专题10 浮力——2026年中考物理一轮复习一遍过
2026-01-20
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普通
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 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 浮力 |
| 使用场景 | 中考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.33 MB |
| 发布时间 | 2026-01-20 |
| 更新时间 | 2026-01-20 |
| 作者 | 摘星理科学习加油站 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-01-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56050415.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该初中物理讲义聚焦“浮力”专题,覆盖中考核心考点,包括浮力定义、测量与计算、阿基米德原理、沉浮条件及应用,构建“概念辨析-原理应用-综合计算”知识体系。教学流程设计“考点梳理-方法指导-真题训练”环节,通过浮力与压强、密度结合的压轴题讲解,帮助学生突破液面变化、密度推导等难点,体现复习系统性与针对性。
亮点在于“情境化探究”与“分层训练”策略,如结合轮船、密度计等生活场景培养科学思维,通过称重法测浮力实验分析溢水杯未装满水的误差提升科学探究能力。设置选择、实验、计算分层题型,配合真题精讲和限时训练,确保高效复习,助力教师精准把控节奏,提升学生综合解题与应考能力。
内容正文:
专题10 浮力
综合计算题占比高浮力常与压强、密度、力的平衡结合命制压轴题,如:计算物体浸入液体后,容器底部压强的变化量(需先算液面高度变化 排容,再算 液);利用浮沉条件计算物体密度或液体密度(如漂浮时 浮物,推导 物排物液)。
结合生活与科技场景命题 素材多源于轮船、潜水艇、密度计、氢气球等,如 “轮船从长江驶入大海,浮力如何变化”“潜水艇上浮时的受力分析”,考查知识的应用能力。
注重概念辨析与细节考查 选择题常考易错点,如 “浮力大小与浸没深度的关系”“物体沉底时是否受浮力”“密度计的工作原理”。
实验题强调误差分析与方法 实验探究题常考 “溢水杯未装满水对实验的影响”“弹簧测力计的读数误差”,以及控制变量法、转换法的应用。
知识点一:浮力
一、浮力
1.浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况,也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
2.浮力的方向:竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动,也无论液体(静止的液体)如何放置,浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的施力物体与施力物体
(1)浮力的施力物体:液体(或气体)。
(2)浮力的受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
4.浮力的测量-称重法
(1)称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图所示,弹簧测力计拉力为F´,物体重力为G,则F浮=G-F´。因此,只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´,即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F´;
③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。
步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
5.浮力产生的原因
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力,如表所示。
位置
深度
压强
压力
图示
前、后六个面
相等
相等
F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面
相等
相等
F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面
上表面深度小于下表面深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
F向下(F1)<F向上(F2)
F浮=F向上-F向下
知识点二:阿基米德原理
一、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到的重力。
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
【总结归纳】计算浮力大小的四种方法
称重法
压力差法
公式法
平衡法
浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F,即F浮=G-F
浮力等于物体上、下表面受到的液体的压力差,即F浮=F向上-F向下
根据阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排计算
物体漂浮或悬浮时,由二力平衡条件得浮力等于重力,即F浮=G
知识点三:物体沉浮的条件及应用
一、物体沉浮的条件
1.液体中常见的三种浮沉现象
(1)物体上浮,最终漂浮在液面上;
(2)物体悬浮,可以静止在液体中的任何位置;
(3)物体下沉,最终沉入底部。
2.物体的沉浮条件
(1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系
状态
物体浸没在液体中
物体部分浸在液体中
上浮
悬浮
下沉
漂浮
条件
F浮>G
F浮=G
F浮<G
F浮=G
示意图
3.实心物体的沉浮条件分析汇总
上浮
漂浮
悬浮
下沉
沉底
运动状态
向上运动
静止在液面上
静止在液体内任意深度处
向下运动
静止在容器的底部
条件
F浮>G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮<G物
F浮+F支=G物
ρ液与ρ物的关系
ρ液>ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
ρ液<ρ物
V排与V物的关系
V排=V物(露出水面前)
V排<V物
V排=V物
V排=V物
V排=V物
示意图
二、浮力的应用
1.增大和减小浮力的方法
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。
(1)增大浮力的方法:
增大液体的密度(在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来);
增大物体排开液体(或气体)的体积(如,飞艇、万吨巨轮等)。
(2)减小浮力的方法:
减小液体的密度(如,可以采用加清水的方法减小盐水的密度,使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉);
减小物体排开液体(或气体)的体积(如,通过将辅助气囊中的气体放出,减小飞艇排开空气的体积,使飞艇降落)。
2.浮力的应用实例
应用
原理
特点
应用解读
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,只是海水、河水密度不同,轮船的吃水线不同(因为海水密度较大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小)
沉浮状态
始终漂浮
满足条件
物体的漂浮条件:F浮=G
排水量
满载时排开水的质量:m排=m船+m货
载货量
满载时货物的质量:m货=m排-m船
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
上浮
通过排水使G变小,F浮>G满足上浮条件
下潜
通过吸水使G变大,F浮<G满足下沉条件
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
上浮
充入密度小的气体,F浮>G
下降
排出密度小的气体,F浮<G
一.选择题(共28小题)
1.(2025•淄博)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
【解答】解:A:甲樱桃处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,故A错误;
B、甲樱桃处于漂浮状态,甲樱桃的密度小于水的密度,乙樱桃沉底,乙樱桃的密度大于水的密度,所以ρ甲<ρ乙,由于两颗樱桃的体积相等,所以甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量,故B正确;
C、向水中加盐,水的密度变大,甲樱桃的密度仍小于水的密度,甲樱桃仍漂浮,故C错误;
D、向水中加盐,水的密度变大,根据p=ρgh可知盆底受到的液体压强变大,故D错误。
故选:B。
