内容正文:
2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理
九、浮力专题
一、单选题
1.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
【答案】A
【详解】洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
2.一种液体的密度随深度而增大,它的变化规律是ρ=ρ0+kh,式中ρ0、k是常数,h表示深度。设深度足够,有一个密度为的实心小球投入此液体中,且,则正确的判断是( )
A.小球将一沉到底,不再运动
B.小球将漂浮在液面,不能下沉
C.小球经过一段运动过程,最终悬浮在深处
D.小球经过一段运动过程,最终悬浮在深处
【答案】D
【详解】开始时,由于物体密度大于液体
物体将下沉,随着深度的增加,液体密度增大,当满足
时,即
时,达到重力和浮力的平衡,此时小球悬浮,故ABC错误,D正确。
故选D。
3.把一高为h,密度为ρ、半径为R的圆柱形木块放到半径为2R的圆柱形容器内,如向容器内灌水,使木块处于漂浮状态,则容器的最小高度应为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】要使木块漂浮,浮力等于重力,由此可得
此时木块排开水的体积
水的高度
由计算可知,B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.现有完全相同的立方块A和B,将A置于B的正上方一起放入某液体中,物体B正好有部分高出液面,将A取掉后,B浸入水中部分的体积占B体积( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设立方块A和B的重为G,体积为V,由题意知,将A置于B的正上方一起放入某液体中,物体B正好有部分高出液面,则此时的
因为A和B处于漂浮状态,则
F浮=2G
根据阿基米德原理,则
即
将A取掉后,B仍处于漂浮状态,则
因此B浸入水中部分的体积占B体积的。
故选B。
5.甲、乙两个实心物体,质量相同,把它们投入同一种液体中,结果,甲物体漂浮在液面,乙物体悬浮在液体中,这说明( )
A.甲物体所受浮力比乙物体所受浮力大
B.液体密度比甲、乙两物体密度都大
C.甲物体排开液体体积比乙物体排开液体体积大
D.甲物体密度比乙物体密度小
【答案】D
【详解】A.甲乙质量相同,重力相同。甲物体漂浮在液面,乙物体悬浮在液体中,甲受到的浮力等于甲的重力,乙受到的浮力等于乙的重力,则甲物体所受浮力等于乙物体所受浮力,故A不符合题意;
BD.由浮沉条件得,甲物体的密度小于液体的密度,乙物体的密度等于液体的密度,则甲物体密度比乙物体密度小,故B不符合题意,D符合题意;
C.甲乙受到的浮力相同,由得,甲物体排开液体体积等于乙物体排开液体体积,故C不符合题意。
故选D。
6.把一实心小球投入到甲液体中,能漂浮在液面上;若把它投入到乙液体中,呈悬浮状态,这说明( )
A.小球在甲液体中所受的浮力较大
B.小球在甲、乙两种液体中所受浮力一样大
C.甲液体的密度较乙小
D.甲、乙两种液体的密度都比小球的密度小
【答案】B
【详解】AB.根据物体的浮沉条件可知,实心小球在甲液体中漂浮,受到的浮力等于小球受到的重力;小球悬浮在乙液体中,受到的浮力等于小球受到的重力,所以,小球在甲、乙两种液体中所受浮力一样大,故A不符合题意,B符合题意;
CD.根据物体的浮沉条件可知,实心小球在甲液体中漂浮,甲液体的密度大于小球的密度;在乙液体中悬浮,乙液体的密度等于小球的密度;所以,乙液体的密度小于甲液体的密度,故CD不符合题意。
故选B。
7.下列四个相同的容器中,液面高度相同,图D所示容器中的液体(和水不相溶)比水的密度大。当四个容器中的冰熔化后,A、B、C、D四个容器中的液面高度分别变为h1、h2、h3、h4,则( )
A.h4>h1=h2>h3. B.h1=h2=h3=h4.
