内容正文:
专题11 浮力
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 2
02·时空导航·网络构建 3
03·考点通关·靶向突破 3
考点1 浮力 3
教材·知识夯基
1.浮力的定义
2.浮力的方向
3.浮力的产生原因
中考·新考法聚焦
考法1 结合日常生活考查浮力的基本常识
考法2 教材素材链接
考点2 阿基米德原理 5
教材·知识夯基
1.对阿基米德原理的理解
2.船体的排水量
3. 计算浮力的四种方法
中考·新考法聚焦
考法1 结合浮力计算四种方法进行综合考查
考法2 教材素材链接
考点3 物体的浮沉条件及应用 9
教材·知识夯基
1.物态浮沉条件及判断
2.浮沉问题的几个规律
3.浮力常见模型分析
中考·新考法聚焦
考法1 通过现代科技考查轮船、潜水艇、密度计
考法2 教材素材链接
04·素养拓展·思维进阶 16
实验1 探究浮力大小与哪些因素有关
实验2 实验验证阿基米德原理
实验3 浮力发测密度
05·优题精选·练能提分 23
考点
考查形式
考查内容
考法分析
浮力
☑选择题
☑填空题
☑作图题
浮力产生的原因
(上下表面压力差)
计算浮力的大小。如 2022·湖南益阳卷
浮力的方向、浮力的产生原因(压力差法)
阿基米德原理
☑选择题
☑填空题
☑计算题
阿基米德原理公
式F浮=pgV排,浮力与液体密度、排开液体体积的关系
利用阿基米德计算浮力。如 2022·湖南岳阳卷
利用阿基米德原理求物体的密度
物体的浮沉条件及应用
☑选择题
☑填空题
☑计算题
与轮船、密度计、潜水艇实际应用相结合
探究物体的浮沉条件。如2023·湖南德阳卷
潜水艇的原理、密度计
探究浮力大小与哪些因素有关
☑实验题
浮力测量(称重
法)、影响因素探
究、浮力与密度
压强综合计算
探究浮力大小与浸入液体深度的关系、称重法测浮力的大小。如 2025·湖南长沙卷
命题新趋势
浮力常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等,主要命题点有:浮力的概念、浮力的测量、浮力的四种计算方法、影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、浮力的应用、压强与浮力综合和浮力在生活中的应用等。
命题预测
2026年湖南中考物理命题将延续“素养立意、基础为本、情境创新、综合赋能”逻辑。基础题(占 70%)聚焦力学、电学核心考点,拒绝死记硬背,素材多源自教材改编,结合具体情境考查概念应用。情境设计融合科技热点(嫦娥六号、新能源汽车)与生活实践(劳动工具、科学跑步),强化学科实用性。
实验题侧重核心实验操作、数字化器材应用及创新方案设计,重视误差分析。压轴题以“力学+电学”跨模块综合为主,需数理建模;难度梯度优化,实现分层考查备考需夯实教材核心、强化实验操作、关注热点情境,专项训练综合题型。
考点1 浮力
1.定义
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对它竖直向上的力叫做浮力,施力物体是液(气)体。
2.方向
浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的产生原因
浸没在液体(气体)中的物体,其上、下表面受到液体(气体)对它的压力不同,如图甲所示,即
F浮=F向上-F向下。
物体漂浮时的浮力(图乙):物体漂浮时,上表面不受液体压力,因此F浮= F向上。
不受浮力的情况(图丙):浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用,当物体的下表面与容器底部(或河床等)紧密接触时,液体对它没有向上的压力,即F向上 = 0N,这时物体不受浮力的作用,如插入河床中的木桩、桥墩等。
1.【结合作图考查浮力的方向】(2025·湖南长沙·一模)重10N的物体悬浮在液体中,其重心为O,请画出物体受到的重力和浮力的示意图。
【答案】
【详解】由题意可知,该物体重力为10N,漂浮在水面上静止不动,根据物体的浮沉条件可知,浮力大小等于重力大小,浮力为10N,两力的作用点都在物体的重心,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,两力示意图如下所示:
2.【教材素材链接】(2025·湖南娄底·一模)为丰富人民文旅生活,提高群众凝聚力,我市各地在端午节前后开展了龙舟大赛活动,如图所示,下列说法正确的是( )
A.观众能从不同角度看到龙舟赛况是镜面反射的缘故
B.龙舟前进过程中受浮力作用
C.击鼓越快,鼓声传播越快
D.龙舟前进的动力的施力物体是人
【答案】B
【详解】A.观众能从不同角度看到龙舟赛况是龙舟反射的光射向各个方向,发生的漫反射,故A错误;
B.龙舟前进过程中,漂浮在水面上,受浮力作用,故B正确;
C.击鼓越快,鼓面振动越快,鼓面振动发出的声音的音调较高,同一介质中,同一温度下,声音的传播速度不变,则鼓声传播不变,故C错误;
D.龙舟前进的动力的施力物体是水,龙舟对水施加力的同时,也受到水的力的作用,龙舟在水的力的作用下,前进,故D错误。
故选B。
考点2 阿基米德原理
1.内容
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式
F浮 = G排 = m排g = ρ液gV排。由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只和液体密度、排开液体的体积有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
3.适用条件
液体(或气体)。
4.对阿基米德原理的理解
示意图
浸在的意思
全部浸入(即浸没)
部分浸入
V排图
浮力
F浮=G排=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
注意
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。
5.船体的排水量
排水量是指船舶按设计要求装满货物(满载)时排开水的质量。单位为t。已知船舶的排水量,则可以利用阿基米德原理计算船舶满载时所受到的浮力:F浮 = G排 = m排g。
6.浮力的四种计算方法
方法
图示及公式
适用范围及注意事项
压力差法
已知形状规则的物体:①上、下表面的压强及上、下表面积;②上、下表面所受的压力
注:以上两个条件只需满足其中任一条即可
称重法
适用于在液体中下沉的物体,已知物体的重力及在液体中物体受到向上的拉力
阿基米德原理法
普遍适用的浮力计算法:
在已知物体排开液体的体积和液体的密度时
注:悬浮、沉底时V排=V物;漂浮时V排<V物
平衡法
适用于漂浮或悬浮的物体,已知物体的重力
7.浮力的图像分析
8.台秤测浮力模型
1.(2025·湖南岳阳·二模)金属块重10N,悬挂在弹簧测力计上。当金属块完全浸没于水中(且金属块不与盛水容器接触)时,其所受浮力的方向为 。弹簧测力计的读数为8N,此时金属块受到的浮力是 N。如果把金属块全部浸没在酒精中,金属块受到的浮力是 N。(、)
【答案】 竖直向上 2 1.6
【详解】[1][2]金属块浸没在水中时,其所受浮力的方向为竖直向上,金属块受到的浮力是
[3]金属块的体积等于金属块排开水的体积
如果把金属块全部浸没在酒精中,金属块受到的浮力是
2.(2025·湖南长沙·三模)如图甲所示,足够高的柱形容器中装有3kg的水,柱形物体的底面积为100cm2,用弹簧测力计吊着柱形物体从空中匀速下降到容器中(物体始终未与容器底接触)。物体下降过程中,弹簧测力计示数F随物体下降高度h的关系如图乙所示。(g取,)求:
(1)物体的质量;
(2)物体浸没时受到的浮力;
(3)物体浸没后水对容器底部的压强。
【答案】(1)2.7kg
(2)15N
(3)3×103Pa
【详解】(1)弹簧测力计吊着柱形物体从空中匀速下降,没有接触水时,如图乙到容器中物体的重力
物体的质量
(2)物体完全浸没在水中时受到的浮力大小不变。由弹簧测力计示数F随物体下降高度h的关系如图乙所示,可知物体完全浸没在水中时受到的浮力
(3)物体完全浸没在水中时,物体的体积等于排开液体的体
物体的高度
由图乙知物体接触水后,继续下降5cm浸没,物体浸没后水增加的深度为
物体浸没后水即,故
解得
物体没有接触水前,柱形容器中装有3kg水的高度
物体浸没后水的总深
故物体浸没后水对容器底部的压强
考点3 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件及判断
状态
浮沉条件
特点
浮力和物体重力比较
物体密度和液体密度比较
上浮
F浮>G
ρ液>ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用
下沉
F浮<G
ρ液<ρ物
悬浮
F浮=G
ρ液=ρ物
可以停留在液体的任何深度处(V物=V排)
处于静态,受平衡力作用
漂浮
F浮=G
ρ液>ρ物
是“上浮”过程的最终状态(V物>V排)
沉底
F浮<G
(F浮+F支=G)
ρ液<ρ物
是“下沉”过程的最终状态(V物=V排)
2.漂浮问题的几个规律
①同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
②同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
③漂浮物体浸入液体的体积与它总体积的比值等于物体密度与液体密度的比值,即
3.漂浮的计算
4.浮力常见模型分析
①如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待它们静止后,三个容器内的水面高度相同。
三个物体的密度ρA、ρB、ρC的大小关系
ρA<ρB<ρC
物块排开水的体积VA排,VB排,VC排的大小关系
VA排<VB排<VC排
物块所受的浮力FA、FB、FC的大小关系
FA<FB<FC
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲=p乙=p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙=F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
=<
容器对桌面的压强、、的大小关系
=<
②将A、B、C三个完全相同的物块分别放入装有甲、乙、丙三种液体的相同容器中,所处状态如图所示,此时液面相平。
三容器中液体密度ρ甲、ρ乙、ρ丙的大小关系
ρ甲>ρ乙>ρ丙
物块排开水的体积VA排,VB排,VC排的大小关系
VA排<VB排=VC排
物块所受的浮力FA、FB、FC的大小关系
FA=FB>FC
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲>p乙>p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲>F乙>F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
>>
容器对桌面的压强、、的大小关系
>>
③相同的容器装入相同质量的水,将A、B物块按以下三种方式放入
物块排开水的体积V排甲,V排乙,V排丙的大小关系
V排甲=V排乙>V排丙
三个容器的液体深度h甲、h乙、h丙的大小关系
h甲=h乙>h丙
物块所受的浮力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙>F丙
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲=p乙>p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙>F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
==
容器对桌面的压强、、的大小关系
==
④把一块橡皮泥捏成实心球状,轻轻放到烧杯内的水面上,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,再把它捏成碗状,轻轻放到该烧杯内的水面上,橡皮泥漂浮在水面上,如图所示
橡皮泥所受重力、的大小关系
橡皮泥排开水的体积、的大小关系
液面上升的深度、的大小关系
橡皮泥所受的浮力、的大小关系
液体对容器底部的压强p甲、p乙的大小关系
p甲>p乙
液体对容器底部的压力F甲、F乙的大小关系
F甲>F乙
容器对桌面的压力、的大小关系
=
容器对桌面的压强、的大小关系
=
5.浮力的应用
轮船:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,如轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上,同一条轮船在不同密度的水中(如江水、海水)所受的浮力不变。
潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身的重力来实现的。
气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),通过改变排开空气的体积(也是自身的体积)即可实现升降。
密度计:是利用物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的(F浮=G),在被测液体中处于漂浮状态,浸入液体的体积越大,液体密度越小。
1.(2025·湖南衡阳·模拟预测)将水平桌面上的甲、乙两只外形、质量和容积均相同的塑料杯中都装满水,把两个体积相同的实心小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中小球的密度大
B.两小球受到的浮力一样大
C.乙杯底部受到水的压强小
D.两杯对桌面的压力一样大
【答案】D
【详解】AB.两个小球的体积相同,由图可知,乙中小球排开的水的体积大,根据阿基米德原理可知,乙中小球受到的浮力大;甲中小球漂浮,受到的浮力等于自身的重力;乙杯中小球悬浮,受到的浮力等于自身的重力,由于乙杯中小球受到的浮力大,所以乙杯中小球的重力大,根据可知,乙杯中小球的质量大,甲杯中小球的质量小,由于两球的体积相同,由得甲杯中小球的密度小,故AB不符合题意;
C.容器中液面相平,根据知甲、乙杯底部受到水的压强相等,故C不符合题意;
D.根据阿基米德原理和物体浮沉条件可知
杯子对桌面的压力等于杯子、杯内水和小球的总重力,所以两杯对水平桌面的压力,
由图可知
故甲杯对水平桌面的压力等于乙杯对水平桌面的压力,故D符合题意。
故选D。
2.(2025·湖南张家界·模拟预测)小雅在买早餐时,发现用发面做的油饼刚入油锅时会先沉底,过一会儿又漂在油面上,下列相关说法正确的是( )
A.油饼下沉时所受的浮力等于重力
B.油饼浸没在油锅膨胀的过程中,油饼所受的浮力不变
C.油饼上浮时所受的浮力等于排开油的重力
D.油饼漂浮在油锅表面时,油饼所受浮力大于油饼的重力
【答案】C
【详解】A.根据物体浮沉条件可知,油饼下沉时所受的浮力小于重力,故A错误;
B.浸没时排开液体的体积等于物体体积,在油饼膨胀的过程中体积变大,排开液体液体的体积变大,根据可知,浮力会变大,B错误;
C.根据阿基米德原理可知,油饼上浮时所受的浮力等于排开油的重力,故C正确;
D.根据物体浮沉条件可知,油饼漂浮在油锅表面时,油饼所受浮力等于油饼的重力,故D错误。
故选C。
3.【结合凸透镜成像特点考查】(2025·湖南怀化·二模)长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。
【答案】 变小 大于
【详解】[1]根据密度公式,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,而空气质量不变,所以气球内空气密度变小。
[2]根据物体的浮沉条件可知,当浮力大于自身重力时,物体上浮,故气球上升。
4.(2025·湖南怀化·二模)如图所示,不吸水的实心正方体A平放在足够高的薄壁柱形容器底部,已知A的质量为600g,边长为10cm,g取。则正方体A所受的重力大小为 N,A对容器底部的压强为 Pa;向容器中缓慢注入1kg水,此时水对容器底的压强为500Pa,若向容器中再注入2kg水,则此时水对容器底的压强为 Pa。
【答案】 6 600 1200
【详解】[1]A所受的重力
[2]A对容器底部的压力等于A的重力,即
受力面积等于A的底面积,即
A对容器底部的压强
[3]向容器中缓慢注入1kg水,此时水对容器底的压强为500Pa,则水的深度
A的密度
小于水的密度,则A浸入水中时,若A刚好漂浮,则A受到的浮力等于它的重力,即
A排开水的体积至少为
A浸入水中的深度至少为
由于,故A不能漂浮,处于沉底状态,
水的体积
则容器的底面积
再注入2kg的水,A将漂浮,所受浮力,即排开水的重力等于A的重力,此时水的重力
水对容器底的压力等于水和A的总重力,即
此时水对容器底的压强
5.(2025·湖南湘西·二模)在南美洲的湖泊中生长着一种巨大的莲叶叫王莲。它的叶子特别大,有的直径可达3m以上,而且叶面光滑,叶缘上卷,像一只浮在水面上的翠绿的大玉盘(如图所示)。成年人的质量一般约为60kg,双脚站立时与地面的接触面积约为。王莲叶直径为2m,边缘卷边高20cm。硬质泡沫板直径,质量约为3kg,王莲叶片要托起这样的人,必须保证叶片不能破裂,已知叶片能承受的最大压强是。(取,取)请问:
(1)人能否直接站在王莲叶片上,为什么?
