第3节 物体的浮沉条件及应用(培优考点练)物理新教材人教版八年级下册
2026-01-23
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内容正文:
第3节 物体的浮沉条件及应用
目录
题型分组练 2
题型01 物体的浮沉条件 2
题型02 浮力的应用 6
创新拓展练 7
链接中考 10
新题速递 12
题型分组练
题型01 物体的浮沉条件
1.将一个体积为、质量为80g的球放入足够深的水中,球静止后的状态及所受浮力大小分别为(g取10N/kg)( )
A.漂浮、1N B.漂浮、 C.悬浮、 D.沉底、1N
2.如图所示,a、b是两种物质的质量与体积关系的图像,分别用a、b两种物质制成质量相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,松手稳定后( )
A.甲漂浮,甲受浮力大于乙 B.乙悬浮,乙受浮力大于甲
C.甲沉底,甲受浮力小于乙 D.乙沉底,乙受浮力小于甲
3.如图所示,两只相同的气球分别充入氦气和空气,充气后气球体积相同,在地面把它们同时放飞,放飞后只有氦气球飞向空中。下列关于气球受到的浮力F和重力G的关系正确的是( )
A.F氦气球>F空气球 B.F氦气球=F空气球
C.G氦气球>F氦气球 D.G空气球<F空气球
4.课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放入水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底)( )
A.小船受的浮力不变 B.小船浸在水中的体积变小
C.小船受的浮力变大 D.小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
5.如图所示,甲烧杯中液体的密度为,物块P的重力为1N,实心小球Q的体积为,露出液面的体积为总体积的五分之一。乙烧杯中Q悬浮、P沉底,两烧杯液面相平,如图。g取10N/kg。下列说法错误的是( )
A.两烧杯底部所受液体压强关系是: B.甲图中小球Q受到的浮力大小为0.24N
C.液体乙的密度为 D.物块P在乙液体中受到的浮力为0.8N
6.水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.小球A,B受到的浮力FA>FB B.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
C.液体对容器底的压强p甲<p乙 D.容器对水平桌面的压力F甲>F乙
7.图甲为一彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。下列说法正确的是( )
A.当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时,5个彩球均漂浮
B.环境温度升高时彩球4受到的浮力变大
C.彩球4的密度大于彩球5的密度
D.若要增大该温度计能测得的最高温度,可增加一个与彩球1体积相等、密度更小的彩球
8.如图所示,水平桌面上甲、乙两个相同容器中,分别盛有等体积但密度不同的液体。现将等质量的A、B两个小球放入其中,并保持静止。下列说法正确的是( )
A.A、B两个小球所受浮力的大小关系为
B.容器底部所受液体压强的大小关系为
C.容器对桌面的压力的大小关系为
D.液体密度的大小关系为
9.如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),随着A露出水面,排开水的体积减小,容器中的水面逐渐下降。弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙所示放入水中,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50cm2
C.B的重力为20N D.B的密度为0.75×103kg/m3
10.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有的煤油溢出;将其取出擦净后,轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有的水溢出。则物块在煤油中受到的浮力大小为 N,物块在水中静止时处于 状态,物块的密度是 。()
11.有A、B两个正方体物块,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面,则A受到的浮力是 N;A的密度是 kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是 kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
12.如图所示,放在水平地面上的柱形容器中盛有水,漂浮在水面上的木块和冰块的质量均为0.5kg,木块所受的浮力大小为 N,方向为 。一段时间后,冰全部熔化成水,与冰熔化前相比,木块受到的浮力将 ,水对容器底部的压强将 。(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
13.如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的;当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”),杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
14.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为1:3,则它们的密度之比为 ;若将甲、乙都放入足够多的水中,静止时它们受到的浮力之比为2:5,则乙球静止时处于 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)
15.如图甲所示,小明将甜瓜放入盛满水的溢水杯中,静止时溢出水360cm3,再使甜瓜浸没在水中静止,需对甜瓜施加0.4N向下的压力,如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)甜瓜漂浮时所受的浮力;
(2)甜瓜的密度。
16.如图,水平地面上有底面积为0.03m2,不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有重4N、边长为0.1m、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根细线与容器底部相连,此时水面距容器底0.3m,(,g取10N/kg)求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)物体受到的浮力;
(3)剪断绳子,待物块B静止后水对容器底的压强变化量。
题型02浮力的应用
17.如图为我国第一艘航空母舰“辽宁舰”在海上航行时的情景,下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法增大排开水的体积来增大浮力的
B.航母漂浮在水面上是因为浮力大于重力
C.航母航行到密度大的海水中,受到的浮力将会增大
D.舰载机飞离航母后,航母仍然漂浮,受到的浮力大小不变
18.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )
A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大
C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大
19.我国古代曾发明过用作军事信号的“孔明灯”,如图所示,点燃碟内的松脂可以升空,主要原因是( )
A.加热使灯笼的体积膨胀变大
B.加热使灯笼内空气质量变小
C.加热使灯笼受到的浮力变大
D.越往高空中空气的密度越大
20.用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示,把待选种子放入盐水中,饱满种子会沉在盐水底部,不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是( )
A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大
B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大
C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大
D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大
21.某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小 B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小 D.乙容器对水平桌面的压强较大
22.小莹用金属架夹住柱形吸管一端使其密封,制成了一个简易密度计。如图所示,她先将密度计漂浮于水中(),此时受到的浮力为,测得露出水面的高度为15cm;再将密度计漂浮于酒精中(),此时受到的浮力为,测得露出酒精液面的高度为12cm,则 (选填“>”“=”或“<”)。若该密度计漂浮于某液体中时,测得露出液面的高度为11cm,则该液体的密度为 。
创新拓展练
23.将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球受到的浮力大小关系是
B.三个小球的质量大小关系是
C.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是
24.质地均匀的正方体木块正上方压一密度为的合金块时,木块没入水下深度为;将该合金块悬挂于木块正下方时,木块没入水下深度为。若将合金块取走后,木块自由漂浮水面时,木块没入水下深度为( )
