,每块金属块的质量均为10g。
玻璃容器和金属块的总质量m1/g
50
60
70
80
烧杯与溢出水的总质量m2/g
106.2
116.2
126.2
136.2
(2)请对(1)中的实验操作步骤科学排序: A、E、C、B、D 。
(3)玻璃容器最多能放入 7 块金属块。若每次放入金属块在玻璃容器外壁标记水面位置线,则这些线排列是否均匀? 均匀 。
(4)分析表格中数据,推理得出船舶总质量m总与船舶排水量m排的关系为: m总=m排 。
(5)依据国家法令,船舶的舷上须标记载重线,用于限制吃水以保证安全。载重线表示船舶在允许最大载重时水面位置的水平线,载重线因航行季节、航区或船舶用途而异。如图3为某船的载重线示意图,推理对应海水密度最大的为 W 载重线。(填写字母)
解:(1)实验操作如下:
A.将天平放在水平工作台上,游码移至称量标尺的零刻度线上,调节平衡螺母,使指针对准分度盘的中央刻度线;
C.测量空烧杯的质量,如图1所示,标尺的分度值为0.2g,游码在标尺的示数为1.2g
m杯=50g+5g+1.2g=56.2g
(2)为减小误差和操作的方便,实验操作为:将天平放在水平工作台上,游码移至称量标尺的零刻度线上,调节 平衡螺母,使指针对准分度盘的中央刻度线;测量玻璃容器的质量为50g,每块金属块的质量均为10g;测量空烧杯的质量;将玻璃容器轻放入装满水的溢水杯中,用烧杯收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量;如图2所示,将金属块轻放入玻璃容器中,用烧杯继续收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量。不断增加金属块数量,重复实验,在表格中记录数据,即实验操作步骤科学排序:A、E、C、B、D;
(3)正方体玻璃容器(外边长5cm)最大排水体积为V排大=(5cm)3=125cm3=1.25×10﹣4m3
受到的最大浮力为F浮大=ρ水gV排大=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.25×10﹣4m3=1.25N
根据力的平衡有F浮大=G容器+nG金=m容器g+nm金g
即1.25N=0.05kg×10N/kg+n×0.01kg×10N/kg
最多放入的金属块数目为n=7.5
根据实际,玻璃容器最多能放入7块金属块。
根据ρ水gV排=m容器g+nm金g
即
V排=﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
为一常数,
可知①为排开水的体积与放入金属块的质量的一次函数,若每次放入金属块在玻璃容器外壁标记水面位置线,则这些线排列均匀;
(4)因为m杯= 56.2g,分析表格中数据可知
56.2g+50g=106.2g
56.2g+60g=116.2g
56.2g+70g=126.2g
56.2g+80g=136.2g
推理得出船舶总质量m总与船舶排水量m排的关系为:m总=m排;
(5)如图3为某船载重线示意图,因船的重力不变,受到的浮力不变,根据F浮=ρ水gV排可知,当排开液体的体积最小时,对应海水密度最大,为W载重线。
答案:(1)平衡螺母;56.2;(2)A、E、C、B、D;(3)7;均匀;(4)m总=m排;(5)W。
24.(2025•福州•仓山区模拟)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,小明把一个饮料罐慢慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想浮力大小可能与物体浸入液体中的深度有关,于是他和学习小组的同学一起设计了如图所示的实验步骤:
(1)物体在b步骤中所受浮力大小为 0.5 N;
(2)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”);分析a、c、e三次实验,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)同组的小华想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,她找来薄铁片,烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 小于 第二次铁片受到的浮力(选填“大于”“等于”或“小于”);
②小华得出:物体受到的浮力与其形状有关,小华得出错误结论的原因是:她只关注了铁片形状的改变,忽视了 物体排开液体的体积 对浮力大小的影响;
(4)小明学习浮力知识后想利用电子秤、苹果、铁丝和两个相同的烧杯测出浓盐水的密度,如图丙所示,请将以下实验步骤补充完整:
①在烧杯中倒入适量的水,用调好的电子秤测出烧杯和水的总质量为m1;
②用铁丝压苹果使其浸没在水中(水未溢出),不接触烧杯底和侧壁,记录电子秤示数为m2;
③往另一烧杯倒入适量的浓盐水,用电子秤测出烧杯和浓盐水的总质量为m3;
④用铁丝压苹果使其 浸没 在浓盐水中(浓盐水未溢出),不接触烧杯底和侧壁,记录电子秤的示数为m4;
⑤盐水密度的表达式为ρ浓盐水= (已知水的密度为ρ水)。
解:(1)根据称重法,物体在b步骤中所受浮力大小为F浮=G﹣F拉=4N﹣3.5N=0.5N。
(2)分析a、c、d可知,深度变化,浮力不变,都为1N,所以得出: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无关。
分析a、c、e可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,浮力不同,液体的密度越大,物体受到的浮力越大,所以得出: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)①通过分析可知,第一次铁片沉至杯底,受到的浮力小于重力,第二次铁片弯成“碗状”漂浮,受到的浮力等于重力,所以第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力。
②要探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”,应控制液体的密度和物体排开液体的体积相同。根据物体的形状不同,浮力不同,小明得到物体受到的浮力大小与其形状有关,这是错误的,原因是没有控制物体排开液体的体积相同。
(4)为了保持排开液体体积不变,所以实验步骤④用铁丝压苹果使其浸没在浓盐水中(浓盐水未溢出),
苹果浸没在水中时,排开水的质量m水排=m2﹣m1,由ρ=可知,排开水的体积,
苹果浸没在浓盐水中时,排开盐水的质量m浓盐排=m4﹣m3,排开浓盐水的体积
根据物体浸没水中排开液体的体积等于物体浸没盐水中排开液体的体积,即V水排=V浓盐排,则,
解得:。
答案:(1)0.5;(2)无关;大;(3)小于;物体排开液体的体积;(4)④浸没;⑤。