(2)人借助泡沫站立在王莲叶片上是否安全,为什么?
(3)人通过泡沫板站在莲叶上,只考虑受压部分向下浸入水中,且浸入水中深度最大为边缘卷边高度的,即5cm,该王莲叶片是否能托起这样的成年人?
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
【详解】(1)成年人的质量一般约为60kg,重力
根据水平面上的压力等于重力,则人直接站在叶片时对叶片的压强
因为,所以人不能直接站在叶片上。
(2)根据圆的面积公式知,泡沫板的面积
泡沫板的重力
人借助泡沫板站立时对叶片的压强
因为,所以人是安全的;
(3)设可托起人体的质量为M,则根据平衡条件知,浮力等于重力,即,其中
解得
可托起人体的质量M大于60kg,说明该叶片能托起质量为60kg的成年人。
实验1:探究浮力的大小跟哪些因素有关
考点剖析
(1)本实验测量浮力大小的原理是F浮=G - F拉;实验前要对弹簧测力计在竖直(选填“竖直”或“水平”)方向调零。实验时若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,则会使浮力测量偏大。
(2)实验时,烧杯中的水要“适量”,水“适量”的标准是C。
A.水的体积至少和物体的体积一样
B.物体一半的体积能浸在水中即可
C.能浸没物体,且物体没有接触到烧杯的底部
(3)根据图甲、丙可知,物块完全浸没在水中时受到的浮力为2N,方向为竖直向上。
(4)比较图中丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(5)比较图中甲、丁、戊,说明浮力的大小与液体密度有关,可以得出结论:物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体所受的浮力越大。
(6) 比较图中的甲、乙、丙,说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。得出结论:同一种液体中,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力就越大。
实验方法:控制变量法。
(7)在探究过程中,要沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器的底部和侧壁接触。
(8)下列能正确反映物块下表面刚好接触水面到图D位置时,弹簧测力计的示数F与物块下表面到水面距离h关系的图象是B,物块所受浮力大小与其下表面到水面距离h关系的图象是D。(均选填字母)
(9)通过图中提供的数据,可求出物块浸没在盐水中所受浮力为2.2N,铜块的密度为1.5×103kg/m³,盐水的密度为1.1×103kg/m³.(p水=1.0×10³kg/m³,g取10 N/kg)
抢分秘籍
①物体的密度快速计算:由,可得。
②盐水的密度快速计算:由,可得。
实验2:实验验证阿基米德原理
考点剖析
(1)倒入溢水杯中的水,水面必须与溢水口恰好相平,若溢水杯中水未装满,会导致测出的小石块排开的水的重力偏小,即F浮>(选填“>”“<”或“=”)G排。
(2)为减小实验误差,最合理的实验顺序是BACD。本实验为避免因沾水而使测得的小石块重、空桶重偏大,并且避免重复更换物体,应先测空桶重,再测小石块重,测量顺序不能颠倒。
(3)物体受到的浮力F浮=F1-F3=1.1N,物体排开水的重力G排=F4-F2=1.0N,出现此误差的原因可能为溢水杯未装满水(或在步骤C中物体下放过程中触底)。为寻求普遍规律,本实验应换用不同的小石块或液体多次进行实验,当满足F1-F3=F4-F2时,则可以验证阿基米德原理。
(4)石块未完全浸没对实验结果没有影响,溢水杯如果未装满对实验结果有影响。
(5)实验改进:如图乙所示,将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积变大,比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFB=ΔFA,从而证明了F浮=G排。
(6)得出结论:小石块受到的浮力等于它排开水的重力。
实验3:浮力法测密度
类型①利用弹簧测力计测量密度
例1:小明用弹簧测力计测固体和液体密度的示意图如图所示.
实验步骤
(1)用细线系住物块,用调整好的弹簧测力计测得物块的重力为G,如图甲。
(2)用弹簧测力计悬挂着物块,将其浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为F1,如图乙。
(3)擦干物体,用弹簧测力计悬挂着物体,将其浸没在待测液体中且不触碰烧杯,此时弹簧测力计的示数为F2,如图丙。
实验结论
(4)物块的密度ρ物= ,待测液体的密度ρ液= (已知水的密度为ρ水,用已知量和测量量表示).
类型②利用电子秤(或天平)测量密度
例2:学校创新实验小组欲测量某矿石的密度,而该矿石形状不规则,无法放入量筒,故选用水、烧杯、天平(带砝码和镊子)、细线、铁架台等器材进行实验,主要过程如下:
实验过程
(1)将天平放置在水平桌面上,把游码拨至标尺的零刻度线处,并调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)将装有适量水的烧杯放入天平的左盘,先估计烧杯和水的质量,然后用镊子往天平的右盘从大到小(选填“从小到大”或“从大到小”)试加砝码,并移动游码,直至天平平衡,这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示,则烧杯和水的总质量为124g.
(3)如图乙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g,则矿石的体积为2×10-5m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)
(4)如图丙所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g,则矿石的密度为2.5×103kg/m3。
例3:小明利用金属块、电子秤、烧杯各一个,进行实验探究,实验过程如图所示.
实验过程
(1)该电子秤是测量质量的工具.
(2)图乙水对容器底的压强比图甲的大(选填“大”或“小”).
(3)金属块的质量为54g,金属块浸没在冷水中时受到的浮力为0.2N,金属块的密度为2.7×103kg/m3。
(4)图丁比图丙电子秤示数小的原因是C(选填字母).
A.金属块浸入热水中的深度小
B.金属块在热水中体积变大
C.热水的密度比冷水的密度小
类型③利用量筒测量密度
例4:受“曹冲称象”的启发,小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水(密度为ρ水)、油性笔等,测量小玻璃珠的密度,如图所示.实验步骤如下(请将步骤④补充完整):
实验操作
①如图甲,取一定数量的小玻璃珠放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;
②如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积V1;
③如图丙,取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中,记下小玻璃珠和水的总体积V2;
④如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3.
实验结论
完成下列填空(选用V1、V2、V3和ρ水表示以下物理量):
(1)小玻璃珠的总体积为V=V2-V1。
(2)小玻璃珠的总质量为m=ρ水(V2-V3).
(3)小玻璃珠密度的表达式为ρ= .
(4)在不改变实验方法的前提下,请提出一条提高测量精度的措施:取出碗中所有的小玻璃珠,慢慢放入量筒中时,注意不要溅出水(或量筒读数时,视线要以凹液面为准)(示例:在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗).
类型④利用刻度尺测量密度
例5:小明利用如图所示器材测量液体的密度,实验步骤如下:(已知水的密度为ρ水)
(1)取粗细均匀的木棒,用刻度尺测量其长度h,底部缠上足够的金属丝。
(2)烧杯中装入足够多的水,将木棒放入烧杯内竖直漂浮,用刻度尺测量露出水面的高度Δh1(如图甲).
(3)倒掉烧杯中的水,装人足够多的待测液体,将木棒放入烧杯内,使其竖直漂浮,用刻度尺测量露出液面的高度Δh2(如图乙);液体密度的表达式:ρ= (用已知量和测量量表示).