A. B. C. D.
25.一质量为M、底面积为S的圆柱形薄壁容器放在水平桌面上,注入适量的水,取一空烧杯漂浮在薄壁容器的水面上,此时容器内的水深为h1;后将一金属球置于烧杯中,烧杯仍漂浮于水面,此时容器内的水深为h2;再从烧杯中取出金属球放入水中,金属球沉底后,容器内水深为h3,下列说法正确的是( )
A.金属球的密度为
B.水深为h2时桌面受到容器的压力为ρ水gh2S
C.金属球沉底后受到的重力和支持力平衡
D.金属球沉底后对容器底的压力为ρ水g(h2-h3)S
26.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700g,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竖直放入B后,向B中缓慢加水,当加入水的质量为2100g时,容器B中水的深度为 cm。(水的密度为,g取10N/kg。)
27.如图甲,将一个长方体木块的底部用一根质量、体积均不计的细线拴在一个足够高的空容器的底部,S容=200cm2,然后向容器中缓慢加水,每秒钟注入水,当细线达到最大拉力时断开,停止加水。在整个过程中木块底部始终与容器底平行,水对容器底部的压强随加水体积的变化关系如图乙所示,则第6s时水深 cm,细线能承受的最大拉力为 N。
28.小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)图a中弹簧测力计的示数 N;
(2)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为 N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与 有关;通过比较图c和d,圆筒所受浮力的大小 (选填“相等”或“不相等”),可知:物体所受浮力的大小与物体的 无关;
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离h0=6.0cm;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离h1=5.0cm,则此溶液的密度ρ= g/cm3。
③若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最小值将 。
29.如图甲,是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰,其满载排水量为8×104吨。小民同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他将一质量为4kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部,该柱形容器质量为2kg,底面积为0.04m2,高为0.5m,如图乙所示。现向容器中加水,当水深度为0.2m时,模型刚好离开容器底部,如图丙所示。继续加水直到深度为0.45m,然后将2架单架质量为1.2kg的舰载机模型轻放在航母模型上,静止后它们一起漂浮在水面上。已知,求:
(1)福建舰满载航行时受到的浮力;
(2)图丙中航母模型浸入水中的体积;
(3)放上2架舰载机模型并静止一段时间后,再取走1架舰载机模型,当最终静止时,容器对水平地面的压强。
链接中考
30.(2025·山东淄博·中考真题)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
31.(2025·山东德州·中考真题)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示(ρ油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为3:10
32.(2025·江苏南京·中考真题)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是( )
A.与乙杯相比,甲杯中液体密度较小
B.与乙杯相比,甲杯溢出的液体质量较小
C.与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较大
D.与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小
33.(2025·山东泰安·中考真题)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为;乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知。下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①③正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
34.(2025·四川·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力是 N。当舰船从海洋驶入长江时,它会 一些(选填“上浮”或“下沉”)。(g取)
35.(2025·北京·中考真题)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中、、、分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为,则待测酱油的密度 。(用已知量和测量量表示)
36.(2025·重庆·中考真题)如图所示,是某型号水下机器人。该机器人可以通过三种方式控制浮沉,第一种是机器人内部水舱充放水,水舱的容积为;第二种是利用推进器提供竖直向上的推力,可以在0~30N之间调节;第三种是在机器人外部加装不同数量的浮块,每个浮块质量均为0.4kg,体积均为。已知该机器人水舱未充水时的质量为9.5kg,未装浮块时,机器人的总体积为(体积不变,含机械臂)。
(1)求150m深处水的压强。
(2)求当机器人未加浮块、水舱充满水浸没在水中悬停时,的大小。
(3)深处水底有一物体(未与水底紧密接触),其密度均匀且为,体积为,需机器人潜入水中用机械臂抓住物体打捞上来,为确保打捞顺利进行,机器人下水前需制订好能让机器人抓住物体上浮的方案,在调到30N的情况下,还需如何利用另外两种方式实现上浮,请通过计算给出一种合理方案。
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37.(2025·河南平顶山·二模)如图所示,水平桌面上有两相同的电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有质量相等的甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中,静止时A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲<h乙。下列说法正确的是( )
A.液体密度ρ甲<ρ乙
B.两小球受到的浮力FA=FB
C.容器对桌面的压强相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤的示数变化较大
38.(25-26九年级上·黑龙江大庆·开学考试)两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A.甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B.两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C.小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D.小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