2.(2025•滨州)如图所示,水平桌面上甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且放入鸡蛋后液面相平。若两烧杯底部所受液体压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯盐水中所受浮力分别为F甲、F乙,则下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙 C.F甲<F乙 D.F甲>F乙
【解答】解:CD、由图可知,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,则浮沉条件可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即F甲=F乙;故CD错误;
AB、鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,说明甲杯中水的密度大于乙杯中盐水的密度,又因为两杯中液面相平,由公式p=ρgh可知,甲杯底部所受液体的压强较大,即p甲>p乙,故B正确,A错误。
故选:B。
3.(2025•德州)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
【解答】解:
AC、由图乙可知,当工件浸入油中的深度超过0.5m后,所受压力不变,说明工件受到的浮力不再改变,所以,当h=0.5m时工件恰好浸没在油中,则正方体工件的边长为0.5m;
工件排开油的最大体积:V排大=V工件=L3=(0.5m)3=0.125m3,
则工件受到的最大浮力:F浮大=ρ油gV排大=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.125m3=1000N,故AC错误;
B、由题意和图乙可知,开始时压力为0,工件处于漂浮状态,此时工件浸入油中的深度为0.3m,
则工件漂浮时受到的浮力:
F浮=ρ油gV排=ρ油gSh浸=0.8×103kg/m3×10N/kg×(0.5m)2×0.3m=600N,
因为此时工件处于漂浮状态,则由漂浮条件可知工件的重力:G=F浮=600N,
由G=mg可得工件的质量为:m60kg,故B正确;
D、工件的密度:ρ0.48×103kg/m3,
则工件密度与油的密度之比为0.48×103kg/m3:0.8×103kg/m3=3:5,故D错误。
故选:B。
4.(2025•陕西)研学活动中,小明捡到一块石头。他用电子秤和玻璃杯测量其密度,测量过程如图所示。下列判断不正确的是(不计绳子的质量和体积,水的密度为1g/cm3,g取10N/kg)( )
A.根据本次实验数据,可得出石头密度最准确的测量值为3.125g/cm3
B.从水中取出石头时,带出了1g的水
C.从水中取出石头时,带出的水不会影响密度的测量值
D.石头沉在水底时,杯底对石头的支持力为0.24N
【解答】解:B、由图知,从水中取出石头时,带出水的质量m0=m②﹣m①﹣m③=408.0g﹣75.0g﹣332.0g=1.0g,故B正确;
A、由题意知,补充上水的质量m水=m④﹣m③﹣m0=357.0g﹣332.0g﹣1.0g=24.0g,则应补充上水的体积V水24cm3,所以V石=V水=24cm3,
石头的密度ρ石3.125g/cm3=3.125×103g/m3,故A正确;
C、石头拿出过程会带出一部分水,但在加入水使液面到达标记处时,会将带出的水补充进来,不影响实验结果,故C正确;
D、在图②中,石头沉入水底,石头还受到杯底的支持力、重力和浮力的作用,这三个力相互平衡,即G石=F浮+F支,
则F支=G石﹣F浮=m石g﹣ρ水gV石=0.075kg×10N/kg﹣1×103kg/m3×10N/kg×24×10﹣6m3=0.75N﹣0.24N=0.51N,故D错误;
故选:D。
5.(2025•眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中的液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
【解答】解:A、若两容器底部所受液体压强相等,由图知甲容器中液体的深度小于乙容器中液体的深度,由p=ρ液gh可知甲容器中液体的密度较大,故A错误;
B、若两容器底部所受液体压强相等,容器的底面积相同,由F=pS知两容器底部所受液体压力相等,所以甲、乙容器中液体和小球的总重力相同,小球的重力相同,所以液体的重力相同,由G=mg知甲、乙容器中液体的质量相同,故B正确;
C、甲、乙容器中液体和小球的总重力相同,甲乙容器对桌面的压力相同,容器的底面积相同,由p知甲容器对桌面的压强等于乙容器对桌面的压强,故C错误;
D、因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力都等于小球的重力,即浮力相等,故D错误。
故选:B。
6.(2025•凉山州)《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高,二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
【解答】解:ABC、根据浮沉条件知,1号沉底,其密度大于液体的密度,而2、3、4漂浮,密度都小于液体的密度,根据漂浮时浮力等于重力,F浮=ρ水gV排=G=ρgV;
漂浮时如果物体的浸入的体积占总体积的比例越大,物体的密度就越接近液体的密度,即密度越大,ρ2>ρ3>ρ4;密度关系ρ1>ρ2>ρ3>ρ4;
根据G=mg=ρVg,已知密度关系,但不知道体积关系,故无法比较重力大小,
图中2号接近悬浮,密度在1、2之间,所以该海水为二等海水;故AB错误,C正确;
D、图中1号沉底,改盛四等海水,液体的密度更小,因而还是沉底,故排开液体的体积不变,但液体密度变小,根据阿基米德原理知,浮力减小,故D错误。
故选:C。
7.(2025•广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为0.4g/cm3的实心均匀长方体物块M相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F随时间t的变化关系如图乙所示,t2∼t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.t为0时,水对容器底部的压强是2×103Pa
B.0∼t1时间段,力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
【解答】解:A、t为0时,水的深度为40cm,则水对容器底部的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa,故A错误;
B、由图乙可知,当时间大于t3后,物块M完全脱离水面,此时力传感器示数等于物块M的重力,即G=F3=4N,根据G=mg=ρgV可知,物块M的体积为:
V1×10﹣3m3=1×103cm3;
在0∼t1时间段,物块M完全浸没在水中,即V排=V=1×10﹣3m3,物块M受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
根据力的平衡关系可知,力传感器示数F1为F1=F浮﹣G=10N﹣4N=6N,故B错误;
C、当t为t3时,物块M刚好脱离水面,设容器水面下降的高度为Δh,则S容Δh=V,即100cm2×Δh=1×103cm3,
解得:Δh=10cm=0.1m,
则t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量为:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,故C错误;
D、物块M高度为:
hM25cm;
由图乙可知,当t为t2时,物块M受到的浮力等于物块M重力,即F'浮=G=4N,则物块M排开水的体积为:
ΔV排4×10﹣4m3,
物块M浸没的深度为:
h'0.1m=10cm;
当物块M完全脱离水面时,设容器水面下降的高度为Δh',则S容Δh'=ΔV排,即100cm2×Δh'=4×10﹣4×106cm3,
解得:Δh'=4cm,
t2∼t3时间段内,横杆向上运动的距离为s=h'﹣Δh'=10cm﹣4cm=6cm,
则横杆向上运动的速度为:
v1cm/s,故D正确。
故选:D。
8.(2025•北京)某小组设计了水箱自动控制进水装置,如图所示。水箱内的圆柱形金属控制棒用不可伸长的细线悬挂在力传感器下面,并始终浸在水中,通过它对力传感器拉力的大小触发开关,控制水泵自动进水。用水时,水箱内水位降低,当到达最低水位时,力传感器所受拉力等于F1,触发开关,水泵开始持续向水箱注水;当水位到达最高水位时,力传感器所受拉力等于F2,再次触发开关,水泵停止向水箱注水。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量。已知控制棒的质量为m,水的密度为ρ水。下列说法正确的是( )
A.控制棒受到的浮力最大时,排开水的体积为
B.控制棒受到的浮力的变化量最大为mg﹣F2
C.力传感器受到的拉力大小在F1与F2之间时,说明水箱正在进水
D.缩短悬挂控制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高
【解答】A、由题意,控制棒受到了重力、浮力和拉力的作用。当水位达到最高水位时,此时力传感器所受的拉力为F2,方向向下,根据力的作用是相互的,控制棒受到的拉力F2',大小等于F2,方向向上。此时控制棒排开水的体积为最大,浮力最大。控制棒的重力、浮力和拉力三个力的关系是:F浮+F2'=G=mg,可知F浮=mg﹣F2'=mg﹣F2,由F浮=ρ液gV排得:控制棒此时排开水的体积V排。故A错误。