C.h4>h1>h2>h3. D.h1=h2=h4>h3。
【答案】A
【详解】A中冰原来漂浮,熔化后悬浮,即浮力不变,V排也就不变,液面高度不变;B中物体原来漂浮,熔化后漂浮,即浮力不变,V排也就不变,液面高度不变;C中物体原来漂浮,熔化后下沉,浮力减小,故V排减小,液面下降;D中冰块原来漂浮,后来漂浮虽然浮力不变,但冰熔化后的体积大于原来排开的液体体积,故液面上升。因此
h4>h1=h2>h3
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.陆游在《升仙桥遇风雨大至憩小店》中写道:“空江鱼鳖从龙起,平野雷霆拥马来。”前半句写的是江面刮起一阵旋风,将水中的鱼鳖卷入空中。下列现象与此现象原理相同的是( )
A.通过对热气球内的空气加热使热气球升空 B.我国高原地区要用高压锅才能把食物煮熟
C.站台上乘客须站在安全线以外的区域候车 D.墙壁上的吸盘挂钩能够挂一些较重的物品
【答案】C
【详解】江面刮起一阵旋风,将水中的鱼鳖卷入空中,是因为空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
A.通过对热气球内的空气加热使热气球升空,球内的空气受热膨胀,使热气球的体积增大,排开空气的体积变大,热气球受到的浮力增大,当浮力大于重力时,热气球开始升空,故A不符合题意;
B.我国高原地区要用高压锅才能把食物煮熟,是因为气压越高,沸点越高,故B不符合题意;
C.站台上乘客须站在安全线以外的区域候车,是由于列车进站时,车附近的空气流速变大,压强变小,小于车外的大气压,若乘客站在安全线内,可能被大气压推入车轨,故C符合题意;
D.墙壁上的吸盘挂钩能够挂一些较重的物品,吸盘在大气压的作用下,紧紧贴在墙壁上,故D不符合题意。
故选C。
9.2024年10月下旬,在南海某海域,辽宁舰、山东舰编队首次开展双航母编队演练,锤炼提升航母编队体系作战能力,如图是舰载机起飞的场景。航空母舰上的舰载机起飞后,下列有关说法正确的是( )
A.航空母舰受到的浮力不变
B.航空母舰排开水的体积变大
C.航空母舰会下沉一些
D.航空母舰底部受到海水的压强变小
【答案】D
【详解】ABC.航空母舰始终处于漂浮状态,根据物体漂浮的条件可知,浮力等于重力,即F浮=G。当舰载机起飞后,航空母舰的总重力G减小,那么它受到的浮力F浮也会减小;根据,当浮力F浮减小时,海水密度和不变,那么排开水的体积会减小,即航空母舰会上浮一些;故ABC错误;
D.由于航空母舰会上浮一些,其底部所处的深度h减小,根据液体压强公式,海水密度和不变,深度减小,所以航空母舰底部受到海水的压强变小,故D正确。
故选D。
10.已知有红、黄、蓝三种密度依次增大的材料,选这三种材料按照不同的比例做成体积完全相同的甲、乙、丙三个物体(如图所示)其中,构成甲物体的三种材料质量相等,把它们放入水中后,发现甲物体的红色部分、乙物体的黄色部分、丙物体的蓝色部分均恰好浮在水面上,而且这三部分的体积也正好相等,比较甲、乙、丙三物体所含物质的多少,下列判断中正确的是( )
a.含有红色物质最多的是甲物体,最少的是丙物体
b.含有黄色物质最多的是乙物体,最少的是丙物体
c.含有蓝色物质最多的是丙物体,最少的是乙物体
A.a、b正确 B.b、c正确
C.a、c正确 D.a、b、c均正确
【答案】B
【详解】甲、乙、丙三个物体体积相同,甲、乙、丙三个物体浮在水平面上的体积相同。构成甲物体的三种材料质量相等,红、黄、蓝三种密度依次增大,则甲物体中,红色体积最大,黄色体积次之,蓝色部分体积最小,即
V甲1>V甲2>V甲3
(1)先比较甲、乙:
因为
V甲1>V甲2,V甲1=V乙2
所以
V甲2<V乙2
假设
V甲3=V乙3
则
V甲2=V乙1
因为
V甲1>V甲2
所以
V乙1<V甲1
可知
m乙>m甲
所以上述假设不成立,得
V甲3>V乙3
同法,假设
V乙1=V甲1
可知
m甲>m乙
所以假设不成立,得V甲1>V乙1,综合以上关系,可知甲乙之间的关系
V甲1>V乙1
V甲2<V乙2
V甲3>V乙3
(2)比较甲、丙:
因为
V甲3<V甲1
V甲1<V丙3
所以
V甲3<V丙3
假设
V甲1=V丙1
则
V甲2>V丙2
可知
m甲<m乙
所以假设不成立,所以
V甲1<V丙1
综合以上关系,甲丙之间的关系
V甲1<V丙1
V甲2>V丙2
V甲3<V丙3
由此可见,含有红色物质多的是丙物体,最少的是乙物体,含有黄色物质最多的是乙物体,最少的是丙物体,含有蓝色物质最多的是丙物体,最少的乙物体。故B正确,ACD错误。
故选B。
二、多选题
11.如图甲所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平.木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(,)( )
A.木块的重力是24N B.木块的体积是
C.木块完全浸没后受到的浮力是40N D.木块的密度是
【答案】AC