39.(2025·四川达州·模拟预测)小李用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲所示,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙所示,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
40.(2025·广东茂名·二模)在综合实践活动中制作简易密度计,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,做成一只简易密度计,如图甲,将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,标记的刻度如图乙所示,密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力分别是F1、F2、F3,它们的关系是 ;在水中的刻度是 ,盐水的刻度线是 (后二空选填“A/B/C”)
41.(2025·河南商丘·二模)小丽帮妈妈做饭时想测量食用酱油的密度,于是她用一些材料制作了一个简易的密度秤。如图所示,密度秤由容积为的盛液筒和高度为25cm、底面积为的圆柱体浮筒组成。盛液筒内没有液体时,将密度秤放入水中,密度秤静止时浮筒浸入水中的深度为8cm。将盛液筒倒满酱油,待密度秤静止时,浮筒浸入水中的深度为13.5cm。已知,取。
(1)当盛液筒内没有液体时,求浮筒下表面受到水的压强。
(2)求该密度秤未加入液体前受到的浮力。
(3)求酱油的密度。
42.(2025·广西柳州·一模)如图甲所示,底面积为200cm2的柱形容器内有圆柱体A,A的密度为,高为10cm,底面积为80cm2,容器内水深4cm。(g取10N/ kg,水的密度为)
(1)求图甲中容器底受到的水的压强;
(2)求图甲中A对容器底的压强;
(3)若在容器中再放一块高为5cm、底面积为60cm2,金属块B(B>水) ,如图乙。求放入B后B受到水的浮力及水对容器底的压强的变化量。
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第3节 物体的浮沉条件及应用
目录
题型分组练 2
题型01 物体的浮沉条件 2
题型02 浮力的应用 12
创新拓展练 15
链接中考 22
新题速递 27
题型分组练
题型01 物体的浮沉条件
1.将一个体积为、质量为80g的球放入足够深的水中,球静止后的状态及所受浮力大小分别为(g取10N/kg)( )
A.漂浮、1N B.漂浮、 C.悬浮、 D.沉底、1N
【答案】B
【详解】球的密度
由于球的密度小于水的密度,则根据物体的浮沉条件可知,球在水中静止时处于漂浮状态;根据物体的浮沉条件可知,球静止在水中后受到的浮力
故B正确,ACD错误。
故选B。
2.如图所示,a、b是两种物质的质量与体积关系的图像,分别用a、b两种物质制成质量相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,松手稳定后( )
A.甲漂浮,甲受浮力大于乙 B.乙悬浮,乙受浮力大于甲
C.甲沉底,甲受浮力小于乙 D.乙沉底,乙受浮力小于甲
【答案】C
【详解】由图可得,a物质的密度为
b物质的密度为
则有,根据物体的浮沉条件可知,用a、b两物质制成的甲、乙两实心物体在水中稳定后,甲下沉,乙漂浮。则,由于甲、乙两个实心物体的质量相等,所以,比较可知,,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.如图所示,两只相同的气球分别充入氦气和空气,充气后气球体积相同,在地面把它们同时放飞,放飞后只有氦气球飞向空中。下列关于气球受到的浮力F和重力G的关系正确的是( )
A.F氦气球>F空气球 B.F氦气球=F空气球
C.G氦气球>F氦气球 D.G空气球<F空气球
【答案】B
【详解】放飞后只有氦气球飞向空中,说明氦气球的重力小于浮力,即,而空气球的重力大于浮力,即,而两气球充气后气球体积相同,根据可知,两气球所受浮力。故B正确,ACD错误。
故选B 。
4.课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放入水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底)( )
A.小船受的浮力不变 B.小船浸在水中的体积变小
C.小船受的浮力变大 D.小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
【答案】C
【详解】ABC.根据公式,液体密度不变,g不变,在逐渐装入豆粒的过程中,小船浸在液体中的体积逐渐变大,即小船排开水的体积变大,所以小船所受的浮力变大,故AB不符合题意,C符合题意;
D.在逐渐装入豆粒的过程中,船始终处于漂浮状态,所以小船受的浮力等于它和豆粒的总重力,故D不符合题意。
故选C。
5.如图所示,甲烧杯中液体的密度为,物块P的重力为1N,实心小球Q的体积为,露出液面的体积为总体积的五分之一。乙烧杯中Q悬浮、P沉底,两烧杯液面相平,如图。g取10N/kg。下列说法错误的是( )
A.两烧杯底部所受液体压强关系是: B.甲图中小球Q受到的浮力大小为0.24N
C.液体乙的密度为 D.物块P在乙液体中受到的浮力为0.8N
【答案】C
【详解】A.由浮沉条件得
两烧杯液面相平,则两烧杯中液体的深度相同,由得,两烧杯底部所受液体压强关系是
故A正确,不符合题意;
B.甲图中小球Q受到的浮力大小为
故B正确,不符合题意;
C.由浮沉条件得,小球Q的重力为
由与得,液体乙的密度为
故C错误,符合题意;
D.物块P在甲液体中悬浮,其在甲液体中受到的浮力为
物块P浸没在甲液体中,物块P的体积等于物块P排开液体的体积,由得,物块P的体积
物块P浸没在乙液体中,物块P排开水的体积等于物块P的体积,物块P在乙液体中受到的浮力为
故D正确,不符合题意。
故选C。
6.水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.小球A,B受到的浮力FA>FB B.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
C.液体对容器底的压强p甲<p乙 D.容器对水平桌面的压力F甲>F乙
【答案】D
【详解】AB.两球质量相等,其重力也相等,甲图,小球A漂浮,浮力等于重力,即;乙图,小球B悬浮,浮力等于重力,即,所以A球受到的浮力等于B球受到的浮力;由图,,根据,在浮力相同时,由图知,所以,故AB错误;
C.因为甲、乙液体的体积相同,由于甲液体的密度大于乙液体的密度,根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,根据知,甲液体的重力大于乙液体的重力;AB球的重力相等,两球在甲、乙液体中漂浮或悬浮,与容器底不接触,容器为柱形容器,液体对容器底的压力等于液体的重力与小球重力之和,则甲液体对容器底的压力大于乙液体对容器底的压力,容器的底面积相同,根据可知,液体对容器底的压强,故C错误;
D.根据以上分析可知,甲液体的重力大于乙液体的重力;两容器质量相同,则容器的重力相同,小球质量相同,其重力也相等,两容器对桌面的压力分别为,
所以,故D正确。
故选D。
7.图甲为一彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。下列说法正确的是( )
A.当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时,5个彩球均漂浮
B.环境温度升高时彩球4受到的浮力变大
C.彩球4的密度大于彩球5的密度
D.若要增大该温度计能测得的最高温度,可增加一个与彩球1体积相等、密度更小的彩球
【答案】D
【详解】A.5个彩球密度不同,当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时,有一彩球为悬浮状态,并不是同时漂浮在同种液体中,故A错误;
B.液体的温度升高时,液体密度变小,彩球4浸没在液体中,由阿基米德原理可知彩球4受到的浮力变小,故B错误;