1.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南湘潭·二模)小湘和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小湘继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关;并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;(选填“准确”或“不准确”)
【答案】(1)0.3
(2)越大
(3) 1.1 准确
【详解】(1)当测力计示数如图甲所示时,测力计的分度值为0.1N,此时的示数为2.4N,浮力为
(2)由甲、乙、丙的数据可知:液体相同,排开液体的体积不同,且浸入的体积越大,拉力越小,说明浮力越大,故得出:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(3)[1]物块浸没在水中的浮力为
根据可知,物体的体积为
物体浸没在盐水中的浮力为
根据,可得盐水的密度为
[2]若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,测量的重力和拉力都偏大,但浮力是两次示数的差值,这是准确的,对测量的浮力和体积都没有影响,则算出的盐水密度是准确的。
2.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南长沙·二模)在探究浮力与排开液体所受重力的大小关系时,同学们利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示的步骤进行实验。
(1)通过分析图中序号为 的实验数据可计算出石块排开水的重力。
(2)分析图中数据,可得出初步结论:浸在水中的物体,所受到的浮力大小 它排开的水所受的重力大小。
(3)接着,同学们又改变了物体浸入程度,再次比较物体所受浮力与当前排开液体重力的关系,以及换用不同的物体和液体,进行了多次实验,这样做的目的是______。
A.得到普遍规律 B.减小误差
(4)若将③步骤中的溢水杯和小桶一起放在同一台秤上进行实验,实验过程操作规范,无液体溅出,则在石块逐渐浸入水中时,台秤示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)①④
(2)等于
(3)A
(4)不变
【详解】(1)水与桶的总重力与桶的重力之差即为物体排开水的重力,由图中①④两个步骤可以测出。
(2)由图中②③可知,石块的重力是G石=3.4N,石块浸没在水中时测力计的示数F示=2.0N,由称重法知,石块受到的浮力大小F浮=G石-F示=3.4N-2.0N=1.4N
石块排开水的重力G排=G桶和水-F桶=2.6N-1.2N=1.4N
故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开水的重力,即F浮=G排。
(3)通过一次实验得出结论具有偶然性,改变物体浸入程度,再次比较物体所受浮力与当前排开液体重力的关系,以及换用不同的物体和液体,进行多次实验的目的是为了得到普遍规律,故选A。
(4)设溢水杯的重力为G杯,杯中水的重力为G水,小桶重为G桶,石块未浸入水中时台秤示数为F=G杯+G水+G桶,石块浸没在水中静止时,台秤示数为F'=G杯+G水+G桶+G石-F示,而G石-F示=F浮,故台秤的示数变大。
3.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南湘潭·一模)实验小组的同学用天平、量筒、烧杯、水、弹簧测力计等器材测量金属块和食用油的密度。
(1)将天平放在水平实验台上并将游码归零后,调节平衡螺母使天平横梁平衡;用调节好的天平测量待测金属块的质量,天平平衡时,右盘中所用的砝码和游码位置如图所示,可知金属块的质量m= g;
(2)接着将该物体放到盛有70mL水的量筒中,如图所示,测出金属块的体积,则金属块的密度ρ= kg/m3;
(3)另一组同学利用弹簧测力计和已知密度为的金属块测量食用油的密度:
①先用细线将金属块悬挂在弹簧测力计下端的挂钩上,测出金属块的重力G;
②再将悬挂的金属块完全浸没在食用油中,读出此时弹簧测力计的示数F;则食用油的密度ρ油= (用ρ、G、F表示)。
【答案】(1)27
(2)2.7×103
(3)
【详解】(1)由图知砝码总质量为25g,标尺的分度值为0.2g,游码在标尺上读数为2g,金属块的质量为
(2)金属块的体积可以通过量筒中水位的上升量来测量,金属块和水的总体积为80mL,原先水有70mL,则金属块的体积为
金属块的密度为
(3)根据阿基米德原理,金属块在食用油中受到的浮力等于其排开食用油的重力。则
金属块的体积为
将V代入浮力公式可得
解得食用油的密度为
1.(2025·湖南长沙·三模)以下有关浮力和压强的判断正确的是( )
A.图a中,航空母舰上的舰载机起飞后,航空母舰依旧漂浮,浮力不变
B.图b中,若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会变大
C.图c中,同一支密度计测液体密度,液体的密度越大,密度计受到的浮力就越大
D.图d中,自制气压计能准确测出此时的大气压强的数值
【答案】B
【详解】A.航空母舰漂浮在水面上,浮力等于总重力,航空母舰上的舰载机起飞后,总重力变小,浮力变小,故A错误;
B.若换用密度比水银小的液体做实验,外界大气压强不变,由可知,大气压能支持液柱的高度会变大,故B正确;
C.密度计漂浮在液面上,浮力等于密度计的重力,同一支密度计测液体密度,密度计的重力相同,浮力相同,故C错误;
D.自制气压计不能准确测出此时的大气压强的数值,只能粗略的显示气压的增大和减小,故D错误。
故选B。
2.(2025·湖南长沙·三模)中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。对于如图所示的“国之重器”的分析,其中正确的是( )
A.甲图,AS700飞艇中通常充入密度小于空气密度的氦气
B.乙图,093型核潜艇浸没在水中下潜过程中,受到的压强和浮力都变大
C.丙图,C919客机升空时,机翼上方空气的流速大,压强小
D.丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞前后,航母受到的浮力大小不变
【答案】A
【详解】A.AS700飞艇中充入气体的密度小于空气的密度时,才能漂浮起来,故A正确;
B.093型核潜艇浸没在水中下潜过程中,排开水的体积不变,由阿基米德原理知道,受到的浮力不变,由p=ρgh知道,下潜深度增加,潜艇受到水的压强变大,故B错误;
C.由于流体流速越大的位置,压强越小,故C919客机升空时,机翼上方空气的流速大、压强小,故C错误;
D.舰载机起飞后,航母的总重力变小,浮力变小,排开水的体积变小,故D错误。
故选A。
3.(2025·湖南长沙·三模)物竞天择,适者生存,植物进化出很多巧妙的生存技能,其中蕴含着丰富的物理知识,下列说法错误的是( )
A.蒲公英的种子御风远行——风对蒲公英种子做了功
B.“沙漠之舟”骆驼具有宽大的脚掌——可以减小骆驼对沙漠的压强
C.绿豆种子成熟后果皮崩裂能将种子弹开——因为果皮具有弹性势能
D.睡莲种子因包裹空气泡在水面漂流,空气泡消失后种子沉底——种子密度小于水
【答案】D
【详解】A.蒲公英的种子御风远行,风对种子有力的作用,种子在力的方向上通过一定的距离,风对蒲公英种子做了功,故A正确,不符合题意;
B.骆驼具有宽大的脚掌,宽大的脚掌在对地面的压力一定时,增大了受力面积,从而减小了骆驼对沙漠的压强,故B正确,不符合题意;
C.绿豆种子成熟后果皮崩裂能将种子弹开,果皮的弹性势能转化为种子的动能,故C正确,不符合题意;
D.空气泡消失后种子沉底,因为种子的密度大于水的密度,故D错误,符合题意。
故选D。
4.(2025·湖南娄底·模拟预测)某薄壁玻璃管粗细均匀、一端开口。早晨在室外将该玻璃管开口向下竖直缓慢插入盛水容器中,玻璃管内封闭了一段空气柱,如图所示,放手后玻璃管在某位置保持漂浮状态,玻璃管露出水面的长度为1.0cm。中午时,由于管内空气升温膨胀,玻璃管内封闭的空气柱的长度增加了1.5cm,关于这一过程中,下列说法正确的是( )
A.玻璃管所受浮力增大 B.容器底部受水的压强增大
C.玻璃管内水面下降 D.玻璃管露出水面长度增加1.5cm
【答案】D
【详解】A.因为玻璃管始终漂浮,根据漂浮条件,浮力等于重力,玻璃管的重力不变,所以玻璃管所受浮力不变,故A错误;
B.玻璃管内空气柱膨胀前后,玻璃管所受浮力不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,玻璃管排开液体的体积不变,则液体的深度不变,根据液体压强公式p=ρgh可知,容器底部受水的压强不变,故B错误;
CD.早晨和中午时玻璃管(含管内空气)均在水中漂浮,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,玻璃管排开水的体积相同,那么容器中水的液面位置保持不变,容器内水面以下玻璃管内的空气柱长度相同,则玻璃管内水面不变;结合题意可知玻璃管内封闭的空气柱的增加的长度就是玻璃管露出水面增加的长度,所以玻璃管露出水面长度增加1.5cm。故D正确,C错误。
故选D。
5.(2025·湖南长沙·一模)以下关于浮力和压强的知识中正确的是 ( )
A. 向空的热气球中充入热空气,是通过减小重力的方法来实现上浮的
B. 飞机机翼上凸下平的形状,利用了流速越大压强越大的规律
C. 配制适当密度的盐水进行选种,沉底的是次种
D. “奋斗者”号潜水器缓慢露出水面的过程中,受到的浮力变小
【答案】D
【详解】A.由题意可知,随着热空气的充入,热气球的体积增大,排开空气的体积增大,根据阿基米德原理及物体的浮沉条件可知,当所受浮力大于物重时,气球上浮,所以热气球是通过增大浮力的方法来实现上浮的,故A错误;
B.飞机机翼采取上凸下平的形状,使机翼上部的空气流速大压强小,下部的空气流速小压强大,从而在机翼上产生向上的升力,故B错误;
C.配制适当密度的盐水进行选种时,次种因密度小于水的密度而漂浮在水面上,所以漂浮在水面上的是次种,故C错误;
D.在“奋斗者”号潜水器缓慢露出水面的过程中,潜水器排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知,潜水器所受浮力变小,故D正确。
故选D。
6.(2025·湖南邵阳·二模)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示。下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力大
C.向杯中加盐水后,甲可能上浮
D.向杯中加盐水后,乙可能下沉
【答案】C
【详解】A.若甲、乙体积相等,乙排开液体的体积小,根据公式可知,乙受到的浮力比甲小,故A错误;
B.若甲、乙质量相等,由G=mg可知,甲、乙重力相等,乙漂浮,浮力等于重力,甲沉底,浮力小于重力,则甲受到的浮力小,故B错误;
C.向杯中加盐水后,液体密度增大,由可知,甲受到的浮力增大,当浮力大于重力时,甲会上浮,故C正确;
D.向杯中加盐水后,液体密度增大,由可知,乙受到的浮力增大,乙不会下沉,故D错误。
故选C。
7.(2025·湖南怀化·二模)如图所示是物理兴趣小组同学利用烧瓶、橡胶管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型,通过A管向烧瓶中吸气或吹气,可使烧瓶上浮、下沉或悬浮。不计橡皮管吸气或吹气时发生的形变,潜水艇模型始终未露出水面。下列说法正确的是( )
A.从A端向瓶内吹气,可以增大潜水艇模型受到的浮力
B.从A端向瓶内吹气,可以增大潜水艇模型受到的重力
C.从A端向瓶外吸气,可以减小潜水艇模型受到的浮力
D.从A端向瓶外吸气,可以增大潜水艇模型受到的重力
【答案】D
【详解】AB.从A端往烧瓶中吹气,一部分液体从烧瓶内被气压排出,自身重减小,但露出液面前排开液体的体积不变、浮力不变,故AB错误;
CD.从A端向瓶外吸气。一部分气体被吸走,液体进入瓶内,自身重力增大,但露出液面前排开液体的体积不变、浮力不变,故C错误,D正确。
故选D。
8.(2025·湖南岳阳·一模)如图,大国重器“南鲲号”是世界第一座漂浮式波浪能发电装置,其质量约为它可通过向水箱注水使自身沉入大海,以抵御超强台风。下列关于“南鲲号”说法正确的是( )
A.漂浮时受到的浮力约为6×106N
B.从长江驶入大海的过程中,浮力变大
C.通过向水箱注水使自身沉入大海,浮力不变
D.沉入大海是通过改变自身重力来实现的
【答案】D
【详解】A.“南鲲号”质量m = 6×103t = 6×106kg
漂浮时浮力等于重力,F浮=G = mg = 6×106kg×10N/kg = 6×107N
故A错误。
B.从长江驶入大海,“南鲲号”始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,浮力不变。故B错误。
C.向水箱注水使自身沉入大海,排开液体体积变大,液体密度不变,根据,浮力变大。故C错误。
D.向水箱注水,自身重力增大,当重力大于浮力时下沉,是通过改变自身重力实现沉入大海。故D正确。
故选D 。
9.(2025·湖南永州·二模)如图是某校科技节中同学们自制的潜水艇模型,已知潜水艇模型的体积为,且不计软管对模型的影响。将潜水艇模型放入水中时,模型处于漂浮状态,此时模型所受浮力 模型总重力;当模型从图示位置下沉至浸没时模型受到的浮力大小将 ,此时模型受到的浮力为 N。(,)
【答案】 等于 变大 8
【详解】[1]根据浮与沉的条件可知,当潜水艇模型处于漂浮状态时,所受到的浮力等于其总重力。
[2]当模型从图示位置下沉至浸没时,排开水的体积越来越大,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,模型受到的浮力大小将变大。
[3]已知潜水艇模型的体积为,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,该潜水艇模型浸没时受到的浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×800×10-6m3×10N/kg=8N
10.(2025·湖南长沙·二模)小华想制作一条简易小船,身边只有一块材质均匀质量为2000g、各边长分别为20cm、10cm、5cm的长方体,该长方体的密度为 kg/m3,小华将其平放在水平桌面上,桌面受到的最大压强为 Pa,若将其放入盛有足够多水的容器中,松手后会下沉,于是小华决定采用空心的办法进行制作,挖出材料的体积至少 cm3,才能保证“小船”装载0.5kg的物体时不下沉。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 2000 4000 750
【详解】[1]长方体的质量为m=2000g=2kg
体积为V=20cm×10cm×5cm=1000cm3=0.001m3