【详解】A.由图像知,容器中水的深度在6cm时,木块刚好漂浮,细线对木块没有拉力,当容器中水的深度超过18cm时,细线对木块产生拉力且逐渐变大,所以在AB过程中细线对物体没有拉力;由图像知,容器中水的深度在6cm时,木块刚好漂浮,此时水对木块下表面的压强是600Pa,由压强公式得,木块下表面受到水的压力为
F=pS=600Pa×0.04m2=24N此时木块刚好漂浮,根据浮力产生的原因得
F浮=F=24N根据漂浮条件得,木块的重力
G=F浮=24N
故A正确;
C.由图像知,当容器中水的深度是22cm时,木块刚好浸没,木块下表面受到水的压强是1000Pa,由压强公式得,此时木块下表面受到水的压力为
F'=p'S=1000Pa×0.04m2=40N根据浮力产生的原因得
F'浮=F'=40N
故C正确;
B.由F浮=ρ水gV排可知,木块的体积为
故B错误;
D.由
G=mg=ρVg可得,木块的密度为
故D错误。
故选AC。
12.在探究液体压强与容器形状关系的过程中,同学们建立了以下模型。甲、乙、丙三个容器的底面积相同而形状不同,容器中分别装有且深度相同的三种液体,将完全相同的密闭小瓶按如图方式放入液体中,均能漂浮。则放入小瓶后,下列判断正确的是( )
A.各容器内液面上升高度
B.各容器内液面上升高度
C.各容器底部受液体压力变化量
D.各容器底部受液体压力变化量
【答案】AC
【详解】AB.因为完全相同的密闭小瓶在三种液体中均能漂浮,根据漂浮条件,小瓶受到的浮力相等。因为,由阿基米德原理可知。因为三个容器的底面积相同,又因为甲容器越往上开口越小,乙容器上下粗细相同,丙容器越往上开口越大,可得各容器内液面上升高度,故B错误,A正确;
CD.因为小瓶受到的浮力相等,根据阿基米德原理,小瓶排开液体的重力都等于小瓶的重力,即相当于向三个容器加入了重力相等的液体。
因为甲容器越往上开口越小,甲容器底部受液体压力变化量大于小瓶的重力;
因为乙容器上下粗细相同,乙容器底部受液体压力变化量等于小瓶的重力;
因为丙容器越往上开口越大,丙容器底部受液体压力变化量小于小瓶的重力;
所以各容器底部受液体压力变化量,故D错误,C正确。
故选AC。
13.某校学生开展了利用塑料吸管制作简易密度计的综合实践活动。如图甲,他们将吸管一端用小木塞密封,并缠绕上适量细铁丝,使其能竖直地漂浮在水中,标记吸管在水面处的位置a,此时密度计受到的浮力是F甲。如图乙和图丙,再将此密度计分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,标记吸管在液面处的位置b、c,密度计受到的浮力是F乙和F丙。下列关系中正确的是( )
A.ρ1>ρ水,F甲=F丙 B.ρ2>ρ水, F甲=F乙
C.ρ1>ρ2 ,F丙<F乙 D.ρ水>ρ2,F甲=F乙
【答案】AD
【详解】密度计在三种液体中均处于漂浮状态,根据可知,所受的浮力相等即
密度计在乙液体中排开液体的体积最小,在丙液体中排开液体的体积最大,根据可知,
故AD正确,BC错误。
故选AD。
14.如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度
【答案】ABD
【详解】A.根据物体的浮沉条件,甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小,故A正确;
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。根据,液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小,浸入液体的深度越浅,所以密度计的刻度上小下大,所以甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度,故B正确;
C.密度计始终漂浮,浮力等于重力。甲、乙两密度计的质量相同,则重力相同,则两密度计漂浮在同种液体中时受到的浮力相同,根据可知甲密度计排开液体的体积等于乙密度计排开液体的体积,故C错误;
D.两密度计漂浮时,浮力等于重力,重力相同,则受到的浮力相同。刻度线与刻度线到瓶底的距离相等,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,所以甲密度计漂浮在刻度线处表示的液体中时比乙密度计漂浮在刻度线处表示的液体中排开液体的体积较大,根据可知甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度,故D正确。
故选ABD。
15.甲、乙两实心物体在水中的浮沉情况如图所示,它们的质量分别为、,体积分别为、,密度分别为、,所受浮力分别为、,下列说法正确的是( )
A.若,则一定有 B.若,则一定有
C.若,则一定有 D.若,则一定有
【答案】BC
【详解】A .甲在水中下沉到容器底部,由物体的浮沉条件,说明,乙处于漂浮状态,。若 即,则与的大小关系无法确定,即不能得出,因此不能得出,故A错误;
B.若,即,因,,可知
则有,根据阿基米德原理,乙排开水的体积一定大于甲排开水的体积,由上图知,乙排开水的体积小于乙自身的体积,则一定有,故B正确;
C.若,可知甲排开水的体积一定大于乙排开水的体积,根据阿基米德原理,甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力,可得出