C.彩球4悬浮,其密度等于液体密度,彩球5沉底,其密度大于液体密度,彩球4的密度小于彩球5的密度,故C错误;
D.当环境温度升高时,液体的密度减小,若要增大该温度计可测的最高温度,此时液体的密度更小,根据悬浮条件可知,应增加一个与彩球1体积相等、密度更小的彩球,故D正确。
故选D。
8.如图所示,水平桌面上甲、乙两个相同容器中,分别盛有等体积但密度不同的液体。现将等质量的A、B两个小球放入其中,并保持静止。下列说法正确的是( )
A.A、B两个小球所受浮力的大小关系为
B.容器底部所受液体压强的大小关系为
C.容器对桌面的压力的大小关系为
D.液体密度的大小关系为
【答案】B
【详解】A.小球A在甲液体中漂浮,根据物体的漂浮条件,小球A所受的浮力等于其重力,小球B在乙液体中悬浮,根据物体的悬浮条件,小球B所受的浮力等于其重力,A、B两个小球质量相等(),根据可知,它们的重力相等。因此,两个小球所受的浮力大小相等,即,故A错误;
BD.根据阿基米德原理有,由图可知,物体A的体积小于B的体积,A漂浮,B悬浮,所以A排开液体的体积小于B排开液体的体积,两物体受到的浮力相同,因此,原来液体体积相同,所以由可得,
所以,柱形容器中,液体对容器底的压力等于液体的重力加上物体受到的浮力,即
因为两物体受到的浮力相同,所以,根据,由于容器相同,受力面积相同,所以,故B正确,D错误。
C.容器对桌面的压力的压力等于容器的重力,液体的重力以及物体的重力之和,由ABD选项分析可知,,故C错误。
故选B。
9.如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),随着A露出水面,排开水的体积减小,容器中的水面逐渐下降。弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙所示放入水中,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50cm2
C.B的重力为20N D.B的密度为0.75×103kg/m3
【答案】D
【详解】A.根据图乙可知,拉出水面后,不受浮力时,物体的重力
浸没时,拉力为,根据称重法得到物体A浸没水中受到的浮力
故A错误;
B.物体的体积
A从开始露出水面到全部离开,上升的高度为
由于液面下降,物体的高度大于10cm,A的底面积
故B错误;
C.AB的总体积
整体受到的浮力
根据悬浮的条件可知
物体B的重力
故C错误;
D.B的密度为
故D正确。
故选D。
10.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有的煤油溢出;将其取出擦净后,轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有的水溢出。则物块在煤油中受到的浮力大小为 N,物块在水中静止时处于 状态,物块的密度是 。()
【答案】 漂浮
【详解】[1][2]由题意可知,同一物体分别放入装满煤油和水的大烧杯后,溢出水的重力大于溢出煤油的重力,由阿基米德原理可知,,即物体在水中受到的浮力大于在煤油中受到的浮力,若该物体在水和煤油中都漂浮或在水中漂浮、在煤油中悬浮,则浮力应相等,故不可能是这种情况;由于煤油的密度较小,则该物体在煤油中一定下沉,但物体水中可能是漂浮、悬浮或下沉;该物体在煤油中一定下沉,则由得物块的体积
若物体完全浸没在水中,此时物体所受的浮力
因物体在水中实际受到的浮力2.7N小于完全浸没在水中时的浮力3N,所以物体在水中并未完全浸没,即在水中漂浮。
[3]根据漂浮条件和阿基米德原理可得,则物体的重力为,所以物块的密度
11.有A、B两个正方体物块,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面,则A受到的浮力是 N;A的密度是 kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是 kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 10 0.4×103 1.5
【详解】[1][2]甲图中A漂浮受到的浮力与其重力相等,则浮力为
此时物体A排开液体的体积为
已知物体A有五分之三体积露出水面,则物体A的体积为
A的密度是
[3]乙图中物体A完全浸没,此时物体A受到的浮力为
A、B整体分析可知,A受到的浮力等于A、B两物体的总重力,则B物体的重力为
则物块B的质量是
12.如图所示,放在水平地面上的柱形容器中盛有水,漂浮在水面上的木块和冰块的质量均为0.5kg,木块所受的浮力大小为 N,方向为 。一段时间后,冰全部熔化成水,与冰熔化前相比,木块受到的浮力将 ,水对容器底部的压强将 。(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 4.9 竖直向上 不变 不变
【详解】[1]由图可知木块漂浮在水面上,根据浮与沉的条件可知,此时木块受到的浮力等于木块受到的重力可得
[2]根据浮力产生的原因可知,浮力的方向始终是竖直向上的。
[3]冰块在水中熔化后,液体的密度没有发生变化,所以木块仍然漂浮在水面上,受到的浮力大小仍等于木块受到的重力,因此与冰熔化前相比,木块受到的浮力将不变。
[4]冰漂浮在水面上,所以有
又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,所以
故,即冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积,所以冰熔化为水后水的高度不变,根据可知,水对容器底部的压强不变。
13.如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的;当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”),杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
【答案】 =
【详解】[1]物块漂浮在水和液体中,则物块在水和液体中受到的浮力等于自身的重力,而浮力是物体上下表面受到液体对它的压力差,漂浮时,上表面的压力为0,则物块下表面受到的压力相等,据知,水和液体对物块下表面的压强相等,即p1=p2。
[2]物块漂浮在水面时,排开水的体积,
受到的浮力,
物块漂浮在液体中时,排开液体的体积,
物块在液体中受到的浮力,物块在两种液体中都处于漂浮状态,物块受到浮力都等于自身重力,即;
则有,
解得杯中液体的密度。
14.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为1:3,则它们的密度之比为 ;若将甲、乙都放入足够多的水中,静止时它们受到的浮力之比为2:5,则乙球静止时处于 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)
【答案】 3:1 漂浮
【详解】[1]质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为1:3,由可知,它们的密度之比为3:1。
[2]若将甲、乙都放入足够多水中,静止时它们受到的浮力之比为2:5,假设两球都漂浮,因两球的质量相等,两球受到的重力相等,两球所受的浮力相等,都等于其重力,浮力比为1:1,与题设条件矛盾,故假设不成立;
假设两球都浸没,则浮力之比为
与题设条件矛盾,故假设不成立;
由上述分析可知,两球在水中静止时必然是一个漂浮、一个浸没。又因为 ,所以甲球浸没,乙球漂浮。
15.如图甲所示,小明将甜瓜放入盛满水的溢水杯中,静止时溢出水360cm3,再使甜瓜浸没在水中静止,需对甜瓜施加0.4N向下的压力,如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)甜瓜漂浮时所受的浮力;
(2)甜瓜的密度。
【答案】(1)3.6N
(2)0.9×103kg/m3
【详解】(1)根据题意,甜瓜漂浮时溢出水的体积即为甜瓜排开水的体积。
根据阿基米德原理可得,甜瓜漂浮时所受的浮力