B、当水位到达最低水位时,力传感器受到的拉力等于F1,方向向下,根据力的作用是相互的,控制棒受到的拉力F1',大小等于F1,方向向上。此时控制棒排开水的体积为最小,浮力最小。控制棒的重力、浮力和拉力三个力的关系是:F浮min+F1=G=mg,得F浮min=mg﹣F1,
由以上分析知:最高水位时浮力最大,F浮max=mg﹣F2,
则浮力的最大变化量ΔF浮max=(mg﹣F2)﹣(mg﹣F1)=F1﹣F2,故B错误;
C、由题意,最低水位时传感器的拉力为F1,此时控制棒对传感器的拉力最大,水泵启动进水。最高水位时传感器的拉力为F2,此时控制棒对传感器的拉力最小,水泵停止向水箱注水。故注水过程中,拉力逐渐从F1减小到F2。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量,所以此时水位是上升的,拉力是从F1减小到F2。若水泵停止注水(拉力已达到F2),开始用水,水位下降,则拉力从F2逐渐增大,直到水泵启动(此时拉力为F1)则不管是进水还是出水,拉力确实处于F1和F2之间。故C错误。
D、缩短悬挂控制棒的细线,因F1和F2触发的条件不变,控制棒的重力不变,由F浮=G﹣F知:则控制棒受到的浮力不变。
根据F浮=ρ液gV排得:V排,
若初始时细线的长度为L,控制棒的长度为h,水箱底到力传感器的距离为H。控制棒浸入水中的体积为V排,
设浸入深度为d,控制棒的横截面积为S棒,
则V排=S棒d,则d,
因mg、F1、ρ水、S棒均不变,所以d不变;
则水位高度y=H﹣L﹣h+d,
缩短细线长度L,水位高度y变大。故D正确。
故选:D。
9.(2025•石棉县二模)如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,甲、乙的体积之比为2:1,甲、乙的密度之比为1:6,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.细线对甲的拉力为12N
B.乙受到的浮力为4N
C.甲的密度为0.25×103kg/m3
D.容器底部对乙的支持力为4N
【解答】解:
A、由题知,甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,且细线被拉直,则甲受到向上的浮力、向下的重力和拉力而处于平衡状态,所以满足F浮甲=G甲+F拉,则细线的拉力:F拉=F浮甲﹣G甲=8N﹣4N=4N,故A错误;
B、甲、乙的体积之比为2:1,甲有一半的体积露出水面,则甲排开水的体积是甲体积的一半,所以甲、乙排开水的体积相等,根据F浮=ρ水gV排可知,甲、乙受到的浮力相等,即乙受到的浮力也为8N,故B错误;
C、已知F浮甲=8N,由阿基米德原理可得:ρ水gV排=8N;
甲的重力为4N,根据G=mg=ρVg可得:ρ甲gV甲=4N;
此时V排V甲,解得ρ甲ρ水=0.25×103kg/m3,故C正确;
D、甲、乙的密度之比为1:6,甲、乙的体积之比为2:1,
由密度公式可知甲、乙的质量之比为,则m乙=3m甲,即乙的质量是甲的3倍,根据G=mg可知乙的重力是甲重力的3倍,故G乙=3G甲=3×4N=12N;
已知乙与容器底部接触,则乙受到向上的支持力、浮力、拉力和向下的重力而处于平衡状态,
所以F支+F浮乙+F拉=G乙,则乙受到的支持力:F支=G乙﹣F浮乙﹣F拉=12N﹣8N﹣4N=0N,故D错误。
故选:C。
10.(2025•徐汇区模拟)鱼通过调节鱼鳔中的气体体积来控制浮沉。如图所示,一条大鱼静止在水缸中,位置1是悬浮在水中,位置2是漂浮在水面,且有一部分露出水面,则状态2相对状态1而言,有( )
A.水缸中水面高度下降
B.水缸中水面高度上升
C.状态2鱼鳔中的气体体积较大
D.状态2鱼鳔中的气体体积较小
【解答】解:当鱼漂浮或悬浮时,鱼受到的浮力等于自身的重力,所以鱼在水缸中,当它浮在水面时,与悬浮在水中相比,浮力不变;
阿基米德原理F浮=ρ水gV排分析,浮力不变,液体密度不变,所以两次排开的液体不变,水面高度也不变;
状态2时,鱼有一部分露出水面,说明此时鱼鳔中的气体体积较大,故C正确、ABD错误。
故选:C。
11.(2025•喀什地区三模)将两个完全相同的小球分别放入甲、乙两杯盐水中,甲杯中的小球处于漂浮状态,乙杯中的小球处于悬浮状态,如图所示,此时盐水液面相平,则下列判断正确的是( )
A.甲、乙两杯中小球受到的浮力相等
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度
C.甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力
D.甲、乙两杯中小球受到的重力不同
【解答】解:AC.小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,由物体的浮沉条件可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,重力不变,浮力不变,即浮力相同,故A正确,C错误;
B.甲杯中的小球处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件,小球的密度小于盐水的密度,即ρ球<ρ甲。乙杯中的小球处于悬浮状态,根据物体的悬浮条件,小球的密度等于盐水的密度,即ρ球=ρ乙。因此,甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度,即ρ甲>ρ乙,故B错误;
D.题干中指出“将两个完全相同的小球放入两杯盐水中”,说明两个小球的质量是相同的,根据重力公式G=mg可知,它们的重力也相同,故D错误。
故选:A。
12.(2025•重庆校级模拟)如图所示,水平桌面上三个相同的烧杯中装满甲、乙、丙三种不同液体,将完全相同的三个小球分别放入三个烧杯中,球在甲液体中沉底且对杯底有压力,球在乙液体中漂浮,球在丙液体中悬浮,下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙液体的密度大小关系:ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.三个小球排开液体质量的大小关系:m甲=m丙>m乙
C.小球放入后与放入前相比,烧杯对桌面的压强变化量大小关系:Δp甲>Δp乙=Δp丙
D.若将三个小球取出(小球带出的液体忽略不计),液面稳定后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是:ΔF甲=ΔF乙=ΔF丙
【解答】解:
AB、A球沉底部,物体受到的浮力F甲<GA,液体密度ρ甲<ρA,
B球漂浮,物体受到的浮力F乙=GB,液体密度ρ乙>ρB,
C球悬浮,物体受到的浮力F丙=GC,液体密度ρ丙=ρC,
因三个小球完全相同,可得到三容器中液体的密度大小关系是:ρ乙>ρ丙>ρ甲;
也可得到三容器中物体受到浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,
F浮=G排=m排g,三个小球排开液体质量的大小关系是:m甲<m乙=m丙;故AB错误;
C、烧杯底部对桌面的压力等于容器中所有物体的总重力,
放入物体前烧杯对桌面的压力为:F=G容器+G水﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
放入物体后烧杯对桌面的压力为:F'=G容器+G水+G球﹣G排﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
三个相同烧杯中都装满水,里面的水的重力G水相等,
据此可得:放入物体前后烧杯对桌面的压力变化量:ΔF=F'﹣F=G球﹣G排,
由阿基米德原理知:G排=F浮,所以ΔF=G球﹣G排=G球﹣F浮,
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则GA>F甲,GB=F乙,GC=F丙;
由于mA=mB=mC,则GA=GB=GC,所以ΔF甲>ΔF乙=ΔF丙,
又由p可知,由于三容器底面积相同,故Δp甲>Δp乙=Δp丙,故C正确;
D、柱形容器中,ΔF液压=ΔF浮,由于容器中物体受到浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,
故取出物体后液体对容器底部压力的变化量的大小关系为:ΔF甲<ΔF乙=ΔF丙,故D错误。
故选:C。
13.(2025•安阳一模)放置在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器中盛有不同的液体,小强将两个完全相同的鸡蛋分别放入甲、乙两个容器中,鸡蛋静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面相平,下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲液体对容器底部的压强大
D.甲容器对水平桌面的压力较大
【解答】解:A.甲中鸡蛋悬浮,浮力等于重力(F浮甲=G);乙中鸡蛋漂浮,浮力也等于重力(F浮乙=G),两个鸡蛋完全相同,重力相等,鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等,故A正确;
B.悬浮时液体密度等于物体密度(ρ甲=ρ蛋);漂浮时液体密度大于物体密度(ρ乙>ρ蛋),则ρ乙>ρ甲,故B错误;
C.根据p=ρgh,两容器液面相平(深度h相等),ρ乙>ρ甲,则乙液体对容器底部的压强大,故C错误;
D.容器完全相同,液面相平但ρ乙>ρ甲,且甲中鸡蛋排开液体体积更大(鸡蛋排开液体体积V排甲=V蛋,V排乙<V蛋,故甲液体体积V甲液=V容﹣V排甲,乙液体体积V乙液=V容﹣V排乙,V甲液<V乙液)。根据m=ρV分析得乙容器中液体质量m乙更大,由G=mg得乙容器中的液体重力G乙液更大,乙容器中总重力(G总=G容+G乙液+G蛋)更大,故乙容器对桌面的压力F=G总较大,故D错误。