则一定有,故C正确;
D.若,则无法确定甲、乙两物体排开水的体积大小,由阿基米德原理,不能确定甲、乙两物体受到的浮力大小,因此不一定能得出,故D错误。
故选BC。
三、实验题
16.小陈同学在老师的指导下完成了以下实验:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中,放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图像如图丙所示。
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 (有关/无关)。
(3)在操作步骤②中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 N。
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是 。
(5)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100 mL的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了铁块的密度为 kg/m3
【答案】 1.6 无关 1.6N 浮力大于重力 8×103kg/m3
【详解】(1)[1]由图丙可知,装有铁块的玻璃瓶的重力是2.2N,全部浸没在水中时弹簧测力计的示数是0.6N,所以受到的浮力是
F浮=G-F示=2.2N-0.6N=1.6N
(2)[2]BC段玻璃瓶已经浸没,随着浸没深度的增加弹簧测力计的示数不再变化,说明玻璃瓶受到的浮力不再增加,所以物体受到的浮力大小与浸没的深度无关。
(3)[3]空玻璃瓶浸没在水中时排开水的体积与装入铁块的玻璃瓶浸没时排开水的体积相同,根据阿基米德原理可知,受到的浮力也相同,为1.6N。
(4)[4]由图甲可知,空玻璃瓶的重力G瓶=1.4N,空玻璃瓶浸没时,浮力为1.6N,浮力大于重力,上浮;装入铁块的玻璃瓶浸没时,浮力为1.6N,重力为2.2N,浮力小于重力,下沉,所以上浮的条件是浮力大于重力。
(5)[5]由图甲可知,空玻璃瓶的重力G瓶=1.4N,瓶子和铁块的总重力为G=2.2N,所以铁块的重力为
G铁=G-G瓶=2.2N-1.4N=0.8N
图丁中瓶子、铁块和水的总重力为G总=3.1N,里面水的重力为
G水=3.1N-2.2N=0.9N
加入水的体积
则铁块的体积
V=V瓶-V水=100cm3-90cm3=10cm3
所以铁块的密度为
17.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
【答案】(1)Ⅳ
(2) 1 相等 无关 ade
(3)没有保持橡皮泥排开液体体积相同
(4)ρ水
【详解】(1)图甲易拉罐浸入水中越深,排开水的体积越大,手会感觉越吃力,也就是浮力越大。可知浮力与排开液体的体积有关。
(2)①[1][2][3]A受到的浮力
F浮A=GA-FA=4N-3N=1N
B受到的浮力
F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1N
C受到的浮力
F浮C=GC-FC=5N-4N=1N
所以物体A、B、C受到的浮力相等为1N,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
②[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同。
(4)橡皮泥排开水的体积为
V排=V2-V1
橡皮泥漂浮在水面上
G=F浮=V排ρ水g=(V2-V1)ρ水g
橡皮泥的体积为
V=V3-V1
橡皮泥的密度为
四、计算题
18.一个体积为V的实心长方体放入水里,静止时长方体能浮在水面。现将它露出水面的部分切去,再把它剩余部分放入水里。若要求长方体剩余部分静止时,露出水面的体积与长方体的体积V的比值为最大,则长方体的密度为多少?
【答案】
【详解】设为长方体的密度,因为
则有
当把长方体露出部分切去后,剩余部分将上浮,其露出体积
将代入此式,得
此式是关于的二次函数,因为二次项前的系数为
所以函数有极大值。当
时,最大,所以长方体的密度为
19.ZTD﹣05式两栖突击车,又被称为05式两栖突击车,装备中国人民解放军海军陆战队和陆军两栖机械化部队,是中华人民共和国研制的“05式两栖装甲车族”一员。此车空载质量29t,配备功率1.1×106W的柴油发动机,在陆地上最大行驶速度约为72km/h,水上速度可以达到36km/h。某次演练时,突击车搭载4名战士,若4名战士的总质量为300kg,回答以下几个问题:
(1)突击车距离海滩5km时,以最快速度登陆时,需要用多少时间?
(2)该突击车漂浮在水面上行驶时,受到的浮力是多少?
(3)该车陆地行驶采用宽履带设计,若履带着地的总面积为10m2,则该水陆两栖突击车静止在水平地面上时对地面的压强是多少?
(4)该两栖突击车,以最大功率在水中和陆地上匀速行驶时,受到的阻力比值为多少?