25.(2025•三明二模)为了检验一瓶10mL的消毒酒精是否合格(密度为0.86~088g/cm3视为合格),小明要制作一支简易微型密度计,可选择的主要材料有密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精、直径3mm、8cm和13mm的塑料吸管、铜丝、记号笔、直径1.2cm的小泡沫塑料球、橡皮泥等;下面是他的项目实施过程:
(1)估算密度计的质量:(单选题)
若用微型密度计放入100mL合格的消毒酒精瓶中后,排开酒精的体积为1~2mL(不会导致酒精溢出),则微型密度计的质量应该约为 B 。
A.0.1g左右
B.1g左右
C.10g左右
D.100g左右
(2)估算塑料吸管的直径:
若将密度计分别置于密度为ρ1=0.86g/cm3和ρ2=0.88g/cm3的酒精中静止时,液面位置各作一标记线如图甲所示:微型密度计两条标记线间的距离越长,越容易观察分辨:可设定A、B间长度不少于4mm,则可估算出制作微型密度计应选直径 3 (选填“3”“8”或“13”)mm的塑料吸管。
(3)制作密度计:
如图乙所示是小明将选对的塑料吸管底端用橡皮泥密封住,并缠绕一些铜丝,在塑料吸管的中部套上小泡沫塑料球作为浮子,使微型密度计能在酒精中竖直 漂浮 (选填“悬浮”或“漂浮”)。调好配重后,在A、B间贴上4mm红色胶布,密度计就做好了。
(4)展示交流:
小明将制作好的微型密度计分别放入密度为ρ1=0.86g/cm)和ρ2=0.88g/cm3的酒精中静止,他分析出:图甲所示的标记线A对应的酒精密度是 0.86 g/cm3,微型密度计在两种不同密度的酒精中所受浮力FA = FB(选填“>”“<”或“=”)。
(5)制作中发现的问题及改进:
小李正确选择了合适的吸管,并按照图乙中的密度计构造制作了微型密度计,放入合格酒精的瓶中后,发现微型密度计底部接触瓶底并对瓶底有压力,她应该做的调整是 适量减少缠绕的铜丝的质量(长度) (答出一种方法,合理即可)。
解:(1)根据阿基米德原理可知密度计受的浮力F浮=G排,密度计漂浮,根据物体的浮沉条件可知
F浮=G,则G排=G,
根据G=mg可知密度计的质量等于密度计排开酒精的质量,则m=m排=ρ1V1=(0.86~088g/cm3)×(1~2cm3)≈1.7g,故选B;
(2)(3)(4)密度计处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知F浮=G=mg=Shρg所以,所以h与ρ成反比,
故标记A对应的酒精密度时0.86g/cm3;
密度计在测两种酒精时都处于漂浮状态,密度计受到的浮力都等于其重力,故检验计在两种酒精中受的浮力FA=FB;
检验计浸在液体中的高度,两条标记线间的距离Δh=h1﹣h2=;
代入数据可得4×10﹣3m=,
解方程可得S≈8.5×10﹣6m2,
即πr2=8.5×10﹣6m2,则r≈1.65mm,故选直径3mm的塑料吸管;
(5)微型密度计,放入合格酒精的瓶中后,发现微型密度计底部接触瓶底并对瓶底有压力,说明其受到的重力大于浮力,所以需减小密度计的重力,故可
适量减少缠绕的铜丝的质量(长度)。
答案:(1)B;(2)3;(3)漂浮;(4)0.86,=;(5)适量减少缠绕的铜丝的质量(长度)。
考点03 压强与浮力综合
26.(2025•泉州•石狮市模拟)一个装有水的烧杯中漂浮着一块木块。当在木块上放置一个铁块后,木块和铁块一起漂浮。此时与放置铁块前相比,木块受到的浮力和烧杯底部受到的液体压强将如何变化( )
A.浮力增大,压强增大 B.浮力不变,压强不变
C.浮力增大,压强不变 D.浮力不变,压强增大
解:一个装有水的烧杯中漂浮着一块木块。当在木块上放置一个铁块后,木块和铁块一起漂浮,浮力等于各自的重力,由于增加铁块后重力变大,故浮力变大,根据阿基米德原理知,浸入的体积变大,故液面升高,容器底的深度变大,根据p=ρ液gh知,液体的压强变大。
答案:A。
27.(2025•泉州•永春县模拟)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,放置在水平桌面上,将同种材料制成的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时两液面等高,如图。则( )
A.物体B的重力大于物体A的重力
B.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C.甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力
D.甲容器底部受到液体的压强小于乙容器底部受到液体的压强
解:BD、由图可知:物体A在甲容器中漂浮,物体B在乙容器中悬浮,根据密度大小与浮沉的关系可知:物体A的密度小于甲容器中液体的密度,物体B的密度等于乙容器中液体的密度;因物体A、B由同种材料制成,密度相同,则甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,故B错误;静止时两液面等高,两容器液体深度相等,因甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,由液体压强公式可知:甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强,故D错误;
A、两相同容器装有体积相等的液体,放入物体后两液面等高,则物体A、B排开液体的体积相等;因物体A漂浮,则物体A的体积大于物体B,已知物体A、B密度相同,由重力公式可知:物体B的重力小于物体A的重力,故A错误;
C、由题意可知:甲、乙两相同容器中液体体积相等,甲容器液体的密度大,甲容器中液体比乙容器中液体的重力大,且甲容器中放入的物体A重力比B的重力大,则甲容器的总重力大于乙容器的总重力,即甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力,故C正确。
答案:C。
28.(2025•福州•仓山区模拟)检验人员在甲、乙、丙三支相同试管中分别盛放不同密度的硫酸铜溶液,在每支试管内滴入一滴体积相同的同一病毒感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形,此时硫酸铜溶液深度相同。则下列说法正确的是( )
A.检验者的血液密度和甲试管中硫酸铜溶液的密度相等
B.三试管中血液的浮力大小关系是:F浮甲=F浮乙>F浮丙
C.丙试管硫酸铜溶液对试管底部的压强最大
D.丙试管对试管架底座的压力最大
解:
A、当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同,故A错误;
B、同一病毒感染者体积相同的一滴血液的重力相同,甲中血液漂浮,浮力等于重力;乙中血液悬浮,浮力等于重力;丙中血液沉底,浮力小于重力,所以F浮甲=F浮乙>F浮丙甲,故B正确;
C、当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同,当血液滴漂浮时,硫酸铜溶液的密度大于血液的密度,当血液滴下沉时,硫酸铜溶液的密度小于血液的密度,可知ρ甲>ρ乙>ρ丙,由图知液面相平,由公式p=ρgh可得,p甲>p乙>p丙,故C错误;