故选:A。
14.(2025•巨野县二模)用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度
B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力
C.冬枣所受的浮力大于樱桃所受的浮力
D.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
【解答】解:ABC、冬枣、樱桃的质量相等,V冬枣>V樱桃,则冬枣的密度要小于樱桃的密度;
由G=mg可知冬枣、樱桃的重力也相等,甲图,冬枣悬浮,浮力等于重力,即F甲=G,冬枣的密度等于甲液体的密度;
乙图,樱桃漂浮,浮力等于重力,即F乙=G,所以冬枣受到的浮力等于樱桃受到的浮力,樱桃的密度小于乙液体的密度,所以甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,冬枣所受的浮力等于樱桃所受的浮力;故ABC错误;
D、放入冬枣、樱桃后,两容器液面相平,V冬枣>V樱桃,所以V冬枣排>V樱桃排,说明没放物体之前甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,即V甲<V乙,且ρ甲<ρ乙,由m=ρV可知,两液体的质量m甲<m乙,则G甲<G乙;
两容器质量相同,则容器的重力相同,冬枣、樱桃质量相同,其重力也相等,但液体的重力G甲<G乙,
两容器对桌面的压力分别为F甲=G器+G冬枣+G甲,F乙=G器+G樱桃+G乙,
所以F甲<F乙,故D正确。
故选:D。
15.(2025•瑞金市一模)水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积均相同的容器,分别装有密度不同的液体,将两个完全相同的小球放入容器中,静止时的情形如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中液体密度小于乙容器中液体密度
B.两容器底部受到的液体压强相等
C.小球在两液体中所受浮力相等
D.小球在甲液体中排开液体的质量较大
【解答】解:A.两个完全相同的小球,说明小球密度相等,甲容器中小球漂浮,甲容器中液体密度大于小球的密度,乙容器中小球悬浮,乙容器中液体密度等于小球的密度,甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度,故A错误;
B.由于甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度,两个容器中液体深度相同,由p=ρgh可知,甲容器底部受到的液体压强大于乙容器底部受到的液体压强,故B错误;
C.由图可知,甲容器中小球漂浮,乙容器中小球悬浮,由沉浮条件可知,甲、乙容器中小球受到浮力都等于重力,小球的重力不变,所以小球在两液体中所受浮力相等,故C正确;
D.由于小球在两液体中所受浮力相等,由阿基米德原理可知,小球在甲、乙液体中排开液体的重力相等,则小球在甲、乙液体中排开液体的质量相等,故D错误。
故选:C。
16.(2025•滨州模拟)水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列说法正确的是( )
A.两小球所受浮力FA=FB
B.A球受到的浮力小于A球的重力
C.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
D.两种液体对容器底部的压强p甲<p乙
【解答】解:AB.由图知,A球在甲液体中漂浮,B球在乙液体中悬浮,根据浮沉条件知,浮力都等于重力,而且两个完全相同的小球A、B,则FA=FB=G球;
故A正确,B错误;
C.A球在甲液体中漂浮,则ρA<ρ甲,B球在乙液体中悬浮,则ρB=ρ乙,由于小球A、B完全相同,即ρA=ρB,则有ρ甲>ρ乙,故C错误;
D.静止时两容器内液面相平,且ρ甲>ρ乙则由p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强p甲>p乙。故D错误。
故选:A。
17.(2025•焦作一模)如图所示,甲、乙两个相同的容器静止在水平面上,分别盛有A、B两种不同的液体,将两个完全相同的木块分别放入两容器中,木块静止时两容器中液面相平,下列说法正确的是( )
A.甲、乙中木块所受的浮力F甲>F乙
B.A、B两种液体的密度ρA>ρB
C.木块静止时,A、B两种液体对容器底部的压强pA=pB
D.甲、乙两容器对水平面的压力F'甲=F'乙
【解答】解:ABC、由图可知:木块在两个烧杯中都是漂浮,根据物体的浮沉条件可知,木块受到的浮力大小等于木块自身重力;因放入两烧杯中的木块完全相同,重力相等,所以木块在甲、乙两种液体中所受浮力相同,故A错误;
木块在甲、乙两种液体中所受浮力相同,根据阿基米德原理可知:木块在甲、乙两种液体中排开液体的重力相等;由重力公式G=mg可得:木块在甲、乙液体中排开液体的质量相等,故B错误;由图可知:木块排开液体的体积V排甲<V排乙,因木块在甲、乙两种液体中所受浮力相同,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知:ρA>ρB,故B正确;
C、由于深度相同,根据p=ρ液gh知,ρA>ρB,A、B两种液体对容器底部的压强pA>pB;故C错误;
D、根据漂浮时浮力等于重力,也等于排开液体的重力,将物体替换为排开的液体,重力不变,液面高度不变,根据替换后液体的体积相等,而甲中的密度大,故总重力大,压力大,而底面积相等,根据p知,故甲的压强大,故D错误。
故选:B。
18.(2025•平武县一模)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,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
【解答】解:
A、由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;
由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,根据F=pS可知,受到的压力也是相同的,故C错误;
D、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,根据p可知,压强也是相同的,故D正确。
故选:D。
19.(2025•宿松县三模)中国自主研发无人潜水器“海龙III”成功完成下潜任务,潜水器从刚好浸没时开始计时,到返回水面合计10min,全过程深度﹣时间图象和速度﹣时间图象如图所示,下列对潜水器分析正确的是( )
A.在0~1 min,受到水的压强逐渐减小
B.在1~3 min,受到水的浮力逐渐变大
C.在4~6 min,处于匀速直线运动状态
D.在6~8 min,所受合力不为零
【解答】解:
A.由h﹣t图象可知,在0~1min内潜水器所处的深度逐渐增大,由p=ρgh可知,受到水的压强逐渐增大,故A错误;
B.在1~3min内,潜水器浸没水中,排开水的体积不变,由F浮=ρgV排可知,受到水的浮力不变,故B错误;
C.由v﹣t图象可知,在4~6min内,潜水器的速度为0,处于静止状态,故C错;
D.由v﹣t图象可知,在6~8min内,潜水器加速上升,处于非平衡状态,合力不为0,故D正确。
故选:D。
20.(2025•济南三模)三峡升船机是世界上最大的升船机。船只驶入装有水的承船厢后,在拉力F作用下竖直升降。如图所示,重量不同的船舶(G1>G2>G3)驶入承船厢,通过排放水使厢内水深h保持不变,则三种情况下,匀速提升所需的拉力( )
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.F1、F2、F3一样大
【解答】解:根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力大小等于它排开液体的重力,厢内水深h保持不变,重量不同的船舶(G1>G2>G3)驶入承船厢,重的船舶排出的水也多,且排出水的重力与船舶的重力相等,所以三种情况下,厢,水、船的总重相同,匀速提升,拉力等于总重力大小,则三种情况下,匀速提升所需的拉力F1、F2、F3一样大。
故选:D。
21.(2025•新泰市模拟)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯底缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,(g取10N/kg,忽略水面的变化)下列说法中( )
①圆柱体受到的重力是10N
②圆柱体受到的最大浮力是6N
③圆柱体刚要露出水面时,圆柱体下表面受到水的压强为300Pa
④圆柱体的密度是1.5g/cm3
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【解答】解:①由图乙可知,当h>5cm时,弹簧测力计的示数为10N不变,此时圆柱体位于空中,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力G=F=10N,故①正确;
②.由图乙可知,当h<2cm时,圆柱体完全浸没在水中,弹簧测力计的示数为F′=6N不变,此时圆柱体受到的浮力最大且不变,则圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F′=10N﹣6N=4N,故②错误;