(2)因为甜瓜漂浮,所以甜瓜的重力等于其所受的浮力
甜瓜的质量
当对甜瓜施加0.4N的压力使其浸没在水中时,甜瓜处于静止状态,受力平衡。
根据力的平衡条件可得
甜瓜浸没时,其体积等于排开水的体积。
根据阿基米德原理,可得甜瓜的体积
根据密度公式,可求得甜瓜的密度
16.如图,水平地面上有底面积为0.03m2,不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有重4N、边长为0.1m、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根细线与容器底部相连,此时水面距容器底0.3m,(,g取10N/kg)求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)物体受到的浮力;
(3)剪断绳子,待物块B静止后水对容器底的压强变化量。
【答案】(1)
(2)10N
(3)200Pa
【详解】(1)水对容器底的压强
(2)物块浸没在水中,物块排开水的体积
物块B受到的浮力
(3)物块B的重力,因为
所以剪断绳子,待物块B静止后漂浮,浮力为
物块漂浮时排开水的体积
排开水的体积减小了
液面下降的深度为
水对容器底的压强变化量
题型02浮力的应用
17.如图为我国第一艘航空母舰“辽宁舰”在海上航行时的情景,下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法增大排开水的体积来增大浮力的
B.航母漂浮在水面上是因为浮力大于重力
C.航母航行到密度大的海水中,受到的浮力将会增大
D.舰载机飞离航母后,航母仍然漂浮,受到的浮力大小不变
【答案】A
【详解】A.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积,从而增大可以利用的浮力,故A正确;
B.当航母漂浮在水面上时,根据物体的浮沉条件可知,它所受浮力等于重力,故B错误;
C.航母航行到密度大的海水中,仍然漂浮,受到的浮力仍等于重力,重力不变,受到的浮力也不变,故C错误;
D.舰载机飞离后,航母仍漂浮,但自重减小,因为,所以航母所受浮力减小,故D错误。
故选A。
18.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )
A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大
C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大
【答案】C
【详解】A.潜艇的质量是其自身的固有属性,不会因为从高密度水层驶入低密度水层而发生改变,故A错误;
B.潜艇所受压强变大是“掉深”过程中深度增加导致的结果,并非引发“掉深”现象的原因,故B错误;
C.根据阿基米德原理,潜艇从高密度水层进入低密度水层时,水的密度减小,而潜艇排开水的体积保持不变,所以潜艇受到的浮力变小;当浮力小于自身重力时,潜艇会急速下落,这正是“掉深”现象的原因,故C正确;
D.潜艇的重力由其自身质量和搭载物的质量决定,不会因为水层密度的变化而变大,故D错误。
故选C。
19.我国古代曾发明过用作军事信号的“孔明灯”,如图所示,点燃碟内的松脂可以升空,主要原因是( )
A.加热使灯笼的体积膨胀变大
B.加热使灯笼内空气质量变小
C.加热使灯笼受到的浮力变大
D.越往高空中空气的密度越大
【答案】B
【详解】ABC.孔明灯升空过程中,灯笼的体积不变,排开空气的体积不变,则排开空气的重力不变,由阿基米德原理可知,孔明灯受到的浮力大小不变;点燃碟内的松脂,加热灯内空气,使灯内空气受热体积膨胀,灯内空气密度减小,则灯内气体重力减小,则孔明灯所受的浮力大于灯的总重力,所以孔明灯就会上升,故AC不符合题意,B符合题意;
D.越往高空中,空气越稀薄,则空气的密度越小,故D不符合题意。
故选B。
20.用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示,把待选种子放入盐水中,饱满种子会沉在盐水底部,不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是( )
A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大
B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大
C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大
D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大
【答案】D
【详解】A.沉在底部的饱满种子,排开盐水的体积等于自身的体积(因为完全浸没);
浮出液面的不饱满种子,排开盐水的体积小于自身的体积(因为部分露出液面)。
由于饱满种子体积通常更大,且两者都在同一盐水中(密度相同),所以沉在底部的种子排开液体的体积更大,根据阿基米德原理,沉在底部的种子受到的浮力也更大。故A错误;
BD.根据物体的浮沉条件,浮出液面的种子密度小于盐水密度;沉在盐水底部的种子密度大于盐水密度。因此,浮出液面的种子密度比沉在盐水底部的种子密度小,故B错误,D正确;
C.液体内部的压强随深度的增加而增大。浮出液面的种子上浮过程中,其所处的深度减小,因此受到的压强变小,故C错误。
故选D。
21.某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小 B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小 D.乙容器对水平桌面的压强较大
【答案】B
【详解】ABC.由图可知,密度计在甲、乙两容器中都是漂浮状态,所受的浮力等于其重力,所以所受浮力相等,密度计在乙液体中排开液体的体积大,根据可知,乙液体的密度小于甲液体的密度,故AC错误,B正确;
B.两容器中液面恰好相平,密度计在乙液体中排开液体的体积大,故甲液体的体积大于乙液体的体积,因为甲液体的密度大于乙液体的密度,故甲液体的质量大于乙液体的质量。因为桌面受到的压力等于烧杯、液体、密度计的重力总和,故;因容器底面积相等,根据,甲容器对水平桌面的压强较大,故D错误。
故选B。
22.小莹用金属架夹住柱形吸管一端使其密封,制成了一个简易密度计。如图所示,她先将密度计漂浮于水中(),此时受到的浮力为,测得露出水面的高度为15cm;再将密度计漂浮于酒精中(),此时受到的浮力为,测得露出酒精液面的高度为12cm,则 (选填“>”“=”或“<”)。若该密度计漂浮于某液体中时,测得露出液面的高度为11cm,则该液体的密度为 。
【答案】 = 0.75
【详解】[1]密度计分别放入水和酒精中时,均竖直漂浮,物体漂浮时,所受浮力大小等于物体的重力大小,则F1=F2=G
[2]吸管的底面积(横截面积)为S,吸管和金属夹的总体积为V,密度计的总重力为G,由题知密度计在水中时H1=15cm=0.15m
由阿基米德原理得……①
在酒精中时H2=12cm=0.12m
由阿基米德原理得……②
若将该密度计放入某液体中时H3=11cm=0.11m
由阿基米德原理得……③
联立①②③解得该液体密度为
创新拓展练
23.将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球受到的浮力大小关系是
B.三个小球的质量大小关系是
C.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是
【答案】C
【详解】A.由于甲、乙、丙三个实心小球体积相同,则根据图可知排开水的体积关系,,,所以
根据可知,三个小球受到的浮力,故A错误;
B.由题意知,甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据浮与沉的条件可知,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是
根据可知,质量大小关系是,故B错误;