【答案】(1)500s;(2)2.93×105N;(3)2.93×104Pa;(4)2:1
【详解】解:(1)由题意可知,突击车水上最大速度
v=36km/h=10m/s
突击车距离海滩
s=5km=5000m
突击车以最快速度登陆需要的时间
(2)该突击车漂浮在水面上行驶时,受到的浮力
F浮=G车+G人=m车g+m人g=29×103kg×10N/kg+300kg×10N/kg=2.93×105N
(3)该车静止在水平地面上对地面的压力
F=G车+G人=2.93×105N
该车对地面的压强
(4)该两栖突击车在水中和陆地上匀速行驶时的最大速度分别是
v水=30km/h=10m/s,v陆=72km/h=20m/s
匀速行驶时阻力等于牵引力,根据公式P=Fv可知,该两栖突击车以最大功率行驶时受到的阻力之比
答:(1)以最快速度登陆时,需要用500s;
(2)该突击车漂浮在水面上行驶时,受到的浮力是2.93×105N;
(3)该水陆两栖突击车静止在水平地面上时对地面的压强是2.93×104Pa;
(4)受到的阻力比值为2:1。
20.某锻造厂利用卷扬机将一圆柱形工件(污垢的质量和体积忽略不计)吊入柱形清洗池中清洗,如图所示。已知工件的质量为90kg,高度为50cm,清洗池底面积为2000,深度为80cm;未放入工件时,清洗液的深度为60cm,密度,。求:
(1)工件的重力;
(2)工件一半浸入清洗液时,清洗液对工件底部的压强;
(3)工件完全浸入清洗液,平衡时绳对工件的拉力为700N,工件的底面积是多少;
(4)若工件以1.5cm/s的速度浸入清洗液,则工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为多少,写出此过程清洗液对清洗池底部的压强随时间变化的关系式。
【答案】(1)900N
(2)2000Pa
(3)
(4)
【详解】(1)由题意
(2)工件一半浸入清洗液时,进入深度为
则底部受到压强
(3)工件完全浸入清洗液,工件受到的浮力为
则工件的体积
工件的底面积为
(4)刚好浸没时
液面上升的高度
工件下降的高度为
故
设池底部压强为p,经过时间为t,则有
则
代入数据解得
池底部压强为,
五、综合题
21.2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
【答案】(1)空载
(2)
(3)
(4)2.1m
【详解】(1)船在水中航行时,从大桥下通过,船的高度越低越安全,船空载时,船的整体重力小,排开液体体积小,吃水深度浅,船露出水面高;满载时,整体重力大,排开液体体积大,吃水深度深,船露出水面低;所以只要空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)在水深5000m处海水对钻头的压强
(3)井架对甲板的压力
井架对甲板的压强
(4)当装载货物时,根据阿基米德原理,货物重力
则货物排开液体
,当船吃水深度为时,船浸在水中船头梯形的面积
船浸入水中的体积
船空载时排开水的体积
空载时,船浸在水中的梯形的面积
空载时,船浸在水中的梯形的面积
解得,只要船在空载时能通过大桥,就能始终确保安全通行,旗杆的最大高度
22.底面积为,足够高的薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,将质量为0.9kg、棱长为0.1m的正方体A放入容器中,如图甲所示,g取10N/kg,求:
(1)正方体A对容器底部的压强pA;
(2)现缓慢往容器内注水到一定深度,正方体A对容器底部的压力刚好为0时,如图乙所示,正方体A所受的浮力F浮;
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,水对容器底部的压强p水;
(4)在注水过程中,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量。
【答案】(1)900Pa
(2)9N
(3)900Pa
(4)
【详解】(1)A的底面积
水平放置对容器底的压力
正方体A对容器底部的压强为
(2)正方体A对容器底部的压力刚好为0时,浮力等于重力,正方体A所受的浮力
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力,A排开水的体积为
需要注入水的深度为
水对容器底部的压强为
(4)往容器中注入水的体积V水,水的重力,A所受的浮力,所以注水的深度,水对容器底部的压强增加量为
容器对桌面的压强增加量为
所以水对容器底部的压强增加量Δp水与容器对桌面的压强增加量Δp桌的比值为
A刚好浮起时,浮力达到最大,最大,最大;
继续注水,A处于飘浮状态,浮力等于物体A的重力,不变,G水变大,变小,随之变小;
所以,当刚好浮起,时,最大情况下,注入的水最多;
水深,注入水的体积为
则注入的水的质量为
六、科普阅读题
23.我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)潜水艇活动的海水深度一般为300m至600m。它可以通过水舱排水或充水来改变 ,从而实现浮沉;
(2)深潜器可进入更深的水域,在10000m的深处,海水产生的压强为 Pa。由于深海海水压强太大,深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同;