③忽略水面的变化,由图乙可知,圆柱体从h1=2cm开始露出水面到h2=5cm完全离开水面,则圆柱体的高为h=h2﹣h1=5cm﹣2cm=3cm,则圆柱体刚要露出水面时圆柱体下表面受到水的压强为:p=ρ水gh=1.0×103m3×10N/kg×0.03m=300Pa,故③正确;
④因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,圆柱体的体积V=V排4×10﹣4m3,
由G=mg可得,圆柱体的质量m1kg,
则圆柱体密度ρ2.5×103kg/m3=2.5g/cm3,故④错误。
故选:A。
22.(2025•澧县一模)质量相等的甲、乙两个实心正方体物块在水中静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力
B.甲的密度小于乙的密度
C.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
D.甲排开水的体积大于乙排开水的体积
【解答】解:AC.由图可知,甲物体悬浮,根据物体的浮沉条件可知,甲物体在水中受到的浮力为F浮甲=G甲;乙物体漂浮,乙物体在水中受到的浮力为F浮乙=G乙;因为甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙两物体受到的重力相等,故甲、乙两物体在水中受到的浮力相等;
由于甲物体悬浮,F浮甲=F甲向上﹣F甲向下,F甲向下>0,乙物体漂浮,F乙向下=0,F乙浮=F乙向上,由于甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,故甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力,故A正确,C错误;
B.由图可知,甲的体积小于乙的体积,质量相同,根据可知,甲的密度大于乙的密度,故B错误;
D.因为甲、乙质量相等,重力相等,甲悬浮,浮力等于重力,乙漂浮,浮力等于重力,所以甲所排开液体的重力等于乙所排开液体的重力,液体密度相同,故甲排开水的体积等于乙排开水的体积,故D错误。
故选:A。
23.(2025•西宁校级三模)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象,下列说法中正确的是( )
A.分析图象可知,圆柱体重力是14N
B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是6N
C.圆柱体的体积是7.5×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
【解答】解:A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,
此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知圆柱体的重力为:G=F拉=12N,故A错误;
B、从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,对圆柱体受力分析可知圆柱体受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=12N﹣4N=8N,故B错误;
C、由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:
V排8×10﹣4m3,
因为物体是全部浸没,所以V物=V排=8×10﹣4m3,故C错误;
D、由公式G=mg可求出圆柱体的质量:m1.2kg,
圆柱体的密度为:ρ物1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
24.(2025•海州区校级三模)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
D.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
【解答】解:
三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同;
A、小球在甲中下沉,故ρ球>ρ甲,在乙容器中漂浮,故ρ球<ρ乙,在丙中悬浮,故ρ球=ρ丙;
所以三种液体的密度关系为:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B、静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据p=ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即p乙>p丙>p甲;故B错误;
C、开始时,液体的体积V甲=V乙=V丙,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体体积V甲′=V丙′;
由于ρ甲<ρ丙,故m甲<m丙,重力G甲<G丙,乙液体溢出的最少,故剩余液体体积V乙′最大;
又因为ρ乙最大,所以乙的质量最大、重力最大,故G甲<G丙<G乙;
容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,容器对水平桌面的压力等于容器、容器内的液体和球的重力之和,即F甲<F丙<F乙;
由于受力面积相同,由p可得,p'乙>p'丙>p'甲,故C正确;
D、由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲,故D错误。
故选:C。
25.(2025•泰安一模)如图所示,两只完全相同的烧杯中装有水放在地面上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,已知ρ铅>ρ铝,将其全部没入水中,此时两烧杯中水面高度相同。则下列说法正确的是( )
①两个烧杯中的水对杯底的压强大小关系为p甲=p乙
②两个球受到的浮力大小关系为F甲=F乙
③两个烧杯中的水的质量的大小关系为m甲>m乙
④两图中细线的拉力的大小关系为T甲>T乙
A.只有①②④正确 B.只有②③④正确
C.只有①③正确 D.①③④都正确
【解答】解:①用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球全部没入水中,此时两烧杯中水面高度相同,深度相等,根据p=ρgh可知,两个烧杯中的水对杯底的压强大小相等,①正确;
②已知实心铅球和铝球的质量是相等的,ρ铅>ρ铝,根据可知,铝球的体积大于铅球的体积,两物体浸没后,排开水的体积均等于两球的体积,因此铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,根据阿基米德原理F浮═ρ液gV排可知,铝球的体积大,铝球受到的浮力大于铅球受到的浮力,即F甲<F乙,②错误;
③由于铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,最终两液面相平,总体积相等,故甲中水的体积大于乙中水的体积,根据m=ρV可知,甲中水的质量大于乙中水的质量,即m甲>m乙,③正确;
④两球的质量相同,重力相同,由于铝球的浮力大于铅球的浮力,根据拉力等于重力减去浮力,即T甲>T乙,④正确。
综合上述分析可知,正确的有①③④,故D正确,ABC错误。
故选:D。
26.(2025•凉山州一模)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示细杆上端受到力的大小,下端与质量为0.4kg的正方体物块M相连。现向底面积为0.02m2、质量为1kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随加入水质量变化的图象如图乙所示,则下列说法错误的是( )
A.物块受到的浮力最大值为10N
B.物块的下方距离容器底部的距离为5cm
C.当加入的水的质量是2kg时,物块恰好所受浮力最大
D.水箱加水到C点时,对桌面的压强是1500Pa
【解答】解:A、根据题意可知,物块M的重力为:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N,
由图乙可知,当压力增大到6N后不再发生改变,说明此时物体已浸没,此时浮力最大,则最大浮力为F浮=G+F=4N+6N=10N,故A正确;
B、在A点处物体下表面刚接触到水,此时加入水的质量为1kg,则水面高度为:
,
即物块的下方距离容器底部的距离为5cm,故B正确;
C、物体浸没时受到的浮力为10N,则物体的体积为
M是正方体,所以边长为:
,
由物块M恰好浸没且为正方体可知,物块M下表面到液面的深度h为:h=a=0.1m,
故物块M底面以上水和物块M的总体积V总为:V总=Sh=0.02m2×0.1m=2.0×10﹣3m3,
因此,物块M底面以上水的体积V1为:V1=V总﹣V物=2.0×10﹣3m3﹣1.0×10﹣3m3=1.0×10﹣3m3,
物块M底面以上水的质量m2为:m2=ρ水V1=1.0×103kg/m3×1.0×10﹣3m3=1kg,
水箱中水的总质量为:m水=m1+m2=1kg+1kg=2kg,
所以当加入的水的质量是2kg时,物块恰好所受浮力最大,故C正确;
D、水箱中水的重力为:G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
水箱的重力为:G水箱=m水箱g=1kg×10N/kg=10N,
将水箱、水、物块M看成一个整体,则这个整体受到竖直向下的重力G总,细杆施加的向下的压力F,桌面施加的向上的支持力F支,整体处于静止状态受力平衡,
则有:F支=G总+F,
其中G总等于水箱、水、物块M的重力之和,即:G总=G水箱+G水+G=10N+20N+4N=34N,