密度
[2]压强大小与压力和受力面积有关,压强最大时,受力面积最小,则最小受力面积为S=10cm×5cm=50cm2=0.005m2
将长方体平放在水平桌面上,压力等于其重力,即F=G=mg=2kg×10N/kg=20N
则桌面受到的最大压强为
[3]挖槽部分后不下沉,即漂浮,浮力等于重力,根据阿基米德原理可知F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N
根据总重力等于浮力,结合G=mg=ρVg可得2×103kg/m3×10N/kg×(0.001m3-V)+0.5kg×10N/kg=10N
解得V=0.00075m3=750cm3
11.(2025·湖南·三模)水平桌面上有一质量为1kg的薄壁柱形容器,容器底面积为0.02m2,另有一个质量为4kg的圆柱体甲,甲的底面积是0.01m2。容器中盛有水,将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器底对水平桌面的压强p容、水对容器底部的压强p水的部分数据,如下表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
甲放入前
甲放入后
容器对桌面的压强p容(Pa)
5000
水对容器底的压强p水(Pa)
3000
3000
(1)圆柱体甲放入容器前,水的深度为 m;
(2)圆柱体甲放入容器前,容器对桌面的压强为 Pa;
(3)圆柱体甲的密度为 kg/m3。
【答案】(1)0.3
(2)3500
(3)
【详解】(1)由表格中的信息可知,甲放入前水对容器底部的压强是,甲放入后水对容器底部的压强还是,说明甲在放入之前容器中的水就是满的。容器中水的深度应该是
(2)圆柱体放入容器前,容器中水的体积
水的质量
水和容器总质量
水和容器总的重力
甲放入前容器对桌面的压力
甲放入前容器对桌面的压强
(3)把甲放入容器后,容器对桌面的压强变成
此时容器对桌面的压力为
甲放入容器后,容器对桌面的压力变化量
甲的重力
由于容器中开始水就是满的,所以当把甲放入容器中时,甲排开的水就会全部溢出,满足关系
甲排开的水的重力
根据阿基米德原理,可以知道此时甲所受的浮力
由于此时甲所受的浮力小于重力,所以甲在水中处于沉底的状态,根据求出甲排开水的体积
甲浸在水中部分的高度
由于容器中水的深度是0.3m,甲在水中处于沉底状态,甲浸在水中部分的高度是0.1m,由此可知,甲的高度就是0.1m,甲在水中处于浸没状态,甲的体积就等于它排开的水的体积
圆柱体甲的密度
12.(2025·湖南株洲·模拟预测)如图所示,水平桌面上有底面积为150cm2、高25cm的轻质柱形容器,底部放置密度为0.5g/cm3、边长为10cm的正方体A。在距离水平桌面高30cm的天花板上通过一长为5cm的细线悬挂重为6N,边长为5cm的正方体B,且B在A的正上方。缓慢向容器中加水,当A刚刚漂浮时,水对容器底部的压强为 Pa。继续向容器中加水,当细绳拉力刚好为 时,A底部受到的液体压力为 N。
【答案】 500 0 14
【解析】【小题1】[1]正方体A的边长为10cm,体积为
正方体A的质量由可得
正方体A的重力大小为
当A恰好漂浮时,根据漂浮的条件可知此时A受到的浮力
由阿基米德原理可得,此时A排开水的体积
A浸在水中的深度
由题意可知,此时水的深度
此时容器底部所受水的压强
[2][3]当细绳拉力为0时,A、B整体处于漂浮,浮力等于总重力,所以此时的浮力为
根据阿基米德原理知,A、B作为整体,共排开水的体积
说明A已完全浸没,故B排开水的体积
根据体积公式可知,B浸入水中的深度为
此时A底部到水面的距离
根据液体的压强公式可知,A底部受到水的压强大小
由可得,水对A的底部的压力
13.(2025·湖南常德·模拟预测)近年来,我国航空航海技术水平不断攀升,甲图和乙图是说明流体流速对压强影响的模型图,其中 图是飞机升力产生的示意图。丙图是用轻质薄壁的塑料瓶、透明胶带、铁质螺母和塑料软管制作潜水艇模型。潜水艇模型通过改变 来实现浮与沉,因此模型需要选择质量合适的铁螺母作为配重粘在瓶外壁。如果塑料瓶的容积为V,水的密度为,铁的密度为,要让瓶内有一半水时,潜水艇恰能在水中悬浮。如果忽略瓶子塑料、胶带和进排气软管的质量与体积,则所选螺母质量的表达式为m= 。
【答案】 甲 自身重力
【详解】[1]飞机的机翼设计为上凸下平的形状。当空气流过机翼时,上方的空气流速大,根据流体流速越大压强越小的原理,上方压强小;下方空气流速小,压强大。这样就会产生一个向上的压强差,从而形成升力。甲图中模型的形状符合机翼上凸下平的特点,能产生向上的升力。
[2]潜水艇的工作原理是通过改变自身的重力来实现上浮和下沉的。潜水艇有多个水舱,当向水舱中注水时,潜水艇的重力增大,当重力大于浮力时,潜水艇下沉;当排出水舱中的水时,潜水艇的重力减小,当重力小于浮力时,潜水艇上浮。
[3]螺母的质量为m,根据密度公式得,螺母的体积为
螺母受到的浮力为
塑料瓶受到的浮力
塑料瓶内水的重力
塑料瓶是轻质薄壁,潜水艇恰能在水中悬浮,
即,解得,
14.(2025·湖南衡阳·二模)把一重为,体积为的塑料盒(已密封好)放入装着水的甲容器中,静止时如图甲所示;将该塑料盒倒过来放入装着酒精的乙容器中,静止时如图乙所示。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
(1)求塑料盒静止在甲容器时排开水的体积是 m3。
(2)塑料盒浸入酒精的体积 它浸入水的体积;(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
(3)往塑料盒中放入一铁块,盖好盖子,再次放进乙容器中。如图丙所示,塑料盒刚好能完全浸没在酒精中并处于静止状态,求铁块的重力是 N。
【答案】(1)2×10-4
(2)大于
(3)1.2
【详解】(1)由于塑料盒漂浮在水中,所以F浮1=G盒=2N
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,可知排开水的体积为
(2)由于塑料盒在水中和酒精中都处于漂浮状态,所以浮力都等于塑料盒的重力,故塑料盒在甲容器中排开水的重力等于它在乙容器中排开酒精的重力。阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力一定时,液体密度越大,则排开液体的体积越小,所以塑料盒浸入酒精的体积大于它浸入水的体积。
(3)由于塑料盒此时完全浸没在酒精中,此时V排=V盒=4×10-4m3
所以塑料盒受到的浮力为F浮2=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=3.2N
由于此时塑料盒漂浮在酒精中,所以G总=F浮2=3.2N
所以铁块的重力为G铁=G总-G盒=3.2N-2N=1.2N
15.(2025·湖南长沙·二模)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,各边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,质量为600g,底面积为300cm2,高为15cm,如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。则A的重力为 N,图甲中A对地面的压强为p1,将A放入B后,B对地面的压强为p2,则p1∶p2= ,将A放入B后,向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小时停止加水,则此时水对容器底部的压力最小为 N。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)
【答案】 3 5∶2 11.25
【详解】[1]A的质量m=300g=03kg,根据重力计算公式G=mg,A的重力GA=mAg=0.3kg×10N/kg=3N
[2]A对地面的压力等于自身的重力,即压力FA=GA=3N
A与地面的受力面积SA=8cm×5cm=40cm²=0.004m²
A单独放置时压强
同理,B的重力GB=mBg=0.6kg×10N/kg=6N
将A放入B后,总压力为
B的底面积为SB=300cm²=0.03m²
压强
因此
[3] A的质量m=300g,A的体积VA=8cm×5cm×10cm=400cm3
A的密度
A的密度小于水的密度,只要水足够多则A能够在水中漂浮。当加水过程中,A刚刚漂浮时,浮力等于重力时,对容器底的压力恰好最小,此时
可得
既然要求对容器底的压力最小,就是要求水的深度尽量浅,故应该A以最大底面积放入B中,这个面积
那么水的深度
那么水对容器底部的压强
水对底的压强
16.(2025·湖南长沙·二模)小青同学在家利用软木材料制作了一个实心货船的模型,他想知道该软木材料的密度,于是在家利用所能找到的工具进行了测量,他将一个长,宽且足够高的透明薄壁长方体水缸灌入深的水,此时水对容器底的压强为 ,再将模型放入水缸中漂浮,如图所示;接着,他将家中找到的若干个相同的长方体金属块逐个轻轻放在模型船上,每放一个测量一次水的深度,最终所有物体都浸没在水中;下表中的数据是他记录的放置金属块的个数与对应的水的深度。根据数据可以计算出一个金属块的重力为 ,该货船模型所使用的软木材料的密度为 。(取,水的密度为)
金属块个数/个
1
2
3
4
水的深度/cm
24.8
26.6
28.1
28.3
【答案】 3.6 0.4
【详解】[1]水对容器底的压强为
[2]根据表格数据可知,增加金属块时,开始水增加的深度比后来大,说明模型船开始漂浮,后来沉底;1至2增加一个金属块,增大的深度为
增大的排开水的体积为
则一个金属块的重力
[3]对比放入第1个前后,船排开水的体积为
船的重力为
根据3至4可知,浸没后增大的体积等于一个金属块的体积,即
全部浸没后,船的体积为
所以该货船模型所使用的软木材料的密度为
17.(2025·湖南·三模)小柯的妈妈购买了一套精致的碗(完全相同),小柯想知道制碗用的材料的密度。他先测得一个空碗的质量为100g,则一个空碗的重力为 N。他又找来一个底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面的中央,并倒入足够多的水,把3个空碗叠在一起轻轻平放入容器的水中时,它们漂浮在水面上,容器对桌面的压强增大了 ;当小柯继续将2个空碗叠放入容器中的空碗中时,最下面的碗沉入水底,其他碗仍然漂浮,液面稳定后,水对容器底部的压强比没放碗时增大了,制碗用的材料的密度为 。(整个过程无水溢出,g取,)
【答案】 1 150
【详解】[1]空碗的质量
空碗的重力
[2] 3个碗的总重力
底面积
容器对桌面压强的增加量
[3]水对容器底的压强增量
对应水位上升
排开水的体积
设沉底碗的体积为V,其它4个漂浮碗,排开水的体积为
则浸没的碗排开的体积为
材料密度
18.(2025·湖南长沙·一模)题图为电子天平改装的密度计,用它可以快速测量固体密度,如图为用该装置测量木块密度的过程示意图。ABCD是一个用不锈钢制作的整体框架,电子天平的压力传感器位于AB柱的正下方,天平的读数只受AB柱压力的影响。甲图:将框架ABCD放置在天平上,天平示数为26.0g;乙图:将方框D浸没在水中,天平示数23.0g;丙图:将木块F放在框架上,天平读数为29.0g。丁图:将木块F放在金属盒D中,木块与D顶部相碰,此时电子天平的示数为19.0g。由以上信息可得:木块F的重力为 N,丁图中物体F所受的浮力为 N,木块F的密度为 g/cm3。(忽略烧杯中水面升降对C杆的浮力影响,g取10N/kg)
【答案】 0.06 0.1 0.6
【详解】[1]根据乙、丙两图,增大的示数等于木块的质量,木块的质量为
木块重力为
[2]根据丙、丁两图,木块向上推动使得框架的压力减小故
解得
[3]木块F浸没排开水的体积与木块的体积相等,则木块的体积为
木块的密度为
19.(2025·湖南株洲·三模)如图甲所示,质量分布均匀且不吸水的柱体A高为80cm,,放在水平面上。足够高的圆柱形容器B的底面积为,装有20cm深的水。若将柱体A水平切去高度为h的部分,并将切去部分竖直缓慢放入圆柱形容器B中,水的深度随切去高度h的变化关系图像如图乙所示。,g取。求:
(1)容器B中的水的质量为 kg。
(2)容器B中未放入柱体A的切去部分时,水对容器B底部的压强。
(3)柱体A的密度。
【答案】(1)6
(2)2000Pa
(3)
【详解】(1)容器B中的水的质量
(2)容器B中未放入柱体A的切去部分时,水对容器B底部的压强
(3)由图乙可知,柱体A水平切去高度为50cm时,水的深度为30cm,此时A切去部分刚好漂浮,根据漂浮条件可知A切去部分所受浮力等于A切去部分的重力
化简并代入数据可得
解得柱体A的密度。
20.(2025·湖南长沙·二模)小丽想知道家里的一个实心工艺品是否为纯铜制成。她找来一个厚薄与质量分布都均匀的方形空盒和一个方形透明水槽,已知空盒的底面积,水槽的底面积。如图甲所示,装有工艺品的空盒在水槽中水平稳定漂浮后,测出和;再将工艺品从空盒中拿出,轻轻放入水中沉底静止后,空盒水平稳定漂浮,如图乙所示,测出和。整个过程中,不考虑工艺品和空盒吸水,且水槽里的水质量不变。
(1)将工艺品从空盒中拿出并放入水中后,空盒所受浮力变 。
(2)如图甲、乙所示,从工艺品静止在空盒中到其全部浸入水槽中,水槽底部所受水的压力变化量为 。
(3)该工艺品的密度为 。
【答案】(1)小 (2) (3)
【详解】(1)当工艺品在空盒中时,空盒和工艺品整体漂浮,浮力等于它们的总重力;将工艺品从空盒中拿出并放入水中后,空盒单独漂浮,此时空盒受到的浮力等于空盒自身的重力,因为总重力减小了(少了工艺品的重力),根据漂浮时浮力等于重力可知,空盒A所受浮力变小。
(2)水的深度变化量
水槽底部受到水的压强变化量,水槽底部所受水的压力变化量
(3)当工艺品在空盒中时,整体漂浮,根据阿基米德原理
当工艺品放入水中,空盒漂浮,此时空盒受到的浮力
工艺品的重力
工艺品的质量
因为,,则
该工艺品的密度为
21.(2025·湖南湘西·二模)古诗云:“白毛浮绿水,红掌拨清波”。在图中做出白鹅在水面上受到的重力和浮力的示意图(图中黑点为白鹅的重心)。
【答案】
【详解】漂浮的物体受到的浮力等于重力,浮力和重力都画在重心上,方向分别竖直向上和竖直向下,如图所示:
22.(2025·湖南益阳·二模)图示是乒乓球放入水中静止时的情景,请画出乒乓球所受的浮力。
【答案】
【详解】浮力的方向始终是竖直向上的(与重力方向相反,且垂直于水面)。从乒乓球的重心开始,沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段,并在箭头附近标上字母,即为其所受浮力的示意图,如图所示:
23.(2025·湖南益阳·二模)如图所示,一个不吸水的圆柱体A,底面积为,A的顶部连接一个体积不计的轻质细杆。一个重5N的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器底面积为,容器足够高。现向容器内注入1kg水,已知,。求:
(1)水对容器底部的压力为 N。
(2)注入水后,容器对水平桌面的压强为多少 ?