(3)小明阅读资料后,利用图的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为25cm3,则乙所受浮力的大小为 N,乙受到细线的拉力为 N。若剪断细线,甲将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),此时甲所受浮力 (填字母)。
A.增大,且大于重力 B.不变,且等于重力
C.不变,且大于重力 D.减小,且小于重力
【答案】 自身重力 1.03×108 0.25 1.75 上浮 C
【详解】(1)[1]由于潜水艇排开水的体积不变,所受浮力不变,当它向水舱充水或向外排水时,改变了自身的重力,从而实现上浮或下沉。
(2)[2]深潜器在10000m深处受到海水的压强
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa
(3)[3]由图可知,乙在水中浸没且处于静止状态,则乙所受浮力
F浮乙=ρ水gV排=ρ水gV乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×25×10-6m3=0.25N
[4]物体乙的重力
G乙=m乙g=0.2kg×10N/kg=2N
物体乙受到竖直向下的重力、竖直向上的细线的拉力和浮力的作用而静止,则物体乙受到细线的拉力
F细线=G乙-F浮乙=2N-0.25N=1.75N
[5][6]物体甲在水中浸没且静止,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和细线的拉力而处于平衡状态,则
F浮甲=G甲+F细线
若剪断细线,细线对物体甲的拉力消失,物体甲排开水的体积不变,即物体甲所受浮力不变,物体甲的重力也不变,则物体甲所受浮力大于物体甲的重力,物体甲将上浮。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
24.阅读短文,回答文后问题。
计时碗
时间的测量和记录是人类文明的重要一环。钟表发明之前,计时碗是古人使用的一种巧妙的计时工具:在碗底部中心打一个小孔,孔的直径比碗口直径小得多。把碗放到水池中的水面上,碗口向上。碗缓慢下沉,水从碗底小孔进入碗中;当碗口低于水面时,水从碗口大量进入碗中,碗快速下沉。从碗放到水面到碗口与水面齐平所用的时间基本固定不变,称为下沉时间,可以作为一个计时的标准。
为了探究计时碗下沉时间的影响因素,研究人员制作了一个圆筒形的计时碗,碗壁很薄,碗口直径为D,碗底中心小孔直径为d、如图a所示,从碗放在水面上开始计时,记录不同时间碗底下沉的距离,得到碗下沉过程中路程——时间关系图像如图b所示。
(1)制作计时碗时,所用材料的密度应比水的密度 ;
(2)由路程—时间图像可以看出,碗在下沉的中间阶段做 运动;
(3)碗在下沉过程中,受到的一些阻力较小,可以忽略不计。在下沉的中间阶段,若水从小孔以流速v进入碗中,则碗下沉速度的表达式为: ;
(4)计时碗的下沉时间与哪些因素有关?请你列举一条: 。
【答案】(1)大
(2)匀速
(3)
(4)碗底小孔的直径
【详解】(1)根据物体的沉浮条件,当碗口低于水面时,水从碗口大量进入碗中,碗快速下沉,说明是沉底的,则其密度大于水的密度。
(2)由路程-时间图像中间阶段的斜线近似呈直线,说明该阶段路程与时间成正比,碗做匀速运动。
(3)由于碗整体是漂浮,浮力始终等于重力,故增大的水的重力等于增大的排开水的重力,即内外液面高度差不变,
因为有流入水的体积等于增大的浸入水的体积,设小孔截面积为,碗口截面积为;水以流速v进入,单位时间进入碗的体积即为碗自身下沉时排开体积。由体积守恒可得
则
(4)下沉时间与多种因素有关,如碗底小孔直径、碗的高度、碗口直径、水的温度等。
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2026年山东省青岛市中考物理自主招生考试物理
九、浮力专题
一、单选题
1.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
2.一种液体的密度随深度而增大,它的变化规律是ρ=ρ0+kh,式中ρ0、k是常数,h表示深度。设深度足够,有一个密度为的实心小球投入此液体中,且,则正确的判断是( )
A.小球将一沉到底,不再运动
B.小球将漂浮在液面,不能下沉
C.小球经过一段运动过程,最终悬浮在深处
D.小球经过一段运动过程,最终悬浮在深处
3.把一高为h,密度为ρ、半径为R的圆柱形木块放到半径为2R的圆柱形容器内,如向容器内灌水,使木块处于漂浮状态,则容器的最小高度应为( )
A. B. C. D.
4.现有完全相同的立方块A和B,将A置于B的正上方一起放入某液体中,物体B正好有部分高出液面,将A取掉后,B浸入水中部分的体积占B体积( )
A. B. C. D.
5.甲、乙两个实心物体,质量相同,把它们投入同一种液体中,结果,甲物体漂浮在液面,乙物体悬浮在液体中,这说明( )
A.甲物体所受浮力比乙物体所受浮力大
B.液体密度比甲、乙两物体密度都大
C.甲物体排开液体体积比乙物体排开液体体积大
D.甲物体密度比乙物体密度小
6.把一实心小球投入到甲液体中,能漂浮在液面上;若把它投入到乙液体中,呈悬浮状态,这说明( )
A.小球在甲液体中所受的浮力较大
B.小球在甲、乙两种液体中所受浮力一样大
C.甲液体的密度较乙小
D.甲、乙两种液体的密度都比小球的密度小
7.下列四个相同的容器中,液面高度相同,图D所示容器中的液体(和水不相溶)比水的密度大。当四个容器中的冰熔化后,A、B、C、D四个容器中的液面高度分别变为h1、h2、h3、h4,则( )
A.h4>h1=h2>h3. B.h1=h2=h3=h4.