水箱对桌面的压力与桌面对水箱的支持力是一对相互作用力,则有:F压=F支=G总+F=34N+6N=40N,
水箱对桌面的压强为:p2×103Pa,故水箱加水到C点时,对桌面的压强为2×103Pa,故D错误。
故选:D。
27.(2025•锡林郭勒盟二模)在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列有关说法正确的是( )
A.该木块的密度是0.4×103kg/m3
B.在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5:2
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2:5
D.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
【解答】解:A.图乙,木块漂浮,根据物体的浮沉条件可知:木块受到的浮力大小F浮等于木块的重力G;因木块漂浮时有五分之二的体积露出水面,设木块体积为V,由阿基米德原理可知:,则木块的密度,故A错误;
B.图甲中木块浸没,排开水的体积为V;图乙中木块漂浮,排开水的体积为;木块在甲、乙图中排开水的体积之比为5:3;因水的密度不变,由阿基米德原理可知:木块在甲、乙图中受到的浮力之比等于排开水的体积之比,即在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5:3,故B错误;
C.图甲,对木块受力分析可知:木块受到重力、浮力、细线对木块的拉力,根据二力平衡知识可知:木块的浮力大小等于木块的重力与细线对木块的拉力之和;由题意可知:从甲到乙图过程中,木块受到的浮力减小值等于细线对木块的拉力;因木块在图甲、乙中受到的浮力之比为5:3,则在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为,故C正确;
D.把容器、水、木块看作一个整体,在甲、乙图中,容器、水、木块的质量相同,由重力公式可知:图甲中容器的总重力等于图乙中容器的总重力;因容器对桌面的压力大小等于容器的总重力,则在图甲中,容器对水平桌面的压力等于图乙中容器对水平桌面的压力,故D错误。
故选:C。
28.(2025•潮阳区校级二模)将适量的橡皮泥粘在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的简易密度计。将它分别置于甲、乙两杯液体中,静止时的情景如图所示。下列说法正确的是( )
A.该简易密度计在甲杯液体中受到的浮力较大
B.该简易密度计在乙杯液体中受到的浮力较大
C.乙杯液体的密度较大
D.甲杯液体的密度较大
【解答】解:(1)∵密度计漂浮,
∴F浮=G,
∴在两种液体中受到的浮力相等,
∵F浮=ρgV排,V排甲>V排乙,
∴<ρ甲<ρ乙。
故选:C。
二.多选题(共2小题)
(多选)29.(2025•黑龙江)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
【解答】解:密度计在三种液体中均处于漂浮状态,根据F浮=G可知所受的浮力相等;
密度计在1液体中排开液体的体积最小,在2液体中排开液体的体积最大,
根据ρ液可知ρ1>ρ水>ρ2;
故AD正确、BC错误;
故选:AD。
(多选)30.(2025•泸州)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ρ甲<ρ乙<ρ丙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h甲>h乙>h丙
B.各容器内液面上升高度h甲<h乙<h丙
C.各容器底部受液体压力变化量ΔF甲>ΔF乙>ΔF丙
D.各容器底部受液体压力变化量ΔF甲<ΔF乙<ΔF丙
【解答】解:AB、由图可知,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F浮=G可知,小瓶受到的浮力相等。
因为ρ甲<ρ乙<ρ丙,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排甲>V排乙>V排丙。因为三个容器的底面积相同而形状不同,
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的高度h甲>h乙>h丙,故A正确,B错误;
CD、小瓶在三个容器中均漂浮,受到的浮力都等于瓶子的重力,由力的相互作用可知,小瓶对液体的作用力相等,相当于在容器中加等体积、等密度的液体G,
根据容器形状和p=ρgh,ΔF甲>G,ΔF乙=G,ΔF丙<G,所以ΔF甲>ΔF乙>ΔF丙,故C正确,D错误。
故选:AC。
三.实验探究题(共6小题)
31.(2025•吉林)学校科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图甲所示,小石块的质量为 g,用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 kg/m3。
(2)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。
步骤一:如图乙所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
步骤二:如图丙所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h1。此时物块受到的浮力与图乙相比 。
步骤三:如图丁所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h2。图丁中水对容器底部的压强 图丙中水对容器底部的压强(填“大于”、“等于”或“小于”)。
根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
【解答】解:(1)天平平衡时,左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码质量的和,即石块质量m=50g+4g=54g。
石块的体积为:V=20cm3,
石块的密度为:ρ2.7g/cm3=2.7×103kg/m3;
(2)步骤一:如图乙所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
步骤二:如图丙所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h1,此时物块排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知受到的浮力与图乙相比变大。
步骤三:如图丁所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,石块和物块的整体漂浮,根据F浮=G可知所受浮力与丙中相同,根据阿基米德原理可知排开水的体积不变,故水的深度不变,根据p=ρgh可知图丁中水对容器底部的压强等于图丙中水对容器底部的压强;
设物块的底面积为S,图乙中物块漂浮在水面上,设它浸入水中的深度为h乙,
则由漂浮条件和阿基米德原理可得:G物=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh乙,即G物=ρ水gSh乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
如图丙,石块放在物块上,整体处于漂浮状态,设它浸入水中的深度为h丙,
由漂浮条件和阿基米德原理可得:G石+G物=F'浮=ρ水gV'排=ρ水gSh丙,即:G石+G物=ρ水gSh丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由题可知h1=h丙﹣h乙,则②﹣①得,石块的重力:G石=ρ水gS(h丙﹣h乙)=ρ水gSh1,
石块的质量:m石ρ水Sh1,
如图丁,石块吊在物块的下端,石块、物块漂浮在水面上,
G石+G物=F'浮=ρ水gV'排=ρ水g(Sh丁+V石)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
由②③可得ρ水gSh丙=ρ水g(Sh丁+V石),
石块的体积为:V石=S(h丙﹣h丁)=S(h1﹣h2);
根据密度公式可知石块的密度ρ;
故答案为:(1)54;2.7×103;(2)变大;等于;。
32.(2025•贵州)某次学校物理社团活动主题是“制作浮力秤”。经思考,小明决定用薄壁硬质饮料瓶、水槽、水、细线及几个质量不同的重物进行制作。他设想,让饮料瓶漂浮于水面,在瓶身上标记出相应的质量刻度线,把待测物体放入瓶中,待水面静止时,根据水面所在刻度线的位置,便可读出待测物体质量。小明进行如下制作:
【任务一】制作秤体
小明切掉饮料瓶底部,用细线将瓶盖与其中一个重物连接,旋紧瓶盖,将瓶体开口向上倒置于水槽中,待其静止后,若瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,则秤体制作完成,如图甲所示。此时瓶体便可作为秤盘盛放待测物体。
(1)此时秤体所受浮力大小 其重力大小。
【任务二】标注刻度
小明认为当秤体漂浮,且水面位于瓶体的圆柱状部分时才便于标记刻度。他发现图甲中秤体在水中的位置尚未满足标记刻度的条件。
(2)为满足条件,小明用准备的器材进行调整,请你给他提出调整建议 。
调整完成后,小明先将饮料瓶身与水面齐平处标记为0cm,此处即为质量标度的零刻度线;将饮料瓶取出,再将刻度尺对应的长度刻度值标记在瓶身上;测量出饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50cm2,再放入水中,如图乙所示。