D、甲液体的密度最大,由图知甲液体的体积最大,乙、丙液体的体积相同,由G=mg=ρgV知甲液体的重力最大,甲容器对水平面的压力最大,故D错误。
答案:B。
29.(2025•泉州•晋江市模拟)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,杆B受到正方体A的作用力大小F随注水深度h变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.正方体A的重力为10N
B.当h=10cm时,正方体A受到的浮力为4N
C.正方体A的密度为4×103kg/m3
D.当F=0N时,容器底部受到水的压强为1100Pa
解:A.在水没有和物体A接触时,物体A对杆的压力等于物体A的重力即GA=F=6N,故A错误;
B.因为浮力F浮=V排ρ水g=Sh浸ρ水g,所以高度h浸入与浮力成正比,当h=10cm浸入深度
h浸入1=10cm﹣5cm=5cm,当h=15cm时,物体A浸入深度h浸入2=15cm﹣5cm=10cm=0.1m,
由图乙可知物体浸入深度为15cm时,物体受到的浮力F浮2=G+F2=6N+4N=10N,
F浮1:F浮2=h浸入1:h浸入2,
故B错误;
C.当物体A浸入深度为10cm时,F浮2=10N,由阿基米德原理得:
物体A的底面积SA==10﹣2m2,
所以物体A的边长为0.1m,
物体A的体积VA=(0.1m)3=10﹣3m3
物体A的密度
故C错误;
D.当F=0时,物体受到的浮力F浮0=GA=6N,由阿基米德原理可知,
此时的物体A的浸入高度h浸入0=0.06m,
所以此时容器中水的深度h水=0.05m+0.06m=0.11m,
水对容器底部的压强=1100Pa。
故D正确;
答案:D。
30.(2025•三明二模)如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,拉力传感器拉着实心柱体重物A浸没在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为S,容器底面积为2S。拉力传感器拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,传感器所受拉力F随重物底部到容器底部距离h变化的关系图线如图乙,不计水的阻力。下列说法正确的是( )
A.重物浸没在水中时所受浮力为3N
B.重物的密度为5×103kg/m3
C.重物的高度为0.2m
D.水对容器底部的最大压强为5×103Pa
解:A、由图乙可知,当重物A浸没在水中时,传感器所受的拉力F1=3N,重物A底部到容器底部的距离h1=0.1m,当A离开水面时,重物A底部到容器底部的距离h2=0.3m,所以重物A的重力G=F2=5N,由称重法可知,重物A浸没时在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F1=5N﹣3N=2N,故A错误;
B、根据阿基米德原理F浮=G排=ρ水gV排可知,重物A的体积为:
V=V排==2×10﹣4m3,
由G=mg=ρVg可知重物A的密度为:=2.5×103kg/m3,故B错误;
C、由图乙可知,A上升的高度为:h3=h2﹣h1=0.3m﹣0.1m=0.2m,设A的高度为hA,则有
ΔV水=S容h3=(S容﹣SA)hA,即2S×0.2m=(2S﹣S)hA,解得hA=0.4m,故C错误;
D、由题可知,A浸没时水的深度h水最大,则h水=hA+h1=0.4m+0.1m=0.5m,则水对容器底部的最大压强为:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,故D正确。
答案:D。
31.(2025•厦门三模)如图甲所示的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10cm2,将一体积为2×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示,g取10N/kg,下列说法中正确的是( )
A.木块的密度为0.2×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为200g
C.乙图中,细线对木块的拉力为0.4N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强不相等
解:
A、如图甲所示,木块漂浮在水面上,有体积露出水面,有1﹣=浸入水中,此时浮力等于重力,则
则木块的密度;
故A错误;
B、由题意可知
则木块漂浮时排开水的质量
故B错误;
C、图乙木块静止,受力平衡,根据平衡条件知,F浮=G+F拉;
得
故C正确;
D、甲、乙两图所示情况,对地面的压力相等,且受力面积相等,根据知,则容器对水平桌面的压强相等,故D错误。
答案:C。
32.(2025•泉州模拟)如图所示,放在水平面上的圆台形容器内装有某种液体,将重为G、体积为200cm3的圆柱体A浸没在容器内的液体中,当A静止时,A受到细线的拉力为F,F:G=2:3,此时容器内的液面升高了1.5cm,液体对容器底部的压强增加了180Pa,则液体的密度ρ液= 1.2×103 kg/m3,圆柱体A的密度ρA= 3.6×103 kg/m3。
解:容器内的液面升高了1.5cm,液体对容器底部的压强增加了180Pa,即180Pa=ρ液×10N/kg×0.015m;
解得:ρ液=1.2×103kg/m3;
A受到细线的拉力为F,F:G=2:3,而浮力F浮=G﹣F;
即浮力与重力之比为F浮:G=(G﹣F):G=(3﹣2):3=1:3=k:3k;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:k=ρ液gV排;
物体的重力为3k,根据G=mg=ρVg可得:3k=ρ物gV;
浸没时V排=V,解得ρ物=3ρ液=3.6×103kg/m3。
答案:1.2×103;3.6×103。
33.(2025•福州•鼓楼区模拟)小明设计了一种水下探测器。探测器的主体是一个边长为20cm的正方体金属盒,上下各有一个带传感器的阀门,总重力为30N,某次水底采样时,向探测器内注水,探测器沉入水底。采样完成后,遥控传感器将两个阀门同时打开,从上阀门注入高压气体,水从下阀门流出,当探测器内水的深度为10cm时,关闭两阀门,探测器连同样品怡能匀速上浮,如图所示。则探测内水对金属盒底部产生的压强为 103 Pa,样品的密度为 6×103 kg/m3。已知样品体积为200cm3,不计金属盒厚度及阀门和传感器的体积,忽略气体质量和水的阻力。
解:水的深度为10cm时,压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=103Pa
关闭两阀门,探测器排开水的体积等于探测器的体积为
根据阿基米德原理知,整体受到的浮力为
F浮=ρ水gV排总=1.0×103kg/m3×10N/kg×(8×10﹣3m3+200×10﹣6m3)=82N;