C.三个相同烧杯中都装满水,里面的水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器、容器中的水、实心小球的总重力,则放入物体后对桌面的压力变化为和
据此可得
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则,,
所以
由于容器的底面积相同,则根据可知,烧杯底部对桌面的压强的关系是,故C正确;
D.因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据可知烧杯底部受到水的压强相等,即,故D错误。
故选C。
24.质地均匀的正方体木块正上方压一密度为的合金块时,木块没入水下深度为;将该合金块悬挂于木块正下方时,木块没入水下深度为。若将合金块取走后,木块自由漂浮水面时,木块没入水下深度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】质地均匀的正方体木块正上方压一密度为的合金块时,木块没入水下深度为,将木块与合金块看成一个整体,整体漂浮在水面上,浮力等于总重力,即……①
将该合金块悬挂于木块正下方时,木块没入水下深度为,仍然将木块与合金块看成一个整体,整体漂浮在水面上,浮力等于总重力,即……②
联立①②可得:
即
而
所以
若将合金块取走后,木块自由漂浮水面时,木块漂浮在水面上,浮力等于木块的重力,即浮力为
此时木块排开水的体积为
则木块没入水下深度为,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
25.一质量为M、底面积为S的圆柱形薄壁容器放在水平桌面上,注入适量的水,取一空烧杯漂浮在薄壁容器的水面上,此时容器内的水深为h1;后将一金属球置于烧杯中,烧杯仍漂浮于水面,此时容器内的水深为h2;再从烧杯中取出金属球放入水中,金属球沉底后,容器内水深为h3,下列说法正确的是( )
A.金属球的密度为
B.水深为h2时桌面受到容器的压力为ρ水gh2S
C.金属球沉底后受到的重力和支持力平衡
D.金属球沉底后对容器底的压力为ρ水g(h2-h3)S
【答案】D
【详解】A.金属球放入烧杯中,排开水的体积为
因为烧杯漂浮,浮力等于重力,即增加的浮力等于金属球的重力为
金属球取出放入水中时,由于金属球完全浸没,此时排开水的体积等于金属球的体积为
则可求金属球的密度为
故A错误;
B.水深为h2时,由可知,液体对容器底部的压强为
液体对容器底部的压力为
因容器为薄壁圆柱形容器,故此时桌面受到容器的压力为
故B错误;
CD.当金属球沉底后,受到重力、浮力、支持力,这三个力平衡,由阿基米德原理可知,受到的浮力为
则金属球对容器底的压力为
故C错误,D正确。
故选D。
26.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700g,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竖直放入B后,向B中缓慢加水,当加入水的质量为2100g时,容器B中水的深度为 cm。(水的密度为,g取10N/kg。)
【答案】 3 9︰4 8
【详解】[1]由题意知,长方体物块A的质量为300g,则A的重力为
[2]A静置于水平地面时,对地面的压力等于其重力,受力面积为
则A对地面的压强为
将A放入B后,B对地面的压力等于A和B的总重力,即
则B对地面的压强为
则
[3]由题意知,向B中加入水的体积为
A的密度为
将A竖直放入B后,向B中缓慢加水,当A刚刚漂浮时,A受到的浮力等于其重力,此时A排开水的体积为
此时A浸没的高度为
此时A周围水的体积为
由于A的密度小于水的密度,因此继续加水到2100cm3,A将漂浮,因此容器B中水的深度为
27.如图甲,将一个长方体木块的底部用一根质量、体积均不计的细线拴在一个足够高的空容器的底部,S容=200cm2,然后向容器中缓慢加水,每秒钟注入水,当细线达到最大拉力时断开,停止加水。在整个过程中木块底部始终与容器底平行,水对容器底部的压强随加水体积的变化关系如图乙所示,则第6s时水深 cm,细线能承受的最大拉力为 N。
【答案】 9 3
【详解】[1]根据图像第一个转折点,这个转折点之前,浮力小于重力,容器底对木块有支持力,转折点后,木块开始漂浮。
由可得
此时水深对应加水体积,此时容器底面积减去木块底面积的面积大小,为
则木块的底面积也是,往后的水面升高速度是原来的一半,每秒钟注入水,一共注水,则木块还是漂浮状态,前三秒水面升高,再过三秒水面升高
故时,水深为
[2]第二个转折点,此时水深
此时细线刚好拉直,木块刚好漂浮时,水深,则细线长度,是因为细线的长度有限,被拉直了,往后浮力开始大于重力。且第三段与第一段水面上升速度相同,从到,水面增加高度为
也就是增加的浮力导致细线拉断,增加的浮力
则细线能承受的最大拉力为。
28.小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)图a中弹簧测力计的示数 N;
(2)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为 N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与 有关;通过比较图c和d,圆筒所受浮力的大小 (选填“相等”或“不相等”),可知:物体所受浮力的大小与物体的 无关;
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离h0=6.0cm;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离h1=5.0cm,则此溶液的密度ρ= g/cm3。
③若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最小值将 。
【答案】(1)1.4
(2) 0.6 浸入液体的体积 相等 物体的重力
(3) 1.2 增大
【详解】(1)图a中弹簧测力计分度值为0.1N,示数为1.4N,即放入一个砝码的圆筒重力为1.4N。
(2)[1]图c中圆筒浸没在水中时,测力计示数为0.8N,圆筒浸没在水中受到的浮力为
[2]比较图b和c,只有物体排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,则浮力不同,可得结论:物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[3][4]图d中,测力计示数为1.8N,则受到的浮力为
所以图c和d中浮力相同,只有物体的重力不同,说明物体所受浮力的大小与物体重力大小无关。
(3)[1]密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,由可得
解得此溶液的密度
[2]若适当增大圆筒中配重的质量,则密度计的重力变大、浮力变大,由可知,在V排不变时,液体的密度变大,所以这支密度计所能测量液体密度的最小值增大。
29.如图甲,是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰,其满载排水量为8×104吨。小民同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他将一质量为4kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部,该柱形容器质量为2kg,底面积为0.04m2,高为0.5m,如图乙所示。现向容器中加水,当水深度为0.2m时,模型刚好离开容器底部,如图丙所示。继续加水直到深度为0.45m,然后将2架单架质量为1.2kg的舰载机模型轻放在航母模型上,静止后它们一起漂浮在水面上。已知,求:
(1)福建舰满载航行时受到的浮力;
(2)图丙中航母模型浸入水中的体积;
(3)放上2架舰载机模型并静止一段时间后,再取走1架舰载机模型,当最终静止时,容器对水平地面的压强。
【答案】(1)8×108N
(2)4×10﹣3m3