C.h4>h1>h2>h3. D.h1=h2=h4>h3。
8.陆游在《升仙桥遇风雨大至憩小店》中写道:“空江鱼鳖从龙起,平野雷霆拥马来。”前半句写的是江面刮起一阵旋风,将水中的鱼鳖卷入空中。下列现象与此现象原理相同的是( )
A.通过对热气球内的空气加热使热气球升空 B.我国高原地区要用高压锅才能把食物煮熟
C.站台上乘客须站在安全线以外的区域候车 D.墙壁上的吸盘挂钩能够挂一些较重的物品
9.2024年10月下旬,在南海某海域,辽宁舰、山东舰编队首次开展双航母编队演练,锤炼提升航母编队体系作战能力,如图是舰载机起飞的场景。航空母舰上的舰载机起飞后,下列有关说法正确的是( )
A.航空母舰受到的浮力不变
B.航空母舰排开水的体积变大
C.航空母舰会下沉一些
D.航空母舰底部受到海水的压强变小
10.已知有红、黄、蓝三种密度依次增大的材料,选这三种材料按照不同的比例做成体积完全相同的甲、乙、丙三个物体(如图所示)其中,构成甲物体的三种材料质量相等,把它们放入水中后,发现甲物体的红色部分、乙物体的黄色部分、丙物体的蓝色部分均恰好浮在水面上,而且这三部分的体积也正好相等,比较甲、乙、丙三物体所含物质的多少,下列判断中正确的是( )
a.含有红色物质最多的是甲物体,最少的是丙物体
b.含有黄色物质最多的是乙物体,最少的是丙物体
c.含有蓝色物质最多的是丙物体,最少的是乙物体
A.a、b正确 B.b、c正确
C.a、c正确 D.a、b、c均正确
二、多选题
11.如图甲所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平.木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(,)( )
A.木块的重力是24N B.木块的体积是
C.木块完全浸没后受到的浮力是40N D.木块的密度是
F=pS=600Pa×0.04m2=24N此时木块刚好漂浮,根据浮力产生的原因得
F浮=F=24N根据漂浮条件得,木块的重力
F'=p'S=1000Pa×0.04m2=40N根据浮力产生的原因得
G=mg=ρVg可得,木块的密度为
12.在探究液体压强与容器形状关系的过程中,同学们建立了以下模型。甲、乙、丙三个容器的底面积相同而形状不同,容器中分别装有且深度相同的三种液体,将完全相同的密闭小瓶按如图方式放入液体中,均能漂浮。则放入小瓶后,下列判断正确的是( )
A.各容器内液面上升高度
B.各容器内液面上升高度
C.各容器底部受液体压力变化量
D.各容器底部受液体压力变化量
13.某校学生开展了利用塑料吸管制作简易密度计的综合实践活动。如图甲,他们将吸管一端用小木塞密封,并缠绕上适量细铁丝,使其能竖直地漂浮在水中,标记吸管在水面处的位置a,此时密度计受到的浮力是F甲。如图乙和图丙,再将此密度计分别放在密度为ρ1和ρ2的两种液体中,标记吸管在液面处的位置b、c,密度计受到的浮力是F乙和F丙。下列关系中正确的是( )
A.ρ1>ρ水,F甲=F丙 B.ρ2>ρ水, F甲=F乙
C.ρ1>ρ2 ,F丙<F乙 D.ρ水>ρ2,F甲=F乙
14.如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度
15.甲、乙两实心物体在水中的浮沉情况如图所示,它们的质量分别为、,体积分别为、,密度分别为、,所受浮力分别为、,下列说法正确的是( )
A.若,则一定有 B.若,则一定有
C.若,则一定有 D.若,则一定有
三、实验题
16.小陈同学在老师的指导下完成了以下实验:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中,放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图像如图丙所示。
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 (有关/无关)。
(3)在操作步骤②中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 N。
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是 。
(5)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100 mL的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了铁块的密度为 kg/m3
17.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:I液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(2)为了研究猜想I和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为 N。进一步计算得出A、B、C所受浮力 (选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力 (选填“有关”或“无关”)。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是 。
(4)小珍觉得用量筒就可以测出橡皮泥的密度,进行了如图丁所示操作:
①在量筒中加入适量的水,此时读数为V1;
②将橡皮泥捏成小碗形,轻放入量筒中,使其漂浮在水面上,此时读数为V2;
③将橡皮泥用细长针按入水中,此时读数为V3。
橡皮泥的密度为ρ= (用ρ水、V1、V2、V3表示)。
四、计算题
18.一个体积为V的实心长方体放入水里,静止时长方体能浮在水面。现将它露出水面的部分切去,再把它剩余部分放入水里。若要求长方体剩余部分静止时,露出水面的体积与长方体的体积V的比值为最大,则长方体的密度为多少?
19.ZTD﹣05式两栖突击车,又被称为05式两栖突击车,装备中国人民解放军海军陆战队和陆军两栖机械化部队,是中华人民共和国研制的“05式两栖装甲车族”一员。此车空载质量29t,配备功率1.1×106W的柴油发动机,在陆地上最大行驶速度约为72km/h,水上速度可以达到36km/h。某次演练时,突击车搭载4名战士,若4名战士的总质量为300kg,回答以下几个问题:
(1)突击车距离海滩5km时,以最快速度登陆时,需要用多少时间?