探测器内部水的重力为
G水=m水g=ρ水gSh探测=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×20×10﹣4m2×0.1m=40N;
探测器连同样品恰能匀速上浮,则整体处于平衡状态,即F浮=G探测器+G水+G样品;
代入数据可得82N=30N+40N+×200×10﹣6m3×10N/kg;
解得=6×103kg/m3。
答案:103;6×103。
34.(2025•泉州•泉港区模拟)项目小组自制“潜水艇”,将其放入一个底面积为100cm2、水深h0为10cm的薄壁柱形容器内。“潜水艇”放入水中恰好悬浮,如图所示,此时水深h为12cm,“潜水艇”受到的重力为 2 N。打开进水阀门,空腔内开始进水,“潜水艇”下沉,最终“潜水艇”沉底且空腔充满水,此时容器底部受到水的压强为 1100 Pa。(“潜水艇”的材料密度ρ=2.0×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3)。
解:“潜水艇”放入水中恰好悬浮,根据物体的浮沉条件可知,此时“潜水艇”受到的重力等于受到的浮力;
潜水艇排开水的体积:V排=S(h﹣h0)=100cm2×(12cm﹣10cm)=200cm3,
则潜水艇的体积V潜=V排=200cm3,
潜水艇受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0××103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N,
由于潜水艇悬浮在水中,根据物体的浮沉条件可知,潜水艇的重力:G=F浮=2N,
由G=mg可知,潜水艇的质量:m===0.2kg,
由ρ=可知,潜水艇材料的体积:=1×10﹣4m3=100cm3,
则潜水艇空腔的体积:V空=V潜﹣V=200cm3﹣100cm3=100cm3,
当“潜水艇”沉底且空腔充满水,容器中水下降的高度:=1cm,
此时容器中水的深度:h′=h﹣Δh=12cm﹣1cm=11cm=0.11m,
容器底部受到水的压强:p=ρ水gh′=1.0××103kg/m3×10N/kg×0.11m=1100Pa。
答案:2;1100。
35.(2025•福州二模)如图甲所示,足够高的圆柱形薄壁容器,装有适量的水放在水平桌面上。现将一个质量为2kg、底面积为100cm2的均匀长方体竖直放入容器中,受到容器的支持力为4N,此时物体所受浮力为 16 N。若再加入适量的水使长方体刚好漂浮,如图乙所示,则此时水面的高度与图甲相比增加了 4 cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
解:长方体静止受力平衡,受到重力、支持力和浮力平衡,
则浮力F浮=G﹣F支持=mg﹣F支持=2kg×10N/kg﹣4N=16N;
此时浸入的深度=0.16m;
当物体漂浮时,浮力等于重力,F浮=G=mg=2kg×10N/kg=20N;
此时浸入的深度=0.2m;
此时水面的高度与图甲相比增加了h'﹣h=0.2m﹣0.16m=0.04m=4cm。
答案:16;4。
36.(2025•泉州•鲤城区模拟)如图,柱形容器内水深10cm,水中形状完全相同的A、B两个长方体通过底部的定滑轮用细线相连,A、B体积均为8×10﹣4m3,物体A有一半体积露出水面,物体B上表面与水面相平,物体A质量为0.2kg,求:
(1)容器底部受到水的压强;
(2)物体A受到的浮力;
(3)物体B的密度。
解:(1)容器底部受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa;
(2)物体A受到的浮力F浮A=ρ水g(1﹣ )V=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1﹣)×8×10﹣4m3=4N;
(3)根据A静止受力平衡,故绳子的拉力F=F浮A﹣G=4N﹣0.2kg×10N/kg=2N;根据绳子的张力处处相等,故B受到的拉力F=2N;
因为B浸没,故浮力F浮B=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N;
根据B受力平衡,故GB=F浮B﹣F=8N﹣2N=6N;
根据G=mg=ρVg知,
6N=ρBgV=ρB×10N/kg×8×10﹣4m3;
解得ρB=0.75×103kg/m3。
答:(1)容器底部受到水的压强为1000Pa;
(2)物体A受到的浮力是4N;
(3)物体B的密度是0.75×103kg/m3。
37.(2025•泉州模拟)如图所示,底面积S为200cm2的容器中盛有适量的水,不吸水的圆柱体工件A的底面积SA为80cm2,高度hA为30cm,现用轻质杠杆连接工件A,将它两次浸入水中(均未触底,水未溢出),第一次工件A浸没在水中静止时,杆的作用力方向竖直向下,大小为10N,液面的高度h=50cm,容器对水平地面的压强为p1;第二次工件A浸在水中静止时,杆施加的作用力为6N,液面的高度为h2,容器对水平地面的压强为p2且p1与p2之差大于500Pa,已知ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)第一次工件A浸没在水中时,水对容器底部的压强;
(2)通过计算分析第二次杆施力的方向;
(3)第二次液面的高度h2。
解:(1)由题意可知,第一次工件A浸没在水中静止时,液面的高度h1=50cm=0.5m,
则水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
(2)设第二次工件A浸在水中静止时,杆施加的作用力也是竖直向下的F2,
因两种情况下,容器对地面的压力等于容器的重力、水的重力、工件A的重力和竖直向下杆作用力之和,
所以,两种情况下容器对地面压力的变化量:
ΔF=(G容+G水+GA+F1)﹣(G容+G水+GA+F2)=F1﹣F2=10N﹣F2,
由因p1与p2之差大于500Pa,
所以,由p=可得:
p1﹣p2=>500Pa,
解得:F2<0,则F2应为竖直向上的力,其大小为F2=6N,
(3)第一次工件A浸没在水中静止时,杆的作用力方向竖直向下,大小F1=10N,
此时工件A受到竖直向上的浮力和竖直向下自身的重力、压力F1作用处于平衡状态,
由力的平衡条件可得:F浮=GA+F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
第二次工件A浸在水中静止时,工件受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,
所以,由力的平衡条件可得:F浮′+F2=GA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得,工件A所受浮力的变化量:
ΔF浮=F浮﹣F浮′=(GA+F1)﹣(GA﹣F2)=F1+F2=10N+6N=16N,
工件A排开水体积的减少量:=1.6×10﹣3m3=1600cm3,