(3)5200Pa
【详解】(1)根据轮船漂浮条件和阿基米德原理,航母满载航行时处于漂浮状态,其受到的浮力等于自身重力,也等于它排开水的重力。福建舰的满载排开水的重力为
福建舰满载时受到的浮力为
(2)在图丙中,航母模型刚好离开容器底部,处于漂浮状态,此时模型受到的浮力等于其自身重力,航母模型的重力
所以,模型受到的浮力为40N,根据可得,模型排开水的体积为
(3)舰载机模型的总重力
放上舰载机后整个装置静止时,增加的浮力
由可知,增加的排开水的体积
水面升高
原来水深为0.45m,容器高度为0.5m,所以有水溢出。
溢出水的重力为
溢出水之前水的体积为
溢出水之前水的重力为
剩余水的重力为
再取下1架舰载机模型后容器对水平面的压力为
容器对水平地面的压强为
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30.(2025·山东淄博·中考真题)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
【答案】B
【详解】A.由图可知,甲樱桃处于漂浮状态,乙樱桃沉底,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时浮力等于重力,即
沉底时浮力小于重力,即,故A错误;
B.两颗樱桃的体积相同,由图可知,两者排开水的体积,根据阿基米德原理可知,甲樱桃所受的浮力小于乙樱桃所受的浮力,即,由于,,所以,所以,故B正确;
C.向水中加盐,液体密度增大,由阿基米德原理可知,樱桃所受的浮力将增大,甲樱桃的位置要上浮一些,最终仍漂浮,故C错误;
D.向水中加盐,液体密度增大,由公式可知,在深度h不变时,盆底受到的液体压强将变大,故D错误。
故选B。
31.(2025·山东德州·中考真题)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示(ρ油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为3:10
【答案】B
【详解】由图乙可知,当F=0时,工件浸入油的深度为h1=0.3m;当h大于0.5m后,压力F保持为400N不变,说明此时工件完全浸没,据此可知,工件的边长为L=0.5m,当F=0时,工件漂浮在油面上,所以,F浮=G,即ρ油gV排=ρ工件gV工件
所以
当h1=0.3m时,工件刚好漂浮,此时施加的力F=0,根据物体漂浮时浮力等于重力,则
工件完全浸没受到的最大浮力为,故ACD错误,B正确。
故选B。
32.(2025·江苏南京·中考真题)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是( )
A.与乙杯相比,甲杯中液体密度较小
B.与乙杯相比,甲杯溢出的液体质量较小
C.与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较大
D.与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小
【答案】D
【详解】A.根据浮沉条件可知,甲杯中鸡蛋漂浮,甲杯中液体密度应该比鸡蛋密度大,乙中沉底,液体密度比鸡蛋小,与乙杯相比,甲杯中液体密度较大,故A错误。
B.根据浮沉条件可知,甲、乙两杯鸡蛋分别处于漂浮和沉底状态,甲中浮力等于鸡蛋重力,乙中浮力小于重力,因为鸡蛋重力不变,故在甲杯中鸡蛋所受浮力较大,根据阿基米德原理,排开液体的质量也较大,因此甲杯溢出的液体质量较大。故B错误;
C.乙杯中液体密度比甲杯小,深度相等,根据知,与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较小,故C错误;
D.甲中液体的密度大,体积大,液体重力大,鸡蛋和杯子的重力相同,故甲杯子总重力大,对桌面的压力大,故与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小,故D正确。
故选D。
33.(2025·山东泰安·中考真题)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有适量等质量的水。甲烧杯中,静止在杯底的铁块,通过细线与浸没在水中的木球相连,此时甲烧杯对桌面的压力为;乙烧杯放入相同的铁块,与木球体积相同的铁球悬挂并浸没入水中,静止时乙烧杯对桌面的压力为;剪断木球下端的细线后,甲烧杯对桌面的压力为。以上操作中,水的质量保持不变,细线质量和体积忽略不计。已知。下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①③正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】B
【详解】①②设水的重力为,铁块的重力为,木球与铁球体积均为,甲烧杯对桌面的压力为
静止时乙烧杯对桌面的压力为
由于水的质量不变,则水的重力不变,铁块的重力不变,又由于,则,故①正确,②错误;
③④剪断木球下端的细线后,由于,木球最终漂浮在水面上,但仍然在杯中,则此时甲烧杯对桌面的压力为
由①②分析可知,甲烧杯对桌面的压力为
由于水的质量不变,则水的重力不变,铁块的重力不变,木球的重力不变,则,故③错误,④正确。
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
34.(2025·四川·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是,浮在海面上时所受的浮力是 N。当舰船从海洋驶入长江时,它会 一些(选填“上浮”或“下沉”)。(g取)
【答案】 4.8×107 下沉
【详解】[1]已知排水量
根据阿基米德原理,“青岛号”导弹驱逐舰满载时所受的浮力
[2]舰船始终漂浮,浮力等于重力,重力不变则浮力不变。从海洋驶入长江,液体密度变小,根据,不变,变小,所以变大,舰船会下沉一些。
35.(2025·北京·中考真题)某同学利用一个圆柱形容器、一个梨、记号笔、刻度尺和适量的水测量酱油的密度,测量过程如图所示,图中、、、分别是梨放入水、酱油前后液面到容器底的距离。已知水的密度为,则待测酱油的密度 。(用已知量和测量量表示)
【答案】
【详解】由图可知,梨在水中和酱油中均处于漂浮状态,即受到的浮力等于其重力,所以F浮水=F浮酱油
设圆柱形容器的横截面积为S,则梨在水中排开水的体积V水排=S(h2-h1)
梨在酱油中排开酱油的体积V酱油排=S(h4-h3)
根据阿基米德原理可知ρ水V水排g=ρ酱油V酱油排g,ρ水S(h2-h1)g=ρ酱油S(h4-h3)g,ρ水(h2-h1)=ρ酱油(h4-h3)
则待测酱油的密度
36.(2025·重庆·中考真题)如图所示,是某型号水下机器人。该机器人可以通过三种方式控制浮沉,第一种是机器人内部水舱充放水,水舱的容积为;第二种是利用推进器提供竖直向上的推力,可以在0~30N之间调节;第三种是在机器人外部加装不同数量的浮块,每个浮块质量均为0.4kg,体积均为。已知该机器人水舱未充水时的质量为9.5kg,未装浮块时,机器人的总体积为(体积不变,含机械臂)。
(1)求150m深处水的压强。
(2)求当机器人未加浮块、水舱充满水浸没在水中悬停时,的大小。
(3)深处水底有一物体(未与水底紧密接触),其密度均匀且为,体积为,需机器人潜入水中用机械臂抓住物体打捞上来,为确保打捞顺利进行,机器人下水前需制订好能让机器人抓住物体上浮的方案,在调到30N的情况下,还需如何利用另外两种方式实现上浮,请通过计算给出一种合理方案。
【答案】(1)
(2)15N
(3)将水舱排空,再加一个浮块就能将物体从水中打捞上来
【详解】(1)水的压强为
(2)机器人悬停时,处于平衡状态,其受到的浮力、推力之和等于其总重力,即
当水舱充满水时,舱内水的质量为
此时机器人的总质量为
机器人的总重力为
机器人浸没在水中时,排开水的体积等于其总体积,
机器人受到的浮力为
根据平衡条件,所需的推力为
(3)要使机器人抓住物体上浮,整体受到的总浮力与向上的推力之和必须大于总重力。即
物体的质量
物体的重力
物体完全浸没时受到的浮力