(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,当A和水面都静止后A保持竖直姿态,水未溢出,A浸没且A的顶部到水面的距离为5cm,此时水对容器底部的压强为,容器对水平桌面的压强为,已知。通过细杆把A竖直向上提升2cm,并保持静止状态,求此时杆对A的作用力为多少 ?
【答案】(1)10N (2)1500Pa (3)2N或1N
【详解】(1)由重力公式可得水的重力
因为是柱形容器,所以水对容器底部的压力等于水的重力,即水对容器底部的压力为10N。
(2)注入水后,容器对水平桌面的压力F′=G水+G容=10N+5N=15N
由压强公式可得容器对水平桌面的压强
(3)由密度公式变形可得水的体积
则容器内水的深度为
当圆柱体A放入容器中时,A可能漂浮也可能沉底,分情况讨论:
①当A在容器中漂浮时,浸入水中部分的深度记为h1,则A的高度hA=h1+0.05m
A排开水的体积V排=SAh1,根据F浮=GA,GA=F浮=ρ水g SAh1=1×103kg/m3×10N/kg×50×10-4m2×h1=50N/m×h1
水面上升的高度Δh1=V排S容=SAh1×0.01m2=50×10-4m2×h1×0.01m2=0.5h1
水对容器底部的压强为p1=ρ水g(h+Δh1)=ρ水g (0.1m+0.5h1)
容器对水平桌面的压强为,
则
解得h1=0.05m=5cm
把A竖直向上提升L=2cm,水面下降高度为
A浸入水的体积V排1=SA×(h1−L−h1')=50cm2×(5cm−2cm−2cm)=50cm3
A受到的浮力F浮1=ρ水V排1g=1.0×103kg/m3×50×10-6m3×10N/kg=0.5N
A的重力GA=50N/m×h1=50N/m×0.05m=2.5N
此时杆对A的作用力为FA1=GA−F浮1=2.5N−0.5N=2N
②当A在容器中沉底时,由体积关系可知水的体积与圆柱体A的体积之和等于容器的底面积与水的深度的乘积,即VA+V水=S(hA+5cm)
用体积公式展开得50cm2×hA+1000cm3=100cm2×(hA+5cm)
解得hA =10cm,此时水对容器底部的压强p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m+0.05m) =1500Pa
因为,所以
容器对水平桌面的压强
解得GA=6N,圆柱体A的顶部到水面的距离为5cm,把圆柱体A竖直向上提升2cm,故圆柱体A还未露出水面,A排开水的体积V排=SAhA=50cm2×10cm=500cm3
由浮力公式可得A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N
此时圆柱体受到竖直向上的浮力F浮、杆对圆柱体的作用力F和竖直向下的重力GA,并且在这三个力的作用下保持平衡,所以杆对圆柱体的作用力F=GA-F浮=6N-5N=1N
24.(2025·湖南·二模)水平地面有一底面积为400cm²,装有大量水的圆柱形容器(容器壁厚度不计)。将物块A、B置于盛水容器中,物块A为底面积150cm²、高10cm的柱体,物块B为边长10cm、密度的正方体。待稳定后,A有的体积露出水面,B沉底,如图甲所示。小郡现对A物块施加竖直向下的压力F直至A刚好浸没入水中,再用轻质细绳(绳子不可伸长)连接A、B,绳子恰好拉直,如图乙。再缓慢减小压力F,直至F为0。(,)
(1)物块B的质量为 kg;
(2)当B刚好离开容器底部时,小郡对物块A施加的压力F为 N;
(3)从施加F开始至F减小为0的整个过程中,物块A运动的路程为 cm。
【答案】(1)1.3
(2)3
(3)3.75
【详解】(1)已知:物块B为边长10cm、密度的正方体,故物块B的体积为
物块B的质量为
(2)由甲图可知,物块A漂浮,有的体积露出水面,所以
且物块A的体积为
根据阿基米德原理可得,解得:
所以物块A的质量为
已知:小郡现对A物块施加竖直向下的压力F直至A刚好浸没入水中,再用轻质细绳(绳子不可伸长)连接A、B,绳子恰好拉直,如图乙所示;所以可以将物块A与B看成一个整体处理,因绳子不可伸长,所以物块B刚好离开容器底部时,即为小郡对物块A施加的压力F将要减小时,由对物块A与B组成的整体进行受力分析可得:
由题意得A刚好浸没入水中时,整体所受浮力为
物块A与B整体的重力为
所以小郡对物块A施加的压力F为
(3)由甲图可知,物块A单独漂浮时,有的体积露出水面,所以
由题意得,力F减小为0时,物块A与B作为一个整体处于漂浮状态,根据浮沉条件可得此时浮力大小为,所以整体所排开的水的体积为
则此时物块A浸在水中的体积为
则物块A露出水面的高度为
设物块A单独漂浮时上表面距容器底的高度为h1,物块A刚好浸没时上表面距容器底的高度为h2,压力F减小为0,整体漂浮时物块A的上表面距容器底的高度为h3,由题意可得……①
…………②
………③
联立①②两式可得
联立②③两式可得
所以,从施加F开始至F减小为0的整个过程中,物块A运动的路程为
25.(2025·湖南衡阳·一模)如图甲所示,底面积为400cm2的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上,密度为1.5×10³kg/m3的长方体A放置于体积为1000cm3的正方体B上,A、B浸没在水中且正方体B通过不可伸长的细线与容器底部相连。打开阀门K匀速放水,细线对B的拉力F与容器中水的深度h的关系如图乙所示,求:
(1)初始时刻水对容器底部的压强 Pa;物体A浸没时受到浮力 N;
(2)正方体B的重力;
(3)当水面下降到23cm时关闭阀门K,将A从B上取下放入水中并剪断细线,待A、B静止时,水对容器底部的压强。
【答案】(1) 2 (2)5N (3)2225Pa
【详解】(1)[1][2]打开阀门K匀速放水,随着水位的降低,减小,由图可知,初始时刻,水的深度为30cm,所以水对容器底部的压强为
由图乙知,水的深度为28cm时,长方体A的上表面与水面相平;水深度为23cm时,A全部露出水面,正方体B的上表面刚好与液面相平,深度小于23cm后,A部分露出水面,水深28cm,A、B浸没在水中,都受浮力,将A、B看作一个整体,由力平衡知识可得-------①
水深23cm,只有B浸没在水中,受浮力,将A、B看作一个整体,由力平衡知识可得------②
由①-②可得,A受到的浮力。
(2)根据阿基米德原理可得,A的体积为
A的重力为
B浸没时受到的浮力为
将,代入②式可得,解得。
(3)由题意知,B的体积为1000,那么B的边长
那么B的底面积
水深度为23cm时关闭阀门时,正方体B的下表面与容器底的高度为
由于,所以将A从B取下放入水中并剪断细线后,B静止时处于漂浮状态。此时B所受的重力与浮力是一对平衡力,即,所以B排开水的体积为
B浸没在水中的深度为
当液体深度为23cm时关闭阀门,此时液体体积为
容器中水的深度为
水对容器底部的压强为
26.(2025·湖南长沙·二模)从日常生活中,小明注意到了以下与浮力相关的现象:
现象1:木头漂在水面,铁钉沉在水底;
现象2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些;
现象3:用手把空饮料罐按入水中,饮料罐浸入越深,手会感到越吃力。
为了探究浮力大小与哪些因素有关,小明进行了以下五图所示的实验。
(1)实验前,小明根据现象3做出了以下两个猜想,分析图甲、乙、丙、丁可知,猜想 (填序号)正确。
①浮力大小与物体浸入液体的体积有关
②浮力大小与物体浸入液体的深度有关
(2)分析图 可知,浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(3)小明发现已知水的密度,利用此实验还可以直接计算出盐水密度,但是他在操作中不小心让图戊中的金属块接触了容器底部并与容器底有力的作用,此时计算出的盐水密度将会 (选填“偏大”“偏小”或“仍然准确”)。
【答案】(1)① (2)甲、丁、戊(或甲、丙、戊) (3)偏大
【详解】(1)分析图甲、乙、丙知,物体排开水的体积不同,测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,猜想①正确;而丙、丁实验中,浸入液体的深度不同,两实验中,测力计示数相同,由称重法知,两实验中受到的浮力相同,可得猜想②是错误的,故选猜想①。
(2)研究浮力与液体的密度有关,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,可以比较甲、丁、戊三次实验,也可以比较甲、丙、戊三次实验。
(3)如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致F示盐水变小,根据称重法,故F浮盐水变大,由得,盐水的密度,则测量的盐水密度值将偏大。
27.(2025·湖南长沙·二模)小海和小杰在游泳时感觉深水区比浅水区的浮力大,浮力与深度有什么关系?他们一起进行了如下探究:
(1)他们设计了两种方案,为了更精确地测出浸在水中的物体的浮力,你支持方案 ;
(2)他们选定了方案后,依次进行了四次测量(如上图),物体浸没在水中时受到的浮力为 N;
(3)小海比较第一、二、三次实验数据,认为浮力与深度有关,小杰比较第一、三、四次实验数据,认为浮力与深度无关,你支持谁的观点,请说出理由 。
【答案】(1)二 (2)0.5 (3)见解析
【详解】(1)方案一中手持测力计,测力计的示数不稳定,读数不准确,根据两次测量数据计算出的浮力不准确;为了更准确地测量浮力应选用方案二,方案二中测力计固定,示数比较准确,先测出物体在空气中的拉力G,再测出物体浸入水中时的拉力F,计算出浮力比较准确。
(2)由图中第一次测力计的读数可知,物体在空气中约为4.0 N,由第三或第四次测力计的示数可知,物体浸没在水中时测力计的示数为3.5 N,浮力
(3)探究浮力与深度关系时,要控制排开液体的体积和液体密度不变,只改变深度。小海比较的第一、二、三次实验,没有控制排开液体体积相同,得出的结论不准确;小杰比较的第一、三、四次实验,控制了排开液体体积相同,液体密度也相同,能得出浮力与深度无关的正确结论 。
28.(2025·湖南长沙·二模)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据他的实验探究数据,请你回答下列问题:
(1)如图甲,小郡把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想:浮力大小可能与排开水的体积有关,于是他设计了如图乙所示的实验步骤。
(2)图乙B中物体所受浮力 N,分析图A、B、C,说明浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用 两图的装置来探究。
(4)小郡又找来溢水杯和电子秤,他将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用手提着一个铝块,将其缓慢浸入溢水杯中,如图丙所示,从铝块底部入水到浸没的过程,电子秤的读数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 1.6 CD 不变
【详解】(2)[1]设物体的重力为G,根据称重法得,物体浸没在酒精中受到的浮力为:。
(3)[2]比较图乙中的CD可知,物体浸没在液体中的深度不同,但弹簧测力计的示数不变,由可知,浮力与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)[3] 溢水杯装满水,从铝块底部入水到浸没的过程,溢水杯中水的深度不变,液体密度也不变,由可知,杯底所受压强不变。杯底所受压力,杯底所受压强不变,杯底受力面积不变,所以杯底所受水的压力不变。铝块未放入时,电子秤示数,铝块放入后,电子秤示数,由阿基米德原理可知,所以,即铝块放入后,电子秤示数不变。
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专题11 浮力
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 2
02·时空导航·网络构建 3
03·考点通关·靶向突破 3
考点1 浮力 3
教材·知识夯基
1.浮力的定义
2.浮力的方向
3.浮力的产生原因
中考·新考法聚焦
考法1 结合日常生活考查浮力的基本常识
考法2 教材素材链接
考点2 阿基米德原理 4
教材·知识夯基
1.对阿基米德原理的理解
2.船体的排水量
3. 计算浮力的四种方法
中考·新考法聚焦
考法1 结合浮力计算四种方法进行综合考查
考法2 教材素材链接
考点3 物体的浮沉条件及应用 8
教材·知识夯基
1.物态浮沉条件及判断