容器内水面下降的高度:=8cm,
则第二次液面的高度:h2=h2﹣Δh=50cm﹣8cm=42cm。
答:(1)第一次工件A浸没在水中时,水对容器底部的压强为5000Pa;
(2)第二次杆施力的方向是竖直向上的;
(3)第二次液面的高度为42cm。
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专题08 浮力【三大题型】
1.(2025•福建中考)【实际应用】“七星漂”钓法是我国传统钓鱼方法之一,钓组由浮子、钓线、坠子、鱼钩和鱼饵组成,如图。请用物理知识回答:
(1)浮子常用轻质鹅毛羽轴或泡沫制作的原因。
(2)钓组入水后,坠子将鱼饵快速拉向水底。为了减小水的阻力,坠子体积宜小。若有铝和铅两种材料,在其他条件相同时,选择哪种材料制作坠子更合适?分析选择的理由。(ρ铝=2.7g/cm3,ρ铅=11.3g/cm3)
2.(2024•福建中考)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( )
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﹣m0
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
3.(2021•福建中考)如图,将一边长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中。木块静止时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,则木块底部受到液体压强为 Pa,木块受到的浮力为 N。
4.(2025•福建中考)在图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
5.(2024•福建中考)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。
(1)测滴水量:播水壶装满水后,计划用烧杯接取滴水。为了减小误差,测量滴水的质量应选择以下方案中的 (填写序号)。
①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量。
②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量。
测得1min滴水的质量为80g,则1刻钟(15min)滴水的体积为 cm3。
(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积600cm2,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积300cm2、高3cm。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力为 N,此时受水壶内的水面高度为 cm。
(3)标尺定标:图2的标尺上每一格表示1cm,请你在标尺上对应位置标出“←3刻钟”。
(4)成品试测:经检测,漏刻每1刻钟的实际时间均超出15min,发现随着播水壶内水量减少,滴水间隔时间越来越长。为使滴水间隔时间相同,小组讨论后,将滴水壶装置改进成如图3所示,依据的物理知识是 。
6.(2023•福建中考)用透明圆筒制作测量液体密度的密度计。
(1)获取相关数据。
①已知圆筒底面积为S;
②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,此时应将平衡螺母向 移。如图1,用调好的天平测得空圆筒质量m= g;向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为81.4g,计算得到圆筒内水的体积V0= cm3。
(2)制作液体密度计。
在圆筒上体积为V0的水面处做标记,如图2甲所示。倒掉圆筒内的水,倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中,圆筒处于漂浮状态,如图2乙。测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度ρ液= (用m、S、h、V0、ρ水表示)。根据计算结果在圆筒外壁标记刻度线和密度值。
(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,请提出一条改进建议: 。
7.(2022•福建中考)如图是一款能自动浮沉的潜水玩具,正方体潜水器内装有智能电磁铁,将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中,容器放置在水平铁板上,不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l,自动调节电磁铁电流大小,改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前,潜水器处于漂浮状态。闭合开关,潜水器启动后先匀速下沉,完全浸入水中后,变为加速下沉直至容器底部,下沉全过程F随l变化的关系保持不变,水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm,重为5N,容器的底面积为1000cm2,水深为25cm。求:
(1)潜水器漂浮时受到的浮力。
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功。
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
考点01 物体浮沉状态的分析
8.(2025•厦门模拟)半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3.则下列判断正确的是( )
A.F1=F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1=F2 D.F3>F2>F1
9.(2025•漳州模拟)2025年2月,中国海军远海训练编队进行远海航行,其中055型万吨级驱逐舰的排水量可达12500t,驱逐舰在海上航行过程中。下列说法正确的是( )
A.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小
B.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
C.驱逐舰漂浮于海面上时,浮力大于它的总重力
D.排水量可达12500t指的是驱逐舰排开水所受的重力
10.(2025•福州•仓山区模拟)如图甲,在对“中国天眼”进行体检时,需利用氦气球使检修员对反射面板的压力减小到160N以下。若氦气球(如图乙)连同配件质量为156kg,氦气球体积为200m3,空气密度为1.3kg/m3,检修员需携带20kg的装备,人受到空气浮力忽略不计,下列说法正确的是( )