(2)该突击车漂浮在水面上行驶时,受到的浮力是多少?
(3)该车陆地行驶采用宽履带设计,若履带着地的总面积为10m2,则该水陆两栖突击车静止在水平地面上时对地面的压强是多少?
(4)该两栖突击车,以最大功率在水中和陆地上匀速行驶时,受到的阻力比值为多少?
20.某锻造厂利用卷扬机将一圆柱形工件(污垢的质量和体积忽略不计)吊入柱形清洗池中清洗,如图所示。已知工件的质量为90kg,高度为50cm,清洗池底面积为2000,深度为80cm;未放入工件时,清洗液的深度为60cm,密度,。求:
(1)工件的重力;
(2)工件一半浸入清洗液时,清洗液对工件底部的压强;
(3)工件完全浸入清洗液,平衡时绳对工件的拉力为700N,工件的底面积是多少;
(4)若工件以1.5cm/s的速度浸入清洗液,则工件从接触液面到刚好完全浸入所用的时间为多少,写出此过程清洗液对清洗池底部的压强随时间变化的关系式。
五、综合题
21.2024年11月17日,我国建造的全球最先进的大洋钻探船“梦想”号正式入列,如图甲所示。它具备11000米超深水钻探能力,有望实现“打穿地壳,进入地球深部”的科学梦想。钻探船上高耸的井架控制钻杆作业,使钻头深入海底钻取岩心。
(1)“梦想”号钻探船上建有高耸的井架,出海执行任务时,要从大桥下通过。只要 (选填“空载”或“满载”)时能通过大桥,就能始终确保安全通行。
(2)求在水深5000m处海水对钻头的压强。取)
(3)科创小组估测井架质量为,井架与甲板接触面积为,求井架对甲板的压强。
(4)为了研究“梦想”号钻探船从桥下安全通行的高度问题,科创小组用两块相同的等腰梯形板材和三块长边均为的矩形板材,制作了如图乙所示的“启航”号实验船,板材不吸水且厚度不计。船底短边,船身高度,,船头竖立有旗杆。将船放入平静的湖水中进行实验,当装载货物时,吃水深度为。若桥离水面的高度,要实验船始终能安全通过此桥,求旗杆的最大高度。(货物高度始终低于旗杆顶部,)
22.底面积为,足够高的薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,将质量为0.9kg、棱长为0.1m的正方体A放入容器中,如图甲所示,g取10N/kg,求:
(1)正方体A对容器底部的压强pA;
(2)现缓慢往容器内注水到一定深度,正方体A对容器底部的压力刚好为0时,如图乙所示,正方体A所受的浮力F浮;
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,水对容器底部的压强p水;
(4)在注水过程中,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量。
六、科普阅读题
23.我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)潜水艇活动的海水深度一般为300m至600m。它可以通过水舱排水或充水来改变 ,从而实现浮沉;
(2)深潜器可进入更深的水域,在10000m的深处,海水产生的压强为 Pa。由于深海海水压强太大,深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同;
(3)小明阅读资料后,利用图的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为25cm3,则乙所受浮力的大小为 N,乙受到细线的拉力为 N。若剪断细线,甲将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),此时甲所受浮力 (填字母)。
A.增大,且大于重力 B.不变,且等于重力
C.不变,且大于重力 D.减小,且小于重力
24.阅读短文,回答文后问题。
计时碗
时间的测量和记录是人类文明的重要一环。钟表发明之前,计时碗是古人使用的一种巧妙的计时工具:在碗底部中心打一个小孔,孔的直径比碗口直径小得多。把碗放到水池中的水面上,碗口向上。碗缓慢下沉,水从碗底小孔进入碗中;当碗口低于水面时,水从碗口大量进入碗中,碗快速下沉。从碗放到水面到碗口与水面齐平所用的时间基本固定不变,称为下沉时间,可以作为一个计时的标准。
为了探究计时碗下沉时间的影响因素,研究人员制作了一个圆筒形的计时碗,碗壁很薄,碗口直径为D,碗底中心小孔直径为d、如图a所示,从碗放在水面上开始计时,记录不同时间碗底下沉的距离,得到碗下沉过程中路程——时间关系图像如图b所示。
(1)制作计时碗时,所用材料的密度应比水的密度 ;
(2)由路程—时间图像可以看出,碗在下沉的中间阶段做 运动;
(3)碗在下沉过程中,受到的一些阻力较小,可以忽略不计。在下沉的中间阶段,若水从小孔以流速v进入碗中,则碗下沉速度的表达式为: ;
(4)计时碗的下沉时间与哪些因素有关?请你列举一条: 。
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