2.浮沉问题的几个规律
3.浮力常见模型分析
中考·新考法聚焦
考法1 通过现代科技考查轮船、潜水艇、密度计
考法2 教材素材链接
04·素养拓展·思维进阶 13
实验1 探究浮力大小与哪些因素有关
实验2 实验验证阿基米德原理
实验3 浮力发测密度
05·优题精选·练能提分 19
考点
考查形式
考查内容
考法分析
浮力
☑选择题
☑填空题
☑作图题
浮力产生的原因
(上下表面压力差)
计算浮力的大小。如 2022·湖南益阳卷
浮力的方向、浮力的产生原因(压力差法)
阿基米德原理
☑选择题
☑填空题
☑计算题
阿基米德原理公
式F浮=pgV排,浮力与液体密度、排开液体体积的关系
利用阿基米德计算浮力。如 2022·湖南岳阳卷
利用阿基米德原理求物体的密度
物体的浮沉条件及应用
☑选择题
☑填空题
☑计算题
与轮船、密度计、潜水艇实际应用相结合
探究物体的浮沉条件。如2023·湖南德阳卷
潜水艇的原理、密度计
探究浮力大小与哪些因素有关
☑实验题
浮力测量(称重
法)、影响因素探
究、浮力与密度
压强综合计算
探究浮力大小与浸入液体深度的关系、称重法测浮力的大小。如 2025·湖南长沙卷
命题新趋势
浮力常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等,主要命题点有:浮力的概念、浮力的测量、浮力的四种计算方法、影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、浮力的应用、压强与浮力综合和浮力在生活中的应用等。
命题预测
2026年湖南中考物理命题将延续“素养立意、基础为本、情境创新、综合赋能”逻辑。基础题(占 70%)聚焦力学、电学核心考点,拒绝死记硬背,素材多源自教材改编,结合具体情境考查概念应用。情境设计融合科技热点(嫦娥六号、新能源汽车)与生活实践(劳动工具、科学跑步),强化学科实用性。
实验题侧重核心实验操作、数字化器材应用及创新方案设计,重视误差分析。压轴题以“力学+电学”跨模块综合为主,需数理建模;难度梯度优化,实现分层考查备考需夯实教材核心、强化实验操作、关注热点情境,专项训练综合题型。
考点1 浮力
1.定义
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对它竖直向上的力叫做浮力,施力物体是液(气)体。
2.方向
浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的产生原因
浸没在液体(气体)中的物体,其上、下表面受到液体(气体)对它的压力不同,如图甲所示,即
F浮=F向上-F向下。
物体漂浮时的浮力(图乙):物体漂浮时,上表面不受液体压力,因此F浮= F向上。
不受浮力的情况(图丙):浸在液体中的物体不一定都受到浮力的作用,当物体的下表面与容器底部(或河床等)紧密接触时,液体对它没有向上的压力,即F向上 = 0N,这时物体不受浮力的作用,如插入河床中的木桩、桥墩等。
1.【结合作图考查浮力的方向】(2025·湖南长沙·一模)重10N的物体悬浮在液体中,其重心为O,请画出物体受到的重力和浮力的示意图。
2.【教材素材链接】(2025·湖南娄底·一模)为丰富人民文旅生活,提高群众凝聚力,我市各地在端午节前后开展了龙舟大赛活动,如图所示,下列说法正确的是( )
A.观众能从不同角度看到龙舟赛况是镜面反射的缘故
B.龙舟前进过程中受浮力作用
C.击鼓越快,鼓声传播越快
D.龙舟前进的动力的施力物体是人
考点2 阿基米德原理
1.内容
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式
F浮 = G排 = m排g = ρ液gV排。由F浮=G排=m排g=ρ液gV排可以看出,浮力的大小只和液体密度、排开液体的体积有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是否运动等因素无关。
3.适用条件
液体(或气体)。
4.对阿基米德原理的理解
示意图
浸在的意思
全部浸入(即浸没)
部分浸入
V排图
浮力
F浮=G排=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gV物
F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸<ρ液gV物
注意
不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。
5.船体的排水量
排水量是指船舶按设计要求装满货物(满载)时排开水的质量。单位为t。已知船舶的排水量,则可以利用阿基米德原理计算船舶满载时所受到的浮力:F浮 = G排 = m排g。
6.浮力的四种计算方法
方法
图示及公式
适用范围及注意事项
压力差法
已知形状规则的物体:①上、下表面的压强及上、下表面积;②上、下表面所受的压力
注:以上两个条件只需满足其中任一条即可
称重法
适用于在液体中下沉的物体,已知物体的重力及在液体中物体受到向上的拉力
阿基米德原理法
普遍适用的浮力计算法:
在已知物体排开液体的体积和液体的密度时
注:悬浮、沉底时V排=V物;漂浮时V排<V物
平衡法
适用于漂浮或悬浮的物体,已知物体的重力
7.浮力的图像分析
8.台秤测浮力模型
1.(2025·湖南岳阳·二模)金属块重10N,悬挂在弹簧测力计上。当金属块完全浸没于水中(且金属块不与盛水容器接触)时,其所受浮力的方向为 。弹簧测力计的读数为8N,此时金属块受到的浮力是 N。如果把金属块全部浸没在酒精中,金属块受到的浮力是 N。(、)
2.(2025·湖南长沙·三模)如图甲所示,足够高的柱形容器中装有3kg的水,柱形物体的底面积为100cm2,用弹簧测力计吊着柱形物体从空中匀速下降到容器中(物体始终未与容器底接触)。物体下降过程中,弹簧测力计示数F随物体下降高度h的关系如图乙所示。(g取,)求:
(1)物体的质量;
(2)物体浸没时受到的浮力;
(3)物体浸没后水对容器底部的压强。
考点3 物体的浮沉条件及应用
1.物体的浮沉条件及判断
状态
浮沉条件
特点
浮力和物体重力比较
物体密度和液体密度比较
上浮
F浮>G
ρ液>ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用
下沉
F浮<G
ρ液<ρ物
悬浮
F浮=G
ρ液=ρ物
可以停留在液体的任何深度处(V物=V排)
处于静态,受平衡力作用
漂浮
F浮=G
ρ液>ρ物
是“上浮”过程的最终状态(V物>V排)
沉底
F浮<G
(F浮+F支=G)
ρ液<ρ物
是“下沉”过程的最终状态(V物=V排)
2.漂浮问题的几个规律
①同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
②同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
③漂浮物体浸入液体的体积与它总体积的比值等于物体密度与液体密度的比值,即
3.漂浮的计算
4.浮力常见模型分析
①如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待它们静止后,三个容器内的水面高度相同。
三个物体的密度ρA、ρB、ρC的大小关系
ρA<ρB<ρC
物块排开水的体积VA排,VB排,VC排的大小关系
VA排<VB排<VC排
物块所受的浮力FA、FB、FC的大小关系
FA<FB<FC
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲=p乙=p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙=F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
=<
容器对桌面的压强、、的大小关系
=<
②将A、B、C三个完全相同的物块分别放入装有甲、乙、丙三种液体的相同容器中,所处状态如图所示,此时液面相平。
三容器中液体密度ρ甲、ρ乙、ρ丙的大小关系
ρ甲>ρ乙>ρ丙
物块排开水的体积VA排,VB排,VC排的大小关系
VA排<VB排=VC排
物块所受的浮力FA、FB、FC的大小关系
FA=FB>FC
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲>p乙>p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲>F乙>F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
>>
容器对桌面的压强、、的大小关系
>>
③相同的容器装入相同质量的水,将A、B物块按以下三种方式放入
物块排开水的体积V排甲,V排乙,V排丙的大小关系
V排甲=V排乙>V排丙
三个容器的液体深度h甲、h乙、h丙的大小关系
h甲=h乙>h丙
物块所受的浮力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙>F丙
液体对容器底部的压强p甲、p乙、p丙的大小关系
p甲=p乙>p丙
液体对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系
F甲=F乙>F丙
容器对桌面的压力、、的大小关系
==
容器对桌面的压强、、的大小关系
==
④把一块橡皮泥捏成实心球状,轻轻放到烧杯内的水面上,静止之后,实心球橡皮泥沉到容器底部,再把它捏成碗状,轻轻放到该烧杯内的水面上,橡皮泥漂浮在水面上,如图所示
橡皮泥所受重力、的大小关系
橡皮泥排开水的体积、的大小关系
液面上升的深度、的大小关系
橡皮泥所受的浮力、的大小关系
液体对容器底部的压强p甲、p乙的大小关系
p甲>p乙
液体对容器底部的压力F甲、F乙的大小关系
F甲>F乙
容器对桌面的压力、的大小关系
=
容器对桌面的压强、的大小关系
=
5.浮力的应用
轮船:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,如轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上,同一条轮船在不同密度的水中(如江水、海水)所受的浮力不变。
潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身的重力来实现的。
气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),通过改变排开空气的体积(也是自身的体积)即可实现升降。
密度计:是利用物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的(F浮=G),在被测液体中处于漂浮状态,浸入液体的体积越大,液体密度越小。
1.(2025·湖南衡阳·模拟预测)将水平桌面上的甲、乙两只外形、质量和容积均相同的塑料杯中都装满水,把两个体积相同的实心小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中小球的密度大
B.两小球受到的浮力一样大
C.乙杯底部受到水的压强小
D.两杯对桌面的压力一样大
2.(2025·湖南张家界·模拟预测)小雅在买早餐时,发现用发面做的油饼刚入油锅时会先沉底,过一会儿又漂在油面上,下列相关说法正确的是( )
A.油饼下沉时所受的浮力等于重力
B.油饼浸没在油锅膨胀的过程中,油饼所受的浮力不变
C.油饼上浮时所受的浮力等于排开油的重力
D.油饼漂浮在油锅表面时,油饼所受浮力大于油饼的重力
3.【结合凸透镜成像特点考查】(2025·湖南怀化·二模)长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。
4.(2025·湖南怀化·二模)如图所示,不吸水的实心正方体A平放在足够高的薄壁柱形容器底部,已知A的质量为600g,边长为10cm,g取。则正方体A所受的重力大小为 N,A对容器底部的压强为 Pa;向容器中缓慢注入1kg水,此时水对容器底的压强为500Pa,若向容器中再注入2kg水,则此时水对容器底的压强为 Pa。
5.(2025·湖南湘西·二模)在南美洲的湖泊中生长着一种巨大的莲叶叫王莲。它的叶子特别大,有的直径可达3m以上,而且叶面光滑,叶缘上卷,像一只浮在水面上的翠绿的大玉盘(如图所示)。成年人的质量一般约为60kg,双脚站立时与地面的接触面积约为。王莲叶直径为2m,边缘卷边高20cm。硬质泡沫板直径,质量约为3kg,王莲叶片要托起这样的人,必须保证叶片不能破裂,已知叶片能承受的最大压强是。(取,取)请问:
(1)人能否直接站在王莲叶片上,为什么?