A.检修员的质量应不大于100kg
B.此时氦气球受到的空气浮力2760N
C.氦气球上升过程中,受到的大气压不变
D.将氦气球中的氦气放掉一些可以使人对面板的压力减小
11.(2025•福州•鼓楼区模拟)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
12.(2025•三明二模)黄花梨和莲子都是建宁特产,将黄花梨和莲子先后放入甲、乙两种液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.在甲液体中,梨受到的浮力比莲子的小
B.按密度从小到大的排序为:ρ梨<ρ莲<ρ乙<ρ甲
C.从甲液体到乙液体,黄花梨受到的浮力变大
D.从甲液体到乙液体,莲子受到的浮力变小
13.(2025•厦门二模)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量ΔFA=ΔFB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
14.(2025•福州•鼓楼区模拟)一个装有水的圆柱形容器(底面积为200cm2,不计容器壁厚度)放在水平桌面上,往容器中放入用细线相连,边长均为10cm的正方体物体A和B,二者静止后的状态如图甲所示,此时物体A露出水面高度为2cm。剪断细线后,二者静止后的状态如图乙,此时物体A露出水面高度为4cm。则( )
A.物体A的重为4N
B.剪断细线后水面下降2cm
C.物体B的密度为1.8×103kg/m3
D.图甲中细线对物体A的拉力为2N
15.(2025•厦门•集美区二模)漏,以铜受水,刻节,昼夜百节。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图甲,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间,如图乙。下列分析中合理的是( )
A.“←开始滴水”应标记在标尺的②处
B.浮箭上浮时,排开水的体积变小
C.改变液体的密度,确保播水壶均匀滴水
D.减小播水壶滴入受水壶的水滴速度,增大时间测量范围
16.(2025•厦门模拟)珠峰科考项目组成功将我国自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。在某次实验中,浮空艇的总质量为2×103kg,体积为9000m3,该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg。浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上,缆绳的重力可忽略不计,此时缆绳的拉力为 N。浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多),中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 (选填“上浮”或“下降”)的时候,可以用上层的氦气排出下层的部分空气,以此改变自身重力,同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。
17.(2025•福州三模)小力设计了如图所示的水库自动报警装置模型,A为压力传感器。B为不吸水的圆柱体,能沿固定的光滑细杆在竖直方向移动,其底面积S=100cm2,重G=15N。往模型内注水,随着水面上涨,B沿光滑细杆上升,当水面上涨到设计的警戒水位时,B对A的压力为3N,开始报警。此时B下表面距离水面 cm;若要使警戒水位比原设计低2cm,则报警时,B对A的压力应该调整为
N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
18.(2025•福州•鼓楼区模拟)“海葵一号”(如图)是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生产储卸型装置,“海葵一号”漂浮在大海上工作,从空中俯瞰像一朵绽放的葵花。傲傲同学查阅资料得知:“海葵一号”的质量是3.7×107kg,满载时排开海水的质量是1.0×108kg。求:(g取10N/kg,海水的密度取1.0×103kg/m3)
(1)“海葵一号”满载时受到的浮力。
(2)“海葵一号”一次最多能储存石油的质量。
19.(2025•厦门•翔安区模拟)我国“奋斗者”号载人深潜器如图甲所示。图乙是它的部分结构示意图。底部装配4块单块质量为0.5t的可抛弃压载铁。已知“奋斗者”号满载时总质量36t(含压载铁),其底部前端有三个面积约为0.2m2的观察窗。(设海水的密度ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)“奋斗者”号满载时受到的重力。
(2)“奋斗者”号从水面下潜至100m,一个观察窗所受海水的压力。
(3)“奋斗者”号下潜到某一深度抛掉其中两块压载铁后处于悬浮状态,此时它排开海水的质量。
考点02 利用浮力测密度
20.(2025•福州•鼓楼区模拟)小琪在做“测量物质的密度”的实验中:
(1)把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,指针指在分度盘中线右侧,向 调节平衡螺母,直到天平横梁平衡。
(2)如图甲用天平测出鹅卵石的质量为 g。
(3)将鹅卵石放入装有40mL水的量筒中,水面上升到图乙所示的位置,鹅卵石的体积为 ,由以上数据可知,鹅卵石的密度为 kg/m3。
(4)小琪测量结束后,整理器材时发现天平的左盘有一个缺角,此现象对测量值 (选填“会”或“不会”)产生影响。
(5)小琪还想利用已测量山密度的鹅卵石(密度为ρ石)测量盐水的密度,于是她找到了圆柱形玻璃杯,刻度尺、塑料盒、记号笔,进行了如下实验:
①如图丙所示,圆柱形玻璃杯装入适量盐水,将空塑料盒漂浮在盐水表面,在圆柱形玻璃杯侧壁标记出液面的位置为A;
②用细线拴住鹅卵石,将鹅卵石浸没在盐水中,塑料盒仍然漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为B,用刻度尺测量出A、B间的距离为h1;
③将鹅卵石块从盐水中取出放入塑料盒中漂浮在盐水表面,标记出液面的位置为C,用刻度尺测量出A、C间的距离为h2;
④盐水密度的表达式ρ盐水= (用h1、h2和ρ石表示)。在实验步骤③中有一些盐水被石块带入塑料盒中,则所测结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
21.(2025•厦门•思明区二模)在测量液体和固体密度的实验中:
(1)将天平放在 台面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在分度盘中线的左侧,为了使天平平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图甲,测得烧杯和饮料的总质量为 g;向量筒中倒入部分饮料,如图乙,量筒中饮料的体积为 cm3;用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,饮料的密度为 kg/m3。