为了使整体更容易上浮,应尽量减小总重力,所以应将机器人水舱的水排空。此时机器人的重力
设需要加装n个浮块。每个浮块的重力
每个浮块完全浸没时受到的浮力
打捞时,系统(机器人+物体+浮块)的总重力为
系统的总浮力为
推力 调到最大值 30 N。根据上浮条件 ,可得
即
即
由于浮块的数量n必须为整数,所以至少需要加装1个浮块。因此,一个合理的方案是:将机器人水舱的水排空,并加装1个浮块。
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37.(2025·河南平顶山·二模)如图所示,水平桌面上有两相同的电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有质量相等的甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中,静止时A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲<h乙。下列说法正确的是( )
A.液体密度ρ甲<ρ乙
B.两小球受到的浮力FA=FB
C.容器对桌面的压强相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤的示数变化较大
【答案】D
【详解】A.将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中,A浸没,浸入的体积较大,且两杯中液体高度,故甲液体的体积较小,装有质量相等的甲、乙两种不同的液体,根据知:,故A错误;
B.A球在甲液体中沉底,B球在乙液体中漂浮,故两个球排开液体体积关系,且,则根据浮力公式得到:A球所受浮力大于B球,故B错误;
C.已知A球在液体中沉底,根据物体的沉浮条件可知,A球的重力大于A球的浮力;B球在液体中漂浮,物体二力平衡,B球重力等于B球所受的浮力,又因为A球所受浮力大于B球的浮力,故A的重力大于B的重力,而液体的质量相等,则重力,则左边容器对电子秤的压力
右边容器对电子秤的压力
所以,根据可知,底面积相等,故左边容器对电子秤的压强较大,故C错误;
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),电子秤的示数变化等于小球的质量,因A球的重力大,由得A球的质量大,故左侧电子秤的示数变化较大,故D正确。
故选D。
38.(25-26九年级上·黑龙江大庆·开学考试)两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A.甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B.两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C.小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D.小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
【答案】C
【详解】A.由图知,小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;由于两个小球完全相同,则,所以,故A错误;
B.由图知,液体的深度相同,且,根据可知,两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系,故B错误;
C.由于小球B在乙中沉底或悬浮,所以当小球B悬浮时,浮力等于重力,小球B受到烧杯底部的支持力为零,故C正确;
D.小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;两小球完全相同,质量相等,则,所以A受到的浮力大于或等于B受到的浮力,故D错误。
故选C。
39.(2025·四川达州·模拟预测)小李用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲所示,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙所示,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
【答案】B
【详解】A.根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋在水中沉底,其受到的浮力与鸡蛋的重力之间的关系为
鸡蛋在盐水中漂浮,其受到的浮力与鸡蛋的重力之间的关系为
故有,故A错误;
B.根据可知,鸡蛋在水中受到的浮力
此时鸡蛋沉底,其体积等于其排开水的体积,则鸡蛋的体积,故B正确;
CD.根据可知,鸡蛋在盐水中受到的浮力
因为
所以鸡蛋受到的重力
则鸡蛋的质量
则鸡蛋的密度,故CD错误。
故选B。
40.(2025·广东茂名·二模)在综合实践活动中制作简易密度计,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,做成一只简易密度计,如图甲,将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,标记的刻度如图乙所示,密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力分别是F1、F2、F3,它们的关系是 ;在水中的刻度是 ,盐水的刻度线是 (后二空选填“A/B/C”)
【答案】 B C
【详解】[1][2][3]将该密度计分别放入水、盐水和酒精中漂浮时,由可知密度计在三种液体中所受浮力大小相等,即密度计在水、盐水和酒精中受到的浮力;盐水的密度最大,酒精的密度最小,根据可知密度计在盐水中排开液体的体积最小,在酒精中排开液体的体积最大,在水中的刻度是B,盐水的刻度线是C。
41.(2025·河南商丘·二模)小丽帮妈妈做饭时想测量食用酱油的密度,于是她用一些材料制作了一个简易的密度秤。如图所示,密度秤由容积为的盛液筒和高度为25cm、底面积为的圆柱体浮筒组成。盛液筒内没有液体时,将密度秤放入水中,密度秤静止时浮筒浸入水中的深度为8cm。将盛液筒倒满酱油,待密度秤静止时,浮筒浸入水中的深度为13.5cm。已知,取。
(1)当盛液筒内没有液体时,求浮筒下表面受到水的压强。
(2)求该密度秤未加入液体前受到的浮力。
(3)求酱油的密度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)浮筒浸入水中的深度
浮筒下表面受到水的压强
(2)浮筒排开水的体积
该密度秤受到的浮力
(3)当盛液筒内没有液体时,密度秤漂浮,则密度秤所受的重力
当盛液筒倒满酱油时,浮筒浸入水中的深度
此时排开水的体积
此时密度秤受到的浮力
此时密度秤仍然漂浮,则
酱油的重力
由可得,酱油的质量
酱油的体积
酱油的密度
42.(2025·广西柳州·一模)如图甲所示,底面积为200cm2的柱形容器内有圆柱体A,A的密度为,高为10cm,底面积为80cm2,容器内水深4cm。(g取10N/ kg,水的密度为)
(1)求图甲中容器底受到的水的压强;
(2)求图甲中A对容器底的压强;
(3)若在容器中再放一块高为5cm、底面积为60cm2,金属块B(B>水) ,如图乙。求放入B后B受到水的浮力及水对容器底的压强的变化量。
【答案】(1)400Pa
(2)200Pa
(3)3N,230Pa
【详解】(1)容器底受到的水的压强为
(2)由得,A的质量为
A的重力为
A排开水的体积为
A受到的浮力为
A对容器底的压力为
A对容器底的压强为
(3)由于金属块B的密度大于水的密度,放入水中后B会沉底,初始时容器中水的体积
金属块B的体积
设放入B后水深为h,B完全浸没,根据体积关系有
即
解得
此时A处于漂浮状态,B确实完全浸没。
所以B受到的浮力
B排开水的体积
A排开水的体积
水的体积为
此时水的深度为
水深度的变化量为
水对容器底压强的变化量为
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