(3)接下来,只需将瓶身上所标注的长度刻度值转换为相应的质量标度,便可完成浮力秤的制作。请你计算瓶身上刻度1cm处所对应的质量标度为多少克?(ρ水=1.0g/cm3)
小明按照此方法计算并标注了浮力秤各刻度值对应的质量标度。
【任务三】拓展分析
小羽参照小明的方法,用一个横截面为圆形,切口处圆的面积也为50cm2,但上下粗细不同的饮料瓶来制作浮力秤。她正确标记了零刻度线的位置,用刻度尺紧贴瓶身,在瓶身上标注了均匀的刻度,如图丙所示;接着她依照小明浮力秤的刻度值,在相同的刻度处标注了相同的质量标度(图中未画出)。
(4)请判断小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大还是偏小?说明理由。
【解答】解:(1)此时瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,根据物体漂浮的条件,秤体处于平衡状态时,浮力与重力大小相等,秤体所受浮力大小等于其重力大小;
(2)图甲秤体浸入水中过浅,排开水的体积小,说明浮力过小,需增加排开水的体积即增加重物的质量以增大浮力;
(3)浮力秤的刻度转换基于阿基米德原理F浮=ρ水gV排,增加质量m时,需额外排开水的体积:V排=Sh=50cm2×1cm=50cm3,
由平衡条件可知,mg=ρ水gV排,化简得m=ρ水V排=1.0g/cm3×50cm3=50g;
(4)由题知,小羽使用瓶子的上端切口处圆的面积也为50cm2,但瓶子是上粗下细的,且她依照小明浮力秤的刻度值,在相同的刻度处标注了相同的质量标度;
当把同一待测物体放入该瓶中时,由浮沉条件可知浮力秤受到浮力的增加量相同,由阿基米德原理可知排开水的体积增加量ΔV排也相同,但瓶子下部的横截面积较小(小于50cm2),由ΔV排=SΔh可知瓶子浸入水中深度的增加量更大(与小明的方案相比),且两人标注的刻度相同,则小羽测得物体的质量偏大,即小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大。
答:(1)等于;
(2)增加重物的质量;
(3)瓶身上刻度1cm处所对应的质量标度为50克;
(4)偏大;当把同一待测物体放入该瓶中时,由浮沉条件可知浮力秤受到浮力的增加量相同,由阿基米德原理可知排开水的体积增加量ΔV排也相同,但瓶子下部的横截面积较小,由ΔV排=SΔh可知瓶子浸入水中深度的增加量更大,且两人标注的刻度相同,则小羽测得物体的质量偏大,即小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大。
33.(2025•北京校级模拟)在探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积是否有关”时,小明选用如图所示的圆柱体A(圆柱体上每一格体积相等10cm3,ρA>ρ水)、弹簧测力计和装有适量水的烧杯等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时,用弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力G,并记入实验表格;
②将圆柱体A的一格浸在水中,圆柱体不接触容器,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
③ ,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
④用公式 计算金属块所受浮力F1、F2并记录。
(2)由F1 F2(选填“=”或“≠”),可以得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积 ;
(3)画出实验数据记录表。
【解答】解:(1)要探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积的关系”,需要控制液体密度相同,改变排开液体的体积,则结合步骤②可知,需要将圆柱体A下部的两个格浸入水中,圆柱体不接触容器,静止时记录弹簧测力计的示数为F。
圆柱体浸入水中时,受到重力、浮力和弹簧测力计的拉力,三力平衡,所以,根据F浮=G﹣F计算出圆柱体每次受到的浮力F浮,并记入表格。
(2)两次实验中,液体密度相同,圆柱体排开液体的体积不同,若圆柱体两次所受的浮力大小不相等即F1≠F2,可得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关。
(3)根据实验步骤可知,需要记录圆柱体A的重力、弹簧测力示数、圆柱体排开水的体积,并算出圆柱体所受到的浮力,设计表格如下:
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
。
故答案为:(1)将圆柱体A的两格浸在水中;F浮=G﹣F;
(2)≠;有关;
(3)
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
。
34.(2025•东莞市一模)如图所示是小丽探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验装置。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力为 N;
(2)比较ACD三次实验,可以探究浮力与物体浸没在液体中的深度 (填“有关”或“无关”);比较ABC三次实验,可以探究浮力与物体浸在液体中的 有关。
(3)比较AD和 三次实验,可以探究浮力与液体密度的关系,她接下来更换不同密度的液体多次进行实验,目的是 ;
(4)若先完成步骤C,再完成步骤A,则测得的浮力将 (填“偏大”或“偏小”)。
(5)用获得的数据求出盐水的密度为 kg/m3。
【解答】解:(1)根据称重法可知,金属块浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣FD=4.8N﹣2.8N=2N;
(2)研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变浸没在液体中的深度,故由A、C、D图可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度相同,浸没的深度不同,浮力相同,所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析A、B、C、可知,液体的密度相同时,物体排开液体的体积不同,浮力不同,所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(3)分析A、D、F可知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,浮力大小不同,更换不同密度的液体多次进行实验,目的是得到普遍规律;
(4)金属块排开液体的体积V2×10﹣4m3,
金属块浸没在另一液体中受到的浮力:F浮′=G﹣FF=4.8N﹣2.4N=2.4N,
F中盐水的密度为ρ1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)2;(2)无关;体积;(3)F;得到普遍规律;(4)1.2×103。
35.(2025•市中区一模)“物理创新实验”社团活动中,小莉利用图1甲的双探头压强计,探究液体压强大小的影响因素。
(1)实验开始前应对装置进行检查,当用手指按压橡皮膜时,发现 ,则说明该装置不漏气;
(2)她利用甲装置探究液体压强时,发现U形管A内的液面高度差ΔhA较小,U形管B内的液面高度差ΔhB较大,上下移动金属支架,发现ΔhB始终大于ΔhA,说明 ;
(3)受双探头压强计原理的启发,小莉联想到浮力的来源上下压力差,于是又制作出如图1乙的器材,并给乙图圆筒上下表面的橡皮膜分别连接图甲的U形管A和B,用来探究浮力大小与物体浸入水中深度的关系。她将浮筒漂浮在水中后再使其竖直向下移动,再次记录U形管A和B内的液面高度差ΔhA和ΔhB,记录实验数据如表(忽略橡皮膜形变对实验的影响):
序号
液体种类
探头C深度hC/m
高度差ΔhA/格
探头D深度hD/m
高度差ΔhB/格
1
水
0
0
0.01
2
2
水
0
0
0.02
4
3
水
0
0
0.03
6
4
水
0.01
2
0.04
8
5
水
0.02
4
0.05
10
6
水
0.03
6
0.06
12
①本实验通过观察 可知浮力的大小。
②小莉在分析第1、2、3组实验数据时,认为同种液体中,浮力的大小与深度有关;同组的小明认为,她的实验过程是错误的,其原因是 ,于是她换用第 组实验数据重新分析,最终得出浮力大小与深度无关的正确结论;
(4)完成以上问题后,小莉又设计了测量巧克力球密度的实验:
①如图2甲所示,用电子秤测出铜块的质量为m0;
②如图2乙所示,测出圆柱形容器和适量水的质量为m1;
③如图2丙所示,将钢块和巧克力球用绳子系在一起,使铜块浸没在水中,电子秤示数为m2;
④如图2丁所示,铜块和巧克力球都浸没后,电子秤示数为m3;
⑤如图2戊所示,放手后,铜块沉底,电子秤示数为m4;
⑥巧克力球的密度表达式是ρ球= (用字母m0、m1、m2、m3、m4、ρ水表示)。
【解答】解:
(1)U形管A、B中装入同种液体,小莉用手轻压探头C、D处橡皮膜到一定程度,U形管两侧液面都出现了明显高度差且保持稳定,说明压强计不漏气;
(2)ΔhB始终大于ΔhA,说明探头D受到的压强大于探头C受到的压强,两个探头在同种液体中,所处深度不同,故说明在同种液体中,深度越大,液体压强越大;