(3)接着,用水、刻度尺、薄壁轻质塑料瓶测石头的密度,设计了如图丙所示方案,请将实验步骤补充完整:
①在薄壁轻质塑料瓶中装适量的水,用刻度尺测出瓶中水的深度为h1;
②用双面胶(不考虑质量和体积)把石头粘在瓶底,将瓶子放水中,瓶子恰好在竖直方向漂浮,用刻度尺测出瓶子浸入水中的深度为h2;
③将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测出 的高度为h3,则石头密度的表达式为ρ= (用ρ水和测量量的符号表示)。
22.(2025•福州•鼓楼区模拟)在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”中:
(1)实验的最佳顺序是 。通过实验可得到的结论是:浸没在液体中的物体,受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力;以下情况会影响结论的是 。
A.图②中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图②中物体未全部浸没在水中
(2)实验中所用物体的体积是 m3,密度是 kg/m3;
(3)接着,实验小组又利用密度计测量某液体的密度,如图⑤、⑥所示。将自制密度计竖立放入装有适量水的烧杯中,测得密度计浸入深度为H;再将密度计竖立放入装有适量待测液体的烧杯中,测得密度计浸入深度为h。已知水的密度为ρ水,则待测液体密度为 (用ρ水、H、h表示),分别测量不同液体,在密度计与液面相平的位置标记刻度,则越靠近底部配重的刻度所对应的密度值越 (选填“大”或“小”)。
23.(2025•厦门模拟)排水量指船舶排开水的质量,是船舶吨位的指标之一。实践小组用正方体玻璃容器(外边长5cm)和金属块(足够数量且规格相同)模拟船舶与货物,探究船舶总质量与排水量的关系。
(1)实验操作如下:
A.将天平放在水平工作台上,游码移至称量标尺的零刻度线上,调节 ,使指针对准分度盘的中央刻度线。
B.将玻璃容器轻放入装满水的溢水杯中,用烧杯收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量。
C.测量空烧杯的质量,如图1所示,m杯= g。
D.如图2所示,将金属块轻放入玻璃容器中,用烧杯继续收集从溢水杯里排出的水,测量烧杯和水的总质量。不断增加金属块数量,重复实验,在表格中记录数据。
E.测量玻璃容器的质量为50g,每块金属块的质量均为10g。
玻璃容器和金属块的总质量m1/g
50
60
70
80
烧杯与溢出水的总质量m2/g
106.2
116.2
126.2
136.2
(2)请对(1)中的实验操作步骤科学排序: 。
(3)玻璃容器最多能放入 块金属块。若每次放入金属块在玻璃容器外壁标记水面位置线,则这些线排列是否均匀? 。
(4)分析表格中数据,推理得出船舶总质量m总与船舶排水量m排的关系为: 。
(5)依据国家法令,船舶的舷上须标记载重线,用于限制吃水以保证安全。载重线表示船舶在允许最大载重时水面位置的水平线,载重线因航行季节、航区或船舶用途而异。如图3为某船的载重线示意图,推理对应海水密度最大的为 载重线。(填写字母)
24.(2025•福州•仓山区模拟)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,小明把一个饮料罐慢慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想浮力大小可能与物体浸入液体中的深度有关,于是他和学习小组的同学一起设计了如图所示的实验步骤:
(1)物体在b步骤中所受浮力大小为 N;
(2)分析a、c、d三次实验,可知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a、c、e三次实验,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 ;
(3)同组的小华想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,她找来薄铁片,烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 第二次铁片受到的浮力(选填“大于”“等于”或“小于”);
②小华得出:物体受到的浮力与其形状有关,小华得出错误结论的原因是:她只关注了铁片形状的改变,忽视了 对浮力大小的影响;
(4)小明学习浮力知识后想利用电子秤、苹果、铁丝和两个相同的烧杯测出浓盐水的密度,如图丙所示,请将以下实验步骤补充完整:
①在烧杯中倒入适量的水,用调好的电子秤测出烧杯和水的总质量为m1;
②用铁丝压苹果使其浸没在水中(水未溢出),不接触烧杯底和侧壁,记录电子秤示数为m2;
③往另一烧杯倒入适量的浓盐水,用电子秤测出烧杯和浓盐水的总质量为m3;
④用铁丝压苹果使其 在浓盐水中(浓盐水未溢出),不接触烧杯底和侧壁,记录电子秤的示数为m4;
⑤盐水密度的表达式为ρ浓盐水= (已知水的密度为ρ水)。
25.(2025•三明二模)为了检验一瓶10mL的消毒酒精是否合格(密度为0.86~088g/cm3视为合格),小明要制作一支简易微型密度计,可选择的主要材料有密度为0.86g/cm3和0.88g/cm3的酒精、直径3mm、8cm和13mm的塑料吸管、铜丝、记号笔、直径1.2cm的小泡沫塑料球、橡皮泥等;下面是他的项目实施过程:
(1)估算密度计的质量:(单选题)
若用微型密度计放入100mL合格的消毒酒精瓶中后,排开酒精的体积为1~2mL(不会导致酒精溢出),则微型密度计的质量应该约为 。
A.0.1g左右; B.1g左右; C.10g左右; D.100g左右
(2)估算塑料吸管的直径:
若将密度计分别置于密度为ρ1=0.86g/cm3和ρ2=0.88g/cm3的酒精中静止时,液面位置各作一标记线如图甲所示:微型密度计两条标记线间的距离越长,越容易观察分辨:可设定A、B间长度不少于4mm,则可估算出制作微型密度计应选直径 (选填“3”“8”或“13”)mm的塑料吸管。
(3)制作密度计:
如图乙所示是小明将选对的塑料吸管底端用橡皮泥密封住,并缠绕一些铜丝,在塑料吸管的中部套上小泡沫塑料球作为浮子,使微型密度计能在酒精中竖直 (选填“悬浮”或“漂浮”)。调好配重后,在A、B间贴上4mm红色胶布,密度计就做好了。
(4)展示交流:
小明将制作好的微型密度计分别放入密度为ρ1=0.86g/cm)和ρ2=0.88g/cm3的酒精中静止,他分析出:图甲所示的标记线A对应的酒精密度是 g/cm3,微型密度计在两种不同密度的酒精中所受浮力FA FB(选填“>”“<”或“=”)。
(5)制作中发现的问题及改进:
小李正确选择了合适的吸管,并按照图乙中的密度计构造制作了微型密度计,放入合格酒精的瓶中后,发现微型密度计底部接触瓶底并对瓶底有压力,她应该做的调整是 (答出一种方法,合理即可)。