(2)人借助泡沫站立在王莲叶片上是否安全,为什么?
(3)人通过泡沫板站在莲叶上,只考虑受压部分向下浸入水中,且浸入水中深度最大为边缘卷边高度的,即5cm,该王莲叶片是否能托起这样的成年人?
实验1:探究浮力的大小跟哪些因素有关
考点剖析
(1)本实验测量浮力大小的原理是F浮=G - F拉;实验前要对弹簧测力计在竖直(选填“竖直”或“水平”)方向调零。实验时若先将物体放入水中测拉力,再测量物体的重力,则会使浮力测量偏大。
(2)实验时,烧杯中的水要“适量”,水“适量”的标准是C。
A.水的体积至少和物体的体积一样
B.物体一半的体积能浸在水中即可
C.能浸没物体,且物体没有接触到烧杯的底部
(3)根据图甲、丙可知,物块完全浸没在水中时受到的浮力为2N,方向为竖直向上。
(4)比较图中丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(5)比较图中甲、丁、戊,说明浮力的大小与液体密度有关,可以得出结论:物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体所受的浮力越大。
(6) 比较图中的甲、乙、丙,说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。得出结论:同一种液体中,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力就越大。
实验方法:控制变量法。
(7)在探究过程中,要沿竖直方向拉弹簧测力计,并且物体不能与容器的底部和侧壁接触。
(8)下列能正确反映物块下表面刚好接触水面到图D位置时,弹簧测力计的示数F与物块下表面到水面距离h关系的图象是B,物块所受浮力大小与其下表面到水面距离h关系的图象是D。(均选填字母)
(9)通过图中提供的数据,可求出物块浸没在盐水中所受浮力为2.2N,铜块的密度为1.5×103kg/m³,盐水的密度为1.1×103kg/m³.(p水=1.0×10³kg/m³,g取10 N/kg)
抢分秘籍
①物体的密度快速计算:由,可得。
②盐水的密度快速计算:由,可得。
实验2:实验验证阿基米德原理
考点剖析
(1)倒入溢水杯中的水,水面必须与溢水口恰好相平,若溢水杯中水未装满,会导致测出的小石块排开的水的重力偏小,即F浮>(选填“>”“<”或“=”)G排。
(2)为减小实验误差,最合理的实验顺序是BACD。本实验为避免因沾水而使测得的小石块重、空桶重偏大,并且避免重复更换物体,应先测空桶重,再测小石块重,测量顺序不能颠倒。
(3)物体受到的浮力F浮=F1-F3=1.1N,物体排开水的重力G排=F4-F2=1.0N,出现此误差的原因可能为溢水杯未装满水(或在步骤C中物体下放过程中触底)。为寻求普遍规律,本实验应换用不同的小石块或液体多次进行实验,当满足F1-F3=F4-F2时,则可以验证阿基米德原理。
(4)石块未完全浸没对实验结果没有影响,溢水杯如果未装满对实验结果有影响。
(5)实验改进:如图乙所示,将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积变大,比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFB=ΔFA,从而证明了F浮=G排。
(6)得出结论:小石块受到的浮力等于它排开水的重力。
实验3:浮力法测密度
类型①利用弹簧测力计测量密度
例1:小明用弹簧测力计测固体和液体密度的示意图如图所示.
实验步骤
(1)用细线系住物块,用调整好的弹簧测力计测得物块的重力为G,如图甲。
(2)用弹簧测力计悬挂着物块,将其浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为F1,如图乙。
(3)擦干物体,用弹簧测力计悬挂着物体,将其浸没在待测液体中且不触碰烧杯,此时弹簧测力计的示数为F2,如图丙。
实验结论
(4)物块的密度ρ物= ,待测液体的密度ρ液= (已知水的密度为ρ水,用已知量和测量量表示).
类型②利用电子秤(或天平)测量密度
例2:学校创新实验小组欲测量某矿石的密度,而该矿石形状不规则,无法放入量筒,故选用水、烧杯、天平(带砝码和镊子)、细线、铁架台等器材进行实验,主要过程如下:
实验过程
(1)将天平放置在水平桌面上,把游码拨至标尺的零刻度线处,并调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)将装有适量水的烧杯放入天平的左盘,先估计烧杯和水的质量,然后用镊子往天平的右盘从大到小(选填“从小到大”或“从大到小”)试加砝码,并移动游码,直至天平平衡,这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示,则烧杯和水的总质量为124g.
(3)如图乙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g,则矿石的体积为2×10-5m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)
(4)如图丙所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g,则矿石的密度为2.5×103kg/m3。
例3:小明利用金属块、电子秤、烧杯各一个,进行实验探究,实验过程如图所示.
实验过程
(1)该电子秤是测量质量的工具.
(2)图乙水对容器底的压强比图甲的大(选填“大”或“小”).
(3)金属块的质量为54g,金属块浸没在冷水中时受到的浮力为0.2N,金属块的密度为2.7×103kg/m3。
(4)图丁比图丙电子秤示数小的原因是C(选填字母).
A.金属块浸入热水中的深度小
B.金属块在热水中体积变大
C.热水的密度比冷水的密度小
类型③利用量筒测量密度
例4:受“曹冲称象”的启发,小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水(密度为ρ水)、油性笔等,测量小玻璃珠的密度,如图所示.实验步骤如下(请将步骤④补充完整):
实验操作
①如图甲,取一定数量的小玻璃珠放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;
②如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积V1;
③如图丙,取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中,记下小玻璃珠和水的总体积V2;
④如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3.
实验结论
完成下列填空(选用V1、V2、V3和ρ水表示以下物理量):
(1)小玻璃珠的总体积为V=V2-V1。
(2)小玻璃珠的总质量为m=ρ水(V2-V3).
(3)小玻璃珠密度的表达式为ρ= .
(4)在不改变实验方法的前提下,请提出一条提高测量精度的措施:取出碗中所有的小玻璃珠,慢慢放入量筒中时,注意不要溅出水(或量筒读数时,视线要以凹液面为准)(示例:在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗).
类型④利用刻度尺测量密度
例5:小明利用如图所示器材测量液体的密度,实验步骤如下:(已知水的密度为ρ水)
(1)取粗细均匀的木棒,用刻度尺测量其长度h,底部缠上足够的金属丝。
(2)烧杯中装入足够多的水,将木棒放入烧杯内竖直漂浮,用刻度尺测量露出水面的高度Δh1(如图甲).
(3)倒掉烧杯中的水,装人足够多的待测液体,将木棒放入烧杯内,使其竖直漂浮,用刻度尺测量露出液面的高度Δh2(如图乙);液体密度的表达式:ρ= (用已知量和测量量表示).
1.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南湘潭·二模)小湘和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小湘继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关;并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;(选填“准确”或“不准确”)
2.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南长沙·二模)在探究浮力与排开液体所受重力的大小关系时,同学们利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示的步骤进行实验。
(1)通过分析图中序号为 的实验数据可计算出石块排开水的重力。
(2)分析图中数据,可得出初步结论:浸在水中的物体,所受到的浮力大小 它排开的水所受的重力大小。
(3)接着,同学们又改变了物体浸入程度,再次比较物体所受浮力与当前排开液体重力的关系,以及换用不同的物体和液体,进行了多次实验,这样做的目的是______。
A.得到普遍规律 B.减小误差
(4)若将③步骤中的溢水杯和小桶一起放在同一台秤上进行实验,实验过程操作规范,无液体溅出,则在石块逐渐浸入水中时,台秤示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.【通过实验总结物理规律】(2025·湖南湘潭·一模)实验小组的同学用天平、量筒、烧杯、水、弹簧测力计等器材测量金属块和食用油的密度。
(1)将天平放在水平实验台上并将游码归零后,调节平衡螺母使天平横梁平衡;用调节好的天平测量待测金属块的质量,天平平衡时,右盘中所用的砝码和游码位置如图所示,可知金属块的质量m= g;
(2)接着将该物体放到盛有70mL水的量筒中,如图所示,测出金属块的体积,则金属块的密度ρ= kg/m3;
(3)另一组同学利用弹簧测力计和已知密度为的金属块测量食用油的密度:
①先用细线将金属块悬挂在弹簧测力计下端的挂钩上,测出金属块的重力G;
②再将悬挂的金属块完全浸没在食用油中,读出此时弹簧测力计的示数F;则食用油的密度ρ油= (用ρ、G、F表示)。
1.(2025·湖南长沙·三模)以下有关浮力和压强的判断正确的是( )
A.图a中,航空母舰上的舰载机起飞后,航空母舰依旧漂浮,浮力不变
B.图b中,若换用密度比水银小的液体做实验,则大气压能支持液柱的高度会变大
C.图c中,同一支密度计测液体密度,液体的密度越大,密度计受到的浮力就越大
D.图d中,自制气压计能准确测出此时的大气压强的数值
2.(2025·湖南长沙·三模)中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。对于如图所示的“国之重器”的分析,其中正确的是( )
A.甲图,AS700飞艇中通常充入密度小于空气密度的氦气
B.乙图,093型核潜艇浸没在水中下潜过程中,受到的压强和浮力都变大
C.丙图,C919客机升空时,机翼上方空气的流速大,压强小
D.丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞前后,航母受到的浮力大小不变
3.(2025·湖南长沙·三模)物竞天择,适者生存,植物进化出很多巧妙的生存技能,其中蕴含着丰富的物理知识,下列说法错误的是( )
A.蒲公英的种子御风远行——风对蒲公英种子做了功
B.“沙漠之舟”骆驼具有宽大的脚掌——可以减小骆驼对沙漠的压强
C.绿豆种子成熟后果皮崩裂能将种子弹开——因为果皮具有弹性势能
D.睡莲种子因包裹空气泡在水面漂流,空气泡消失后种子沉底——种子密度小于水
4.(2025·湖南娄底·模拟预测)某薄壁玻璃管粗细均匀、一端开口。早晨在室外将该玻璃管开口向下竖直缓慢插入盛水容器中,玻璃管内封闭了一段空气柱,如图所示,放手后玻璃管在某位置保持漂浮状态,玻璃管露出水面的长度为1.0cm。中午时,由于管内空气升温膨胀,玻璃管内封闭的空气柱的长度增加了1.5cm,关于这一过程中,下列说法正确的是( )
A.玻璃管所受浮力增大 B.容器底部受水的压强增大
C.玻璃管内水面下降 D.玻璃管露出水面长度增加1.5cm
5.(2025·湖南长沙·一模)以下关于浮力和压强的知识中正确的是 ( )
A. 向空的热气球中充入热空气,是通过减小重力的方法来实现上浮的
B. 飞机机翼上凸下平的形状,利用了流速越大压强越大的规律
C. 配制适当密度的盐水进行选种,沉底的是次种
D. “奋斗者”号潜水器缓慢露出水面的过程中,受到的浮力变小
6.(2025·湖南邵阳·二模)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示。下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力大
C.向杯中加盐水后,甲可能上浮
D.向杯中加盐水后,乙可能下沉
7.(2025·湖南怀化·二模)如图所示是物理兴趣小组同学利用烧瓶、橡胶管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型,通过A管向烧瓶中吸气或吹气,可使烧瓶上浮、下沉或悬浮。不计橡皮管吸气或吹气时发生的形变,潜水艇模型始终未露出水面。下列说法正确的是( )
A.从A端向瓶内吹气,可以增大潜水艇模型受到的浮力
B.从A端向瓶内吹气,可以增大潜水艇模型受到的重力
C.从A端向瓶外吸气,可以减小潜水艇模型受到的浮力
D.从A端向瓶外吸气,可以增大潜水艇模型受到的重力
8.(2025·湖南岳阳·一模)如图,大国重器“南鲲号”是世界第一座漂浮式波浪能发电装置,其质量约为它可通过向水箱注水使自身沉入大海,以抵御超强台风。下列关于“南鲲号”说法正确的是( )
A.漂浮时受到的浮力约为6×106N
B.从长江驶入大海的过程中,浮力变大
C.通过向水箱注水使自身沉入大海,浮力不变
D.沉入大海是通过改变自身重力来实现的
9.(2025·湖南永州·二模)如图是某校科技节中同学们自制的潜水艇模型,已知潜水艇模型的体积为,且不计软管对模型的影响。将潜水艇模型放入水中时,模型处于漂浮状态,此时模型所受浮力 模型总重力;当模型从图示位置下沉至浸没时模型受到的浮力大小将 ,此时模型受到的浮力为 N。(,)
10.(2025·湖南长沙·二模)小华想制作一条简易小船,身边只有一块材质均匀质量为2000g、各边长分别为20cm、10cm、5cm的长方体,该长方体的密度为 kg/m3,小华将其平放在水平桌面上,桌面受到的最大压强为 Pa,若将其放入盛有足够多水的容器中,松手后会下沉,于是小华决定采用空心的办法进行制作,挖出材料的体积至少 cm3,才能保证“小船”装载0.5kg的物体时不下沉。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
11.(2025·湖南·三模)水平桌面上有一质量为1kg的薄壁柱形容器,容器底面积为0.02m2,另有一个质量为4kg的圆柱体甲,甲的底面积是0.01m2。容器中盛有水,将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器底对水平桌面的压强p容、水对容器底部的压强p水的部分数据,如下表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
甲放入前
甲放入后
容器对桌面的压强p容(Pa)
5000
水对容器底的压强p水(Pa)
3000
3000
(1)圆柱体甲放入容器前,水的深度为 m;
(2)圆柱体甲放入容器前,容器对桌面的压强为 Pa;
(3)圆柱体甲的密度为 kg/m3。
12.(2025·湖南株洲·模拟预测)如图所示,水平桌面上有底面积为150cm2、高25cm的轻质柱形容器,底部放置密度为0.5g/cm3、边长为10cm的正方体A。在距离水平桌面高30cm的天花板上通过一长为5cm的细线悬挂重为6N,边长为5cm的正方体B,且B在A的正上方。缓慢向容器中加水,当A刚刚漂浮时,水对容器底部的压强为 Pa。继续向容器中加水,当细绳拉力刚好为 时,A底部受到的液体压力为 N。
13.(2025·湖南常德·模拟预测)近年来,我国航空航海技术水平不断攀升,甲图和乙图是说明流体流速对压强影响的模型图,其中 图是飞机升力产生的示意图。丙图是用轻质薄壁的塑料瓶、透明胶带、铁质螺母和塑料软管制作潜水艇模型。潜水艇模型通过改变 来实现浮与沉,因此模型需要选择质量合适的铁螺母作为配重粘在瓶外壁。如果塑料瓶的容积为V,水的密度为,铁的密度为,要让瓶内有一半水时,潜水艇恰能在水中悬浮。如果忽略瓶子塑料、胶带和进排气软管的质量与体积,则所选螺母质量的表达式为m= 。
14.(2025·湖南衡阳·二模)把一重为,体积为的塑料盒(已密封好)放入装着水的甲容器中,静止时如图甲所示;将该塑料盒倒过来放入装着酒精的乙容器中,静止时如图乙所示。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
(1)求塑料盒静止在甲容器时排开水的体积是 m3。
(2)塑料盒浸入酒精的体积 它浸入水的体积;(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
(3)往塑料盒中放入一铁块,盖好盖子,再次放进乙容器中。如图丙所示,塑料盒刚好能完全浸没在酒精中并处于静止状态,求铁块的重力是 N。
15.(2025·湖南长沙·二模)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,各边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器,质量为600g,底面积为300cm2,高为15cm,如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。则A的重力为 N,图甲中A对地面的压强为p1,将A放入B后,B对地面的压强为p2,则p1∶p2= ,将A放入B后,向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小时停止加水,则此时水对容器底部的压力最小为 N。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)
16.(2025·湖南长沙·二模)小青同学在家利用软木材料制作了一个实心货船的模型,他想知道该软木材料的密度,于是在家利用所能找到的工具进行了测量,他将一个长,宽且足够高的透明薄壁长方体水缸灌入深的水,此时水对容器底的压强为 ,再将模型放入水缸中漂浮,如图所示;接着,他将家中找到的若干个相同的长方体金属块逐个轻轻放在模型船上,每放一个测量一次水的深度,最终所有物体都浸没在水中;下表中的数据是他记录的放置金属块的个数与对应的水的深度。根据数据可以计算出一个金属块的重力为 ,该货船模型所使用的软木材料的密度为 。(取,水的密度为)
金属块个数/个
1
2
3
4
水的深度/cm
24.8
26.6
28.1
28.3
17.(2025·湖南·三模)小柯的妈妈购买了一套精致的碗(完全相同),小柯想知道制碗用的材料的密度。他先测得一个空碗的质量为100g,则一个空碗的重力为 N。他又找来一个底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面的中央,并倒入足够多的水,把3个空碗叠在一起轻轻平放入容器的水中时,它们漂浮在水面上,容器对桌面的压强增大了 ;当小柯继续将2个空碗叠放入容器中的空碗中时,最下面的碗沉入水底,其他碗仍然漂浮,液面稳定后,水对容器底部的压强比没放碗时增大了,制碗用的材料的密度为 。(整个过程无水溢出,g取,)
18.(2025·湖南长沙·一模)题图为电子天平改装的密度计,用它可以快速测量固体密度,如图为用该装置测量木块密度的过程示意图。ABCD是一个用不锈钢制作的整体框架,电子天平的压力传感器位于AB柱的正下方,天平的读数只受AB柱压力的影响。甲图:将框架ABCD放置在天平上,天平示数为26.0g;乙图:将方框D浸没在水中,天平示数23.0g;丙图:将木块F放在框架上,天平读数为29.0g。丁图:将木块F放在金属盒D中,木块与D顶部相碰,此时电子天平的示数为19.0g。由以上信息可得:木块F的重力为 N,丁图中物体F所受的浮力为 N,木块F的密度为 g/cm3。(忽略烧杯中水面升降对C杆的浮力影响,g取10N/kg)
19.(2025·湖南株洲·三模)如图甲所示,质量分布均匀且不吸水的柱体A高为80cm,,放在水平面上。足够高的圆柱形容器B的底面积为,装有20cm深的水。若将柱体A水平切去高度为h的部分,并将切去部分竖直缓慢放入圆柱形容器B中,水的深度随切去高度h的变化关系图像如图乙所示。,g取。求:
(1)容器B中的水的质量为 kg。
(2)容器B中未放入柱体A的切去部分时,水对容器B底部的压强。
(3)柱体A的密度。
20.(2025·湖南长沙·二模)小丽想知道家里的一个实心工艺品是否为纯铜制成。她找来一个厚薄与质量分布都均匀的方形空盒和一个方形透明水槽,已知空盒的底面积,水槽的底面积。如图甲所示,装有工艺品的空盒在水槽中水平稳定漂浮后,测出和;再将工艺品从空盒中拿出,轻轻放入水中沉底静止后,空盒水平稳定漂浮,如图乙所示,测出和。整个过程中,不考虑工艺品和空盒吸水,且水槽里的水质量不变。
(1)将工艺品从空盒中拿出并放入水中后,空盒所受浮力变 。
(2)如图甲、乙所示,从工艺品静止在空盒中到其全部浸入水槽中,水槽底部所受水的压力变化量为 。
(3)该工艺品的密度为 。
21.(2025·湖南湘西·二模)古诗云:“白毛浮绿水,红掌拨清波”。在图中做出白鹅在水面上受到的重力和浮力的示意图(图中黑点为白鹅的重心)。
22.(2025·湖南益阳·二模)图示是乒乓球放入水中静止时的情景,请画出乒乓球所受的浮力。
23.(2025·湖南益阳·二模)如图所示,一个不吸水的圆柱体A,底面积为,A的顶部连接一个体积不计的轻质细杆。一个重5N的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器底面积为,容器足够高。现向容器内注入1kg水,已知,。求:
(1)水对容器底部的压力为 N。
(2)注入水后,容器对水平桌面的压强为多少 ?
(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,当A和水面都静止后A保持竖直姿态,水未溢出,A浸没且A的顶部到水面的距离为5cm,此时水对容器底部的压强为,容器对水平桌面的压强为,已知。通过细杆把A竖直向上提升2cm,并保持静止状态,求此时杆对A的作用力为多少 ?
24.(2025·湖南·二模)水平地面有一底面积为400cm²,装有大量水的圆柱形容器(容器壁厚度不计)。将物块A、B置于盛水容器中,物块A为底面积150cm²、高10cm的柱体,物块B为边长10cm、密度的正方体。待稳定后,A有的体积露出水面,B沉底,如图甲所示。小郡现对A物块施加竖直向下的压力F直至A刚好浸没入水中,再用轻质细绳(绳子不可伸长)连接A、B,绳子恰好拉直,如图乙。再缓慢减小压力F,直至F为0。(,)
(1)物块B的质量为 kg;
(2)当B刚好离开容器底部时,小郡对物块A施加的压力F为 N;
(3)从施加F开始至F减小为0的整个过程中,物块A运动的路程为 cm。
25.(2025·湖南衡阳·一模)如图甲所示,底面积为400cm2的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上,密度为1.5×10³kg/m3的长方体A放置于体积为1000cm3的正方体B上,A、B浸没在水中且正方体B通过不可伸长的细线与容器底部相连。打开阀门K匀速放水,细线对B的拉力F与容器中水的深度h的关系如图乙所示,求:
(1)初始时刻水对容器底部的压强 Pa;物体A浸没时受到浮力 N;
(2)正方体B的重力;
(3)当水面下降到23cm时关闭阀门K,将A从B上取下放入水中并剪断细线,待A、B静止时,水对容器底部的压强。
26.(2025·湖南长沙·二模)从日常生活中,小明注意到了以下与浮力相关的现象:
现象1:木头漂在水面,铁钉沉在水底;
现象2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些;
现象3:用手把空饮料罐按入水中,饮料罐浸入越深,手会感到越吃力。
为了探究浮力大小与哪些因素有关,小明进行了以下五图所示的实验。
(1)实验前,小明根据现象3做出了以下两个猜想,分析图甲、乙、丙、丁可知,猜想 (填序号)正确。
①浮力大小与物体浸入液体的体积有关
②浮力大小与物体浸入液体的深度有关
(2)分析图 可知,浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(3)小明发现已知水的密度,利用此实验还可以直接计算出盐水密度,但是他在操作中不小心让图戊中的金属块接触了容器底部并与容器底有力的作用,此时计算出的盐水密度将会 (选填“偏大”“偏小”或“仍然准确”)。
27.(2025·湖南长沙·二模)小海和小杰在游泳时感觉深水区比浅水区的浮力大,浮力与深度有什么关系?他们一起进行了如下探究:
(1)他们设计了两种方案,为了更精确地测出浸在水中的物体的浮力,你支持方案 ;
(2)他们选定了方案后,依次进行了四次测量(如上图),物体浸没在水中时受到的浮力为 N;
(3)小海比较第一、二、三次实验数据,认为浮力与深度有关,小杰比较第一、三、四次实验数据,认为浮力与深度无关,你支持谁的观点,请说出理由 。
28.(2025·湖南长沙·二模)如图所示是物理兴趣小组探究“影响浮力大小的因素”的实验,根据他的实验探究数据,请你回答下列问题:
(1)如图甲,小郡把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想:浮力大小可能与排开水的体积有关,于是他设计了如图乙所示的实验步骤。
(2)图乙B中物体所受浮力 N,分析图A、B、C,说明浮力的大小与排开液体的体积有关。
(3)探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用 两图的装置来探究。
(4)小郡又找来溢水杯和电子秤,他将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用手提着一个铝块,将其缓慢浸入溢水杯中,如图丙所示,从铝块底部入水到浸没的过程,电子秤的读数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
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