考点03 压强与浮力综合
26.(2025•泉州•石狮市模拟)一个装有水的烧杯中漂浮着一块木块。当在木块上放置一个铁块后,木块和铁块一起漂浮。此时与放置铁块前相比,木块受到的浮力和烧杯底部受到的液体压强将如何变化( )
A.浮力增大,压强增大 B.浮力不变,压强不变
C.浮力增大,压强不变 D.浮力不变,压强增大
27.(2025•泉州•永春县模拟)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,放置在水平桌面上,将同种材料制成的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时两液面等高,如图。则( )
A.物体B的重力大于物体A的重力
B.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C.甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力
D.甲容器底部受到液体的压强小于乙容器底部受到液体的压强
28.(2025•福州•仓山区模拟)检验人员在甲、乙、丙三支相同试管中分别盛放不同密度的硫酸铜溶液,在每支试管内滴入一滴体积相同的同一病毒感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形,此时硫酸铜溶液深度相同。则下列说法正确的是( )
A.检验者的血液密度和甲试管中硫酸铜溶液的密度相等
B.三试管中血液的浮力大小关系是:F浮甲=F浮乙>F浮丙
C.丙试管硫酸铜溶液对试管底部的压强最大
D.丙试管对试管架底座的压力最大
29.(2025•泉州•晋江市模拟)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,杆B受到正方体A的作用力大小F随注水深度h变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.正方体A的重力为10N
B.当h=10cm时,正方体A受到的浮力为4N
C.正方体A的密度为4×103kg/m3
D.当F=0N时,容器底部受到水的压强为1100Pa
30.(2025•三明二模)如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,拉力传感器拉着实心柱体重物A浸没在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为S,容器底面积为2S。拉力传感器拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,传感器所受拉力F随重物底部到容器底部距离h变化的关系图线如图乙,不计水的阻力。下列说法正确的是( )
A.重物浸没在水中时所受浮力为3N
B.重物的密度为5×103kg/m3
C.重物的高度为0.2m
D.水对容器底部的最大压强为5×103Pa
31.(2025•厦门三模)如图甲所示的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10cm2,将一体积为2×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示,g取10N/kg,下列说法中正确的是( )
A.木块的密度为0.2×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为200g
C.乙图中,细线对木块的拉力为0.4N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强不相等
32.(2025•泉州模拟)如图所示,放在水平面上的圆台形容器内装有某种液体,将重为G、体积为200cm3的圆柱体A浸没在容器内的液体中,当A静止时,A受到细线的拉力为F,F:G=2:3,此时容器内的液面升高了1.5cm,液体对容器底部的压强增加了180Pa,则液体的密度ρ液= kg/m3,圆柱体A的密度ρA= kg/m3。
33.(2025•福州•鼓楼区模拟)小明设计了一种水下探测器。探测器的主体是一个边长为20cm的正方体金属盒,上下各有一个带传感器的阀门,总重力为30N,某次水底采样时,向探测器内注水,探测器沉入水底。采样完成后,遥控传感器将两个阀门同时打开,从上阀门注入高压气体,水从下阀门流出,当探测器内水的深度为10cm时,关闭两阀门,探测器连同样品怡能匀速上浮,如图所示。则探测内水对金属盒底部产生的压强为 Pa,样品的密度为 kg/m3。已知样品体积为200cm3,不计金属盒厚度及阀门和传感器的体积,忽略气体质量和水的阻力。
34.(2025•泉州•泉港区模拟)项目小组自制“潜水艇”,将其放入一个底面积为100cm2、水深h0为10cm的薄壁柱形容器内。“潜水艇”放入水中恰好悬浮,如图所示,此时水深h为12cm,“潜水艇”受到的重力为 N。打开进水阀门,空腔内开始进水,“潜水艇”下沉,最终“潜水艇”沉底且空腔充满水,此时容器底部受到水的压强为 Pa。(“潜水艇”的材料密度ρ=2.0×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3)。
35.(2025•福州二模)如图甲所示,足够高的圆柱形薄壁容器,装有适量的水放在水平桌面上。现将一个质量为2kg、底面积为100cm2的均匀长方体竖直放入容器中,受到容器的支持力为4N,此时物体所受浮力为 N。若再加入适量的水使长方体刚好漂浮,如图乙所示,则此时水面的高度与图甲相比增加了 cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
36.(2025•泉州•鲤城区模拟)如图,柱形容器内水深10cm,水中形状完全相同的A、B两个长方体通过底部的定滑轮用细线相连,A、B体积均为8×10﹣4m3,物体A有一半体积露出水面,物体B上表面与水面相平,物体A质量为0.2kg,求:
(1)容器底部受到水的压强;
(2)物体A受到的浮力;
(3)物体B的密度。
37.(2025•泉州模拟)如图所示,底面积S为200cm2的容器中盛有适量的水,不吸水的圆柱体工件A的底面积SA为80cm2,高度hA为30cm,现用轻质杠杆连接工件A,将它两次浸入水中(均未触底,水未溢出),第一次工件A浸没在水中静止时,杆的作用力方向竖直向下,大小为10N,液面的高度h=50cm,容器对水平地面的压强为p1;第二次工件A浸在水中静止时,杆施加的作用力为6N,液面的高度为h2,容器对水平地面的压强为p2且p1与p2之差大于500Pa,已知ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)第一次工件A浸没在水中时,水对容器底部的压强;
(2)通过计算分析第二次杆施力的方向;
(3)第二次液面的高度h2。
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