(3)①根据分析,由实验数据可知,是根据U形管A和B内液面高度差ΔhA和ΔhB的差值判断浮力大小,这是转换法;
②探究浮力的大小与深度关系,要控制液体密度和排开液体体积相等,而第1、2、3组实验数据,排开液体体积在逐渐增大,故她的错误是未控制排开液体体积一定,应换用第4、5、6组实验数据;
(4)由图乙、丙可知,电子秤示数的变化是由于把铜块放进容器中引起的,铜块受到浮力的作用,由于力的作用是相互的,容器中的水也受到铜块的竖直向下的压力作用,从而使电子秤受到的压力发生改变,由阿基米德原理可知,铜块所受到的浮力等于排开液体受到的重力,则电子秤示数的变化量等于铜块排开液体的质量,铜块受到的浮力为:F浮丙=G排丙=ΔF丙=(m2﹣m1)g,
同理,由乙、丁两图可知,铜块和巧克力球一起受到的浮力为:F浮丁=G排丁=ΔF丁=(m3﹣m1)g,
由甲、乙、戊可知,巧克力球的质量为:m=m4﹣m1﹣m0,
由丙、丁可知,巧克力球受到的浮力为:F球=F浮丁﹣F浮丙=(m3﹣m1)g﹣(m2﹣m1)g=(m3﹣m2)g,
由F浮=ρ液V排g可知,巧克力球的体积为:V球=V球排,巧克力球的密度表达式是:ρ球ρ水。
故答案为:(1)U形管两侧液面都出现了明显高度差;(2)同种液体中,深度越深,液体压强越大;(3)①U形管A和B内液面高度差ΔhA和ΔhB的差值;②未控制排开液体体积一定;4、5、6;(4)ρ水。
36.(2025•淮南一模)某初中物理实验小组设计了一个测量液体的密度的实验,实验器材有:一把刻度尺、装有适量水的水槽和两个完全相同的薄壁圆柱形平底玻璃容器A和B(容器厚度忽略不计),容器的底面积为S;实验步骤如下:
①如图甲所示,向容器A中倒入适量的液体,将容器缓慢的放入水槽中,处于竖直漂浮状态,测出容器A下表面到水面的距离为h1。
②如图乙所示,从容器A中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器B中,测量出容器B内液体深度为h0。
③将装有剩余液体的容器A再次缓慢的放入水槽中,如图丙所示,容器再次处于竖直漂浮状态,测出此时容器A下表面到水面的距离为h2。
请你根据以上信息写出:
(1)甲图和丙图中容器所受的浮力F1和F2的表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
(2)乙图中容器内倒出的液体重力表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
(3)液体密度ρ液的表达式(用h1、h2、h0、ρ水表示)。
【解答】解:
(1)向容器中倒入适量的液体,将容器缓慢的放入水槽中,处于竖直漂浮状态,如图所示,测出容器下表面到水面的距离为h1,漂浮时物体受到的浮力等于重力,容器底面积为S,根据阿基米德原理可知此时容器受到的浮力:F浮=ρ水gSh1,
从容器中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器中,如图戊所示,测量出容器内液体的深度为h0。
容器再次处于竖直漂浮状态,如图所示,测出容器下表面到水面的距离为h2,此时容器受到的浮力:F浮′=ρ水gSh2;
(2)图乙所示容器内液体的重力为:G=F浮﹣F浮′=ρ水gSh1﹣ρ水gSh2;
(3)图乙所示容器内液体的质量为:m′ρ水S(h1﹣h2),
液体密度ρ液。
答:(1)甲图和丙图中容器所受的浮力F1和F2的表达式分别为ρ水gSh1、ρ水gSh2。
(2)乙图中容器内倒出的液体重力表达式为ρ水gSh1﹣ρ水gSh2;
(3)液体密度ρ液的表达式为。
四.解答题(共3小题)
37.(2025•遵义模拟)2020年我国全海深载人潜水器“奋斗者”号(如图所示)在世界最深的马里亚纳海沟(深度10909m)成功坐底,刷新了中国载人深潜的纪录。在万米深海下,潜水器无法产生足够的高压将舱室内的海水排出,需要固体浮力材料和压载铁配合完成下沉和上浮。“奋斗者”号下水时要携带两组压载铁,下潜入海洋深处;临近海底,会抛掉第一组压载铁,减速后静止悬浮在海水中。完成作业后,抛掉第二组压载铁,上浮返航。潜水器匀速运动时所受海水阻力均为f=7×104N,浮力材料的总体积为14m3,,,g取10N/kg。
(1)“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟10909m受到海水的压强;
(2)总体积为14m3浮力材料在深海中受到的浮力;
(3)为了使潜水器能获得额外浮力,浮力材料的密度应比海水 。
(4)完成作业后,抛掉第二组压载铁后,潜水器为何能上浮返航?请运用所学知识解释。
【解答】解:(1)“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟10909m受到海水的压强为:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.0909×108Pa;
(2)总体积为14m3浮力材料在深海中受到的浮力为:
;
(3)物体的密度小于海水的密度时,物体在海水中会上浮,则为了使潜水器能获得额外浮力,浮力材料的密度应比海水小;
(4)抛掉第二组压载铁后,潜水器的总重力减小,其受到的浮力大小基本不变(排开海水的体积和海水密度未发生明显变化);当浮力大于潜水器的总重力(同时克服海水阻力)时,潜水器受到向上的合力,因此会向上运动,实现上浮返航。
答:(1)“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟10909m受到海水的压强为1.0909×108Pa;
(2)总体积为14m3浮力材料在深海中受到的浮力为1.4×105N;
(3)小;
(4)完成作业前,潜水器悬浮,浮力等于重力,当抛掉第二组压载铁后,潜水器自身重力减小,浮力大于重力,潜水器实现上浮返航。
38.(2025•湘潭模拟)如图甲所示的“提子”是早前商店用来打酱油的器具,其模型由一个圆柱形容器和一根细长的柄构成(如图乙)。某提子的容器部分如图丙所示,质量m=200g,内高h1=10cm,外高h2=12cm,内底面积,外底面积,细长柄质量不计。如图丁所示是该提子漂浮在酱油中的示意图,已知圆柱形酱油桶装有20cm深的酱油,桶的底面积,酱油密度。求:
(1)提子受到的重力为 N,如图丁再向下压一定深度(提子未浸没),所受的浮力将 ;
(2)将提子缓慢压下,使提子下底面浸入酱油的深度为5cm,提子受到的浮力?
(3)在(2)的基础上,再向下压提子,使其浸入的深度增大3cm,此时人对提子的力的大小。
【解答】解:(1)的质量为 m=200g=0.2kg;
提子受到的重力G=0.2kg×10N/kg=2N;根据阿基米德原理 F浮=ρ液gV排,当向下压提子时,其排开酱油的体积 V排 增大,所以在酱油密度 ρ酱 和 g 不变的情况下,所受的浮力将变大。
(2)当提子下底面浸入酱油的深度为 h浸1=5cm=0.05m 时,提子排开酱油的体积为;
根据阿基米德原理,此时提子受到的浮力;
(3)使其浸入的深度增大3cm,此时提子浸入酱油的总深度h浸2=h浸1+3cm=5cm+3cm=8cm=0.08m;
由于 h浸2=8cm<h2=12cm,提子未完全浸没,酱油没有进入提子内部。
此时提子排开酱油的体积;
此时提子受到的浮力;
此时提子处于静止状态,受力平衡。它受到三个力的作用:竖直向上的浮力 F浮2,竖直向下的重力 G 和人施加的竖直向下的压力 F人。根据力的平衡条件可得F浮2=G+F人
所以,人对提子的力 F人 的大小为F人=F浮2﹣G=3.84N﹣2N=1.84N。
答:(1)2;变大;
(2)将提子缓慢压下,使提子下底面浸入酱油的深度为5cm,提子受到的浮力是2.4N;
(3)在(2)的基础上,再向下压提子,使其浸入的深度增大3cm,此时人对提子的力的大小是1.84N。
39.(2025•七星区校级二模)如图甲,古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过受水壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为小文同学制作的简易受水壶模型,该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体浮块(不吸水)和标有刻度的标尺构成,标尺重力忽略不计,其底部与浮块相连,当向容器内均匀注水,可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升,从而计时。已知容器高为50cm,底面积为600cm2;浮块重2N,高为5cm,底面积为50cm2。初始状态下,需要向容器内注水使浮块漂浮进入工作状态。工作状态下,从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期。不计容器底和容器壁的厚度,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)浮块进入工作状态时受到的浮力;
(2)浮块刚漂浮时,水对容器底的压强;
(3)请通过计算,分析从刚开始注水到上表面刚好与容器上沿相平的过程,并在丙图中大致画出此过程浮块上升的高度h随注入水的质量m变化的关系图线。
【解答】解:(1)由题意可知,浮块进入工作状态时处于漂浮状态,
则由漂浮条件可知浮块受到的浮力:F浮=G浮块=2N;
(2)当浮块刚漂浮时,其受到的浮力为2N,
由F浮=ρ水gV排可得此时浮块排开水的体积:
V排2×10﹣4m3=200cm3,
浮块漂浮时浸入水中的深度:
h浸4cm=0.04m,
压强p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,
(3)开始加水时,物体没有漂浮,上升的高度为0不变,漂浮后加速上升,且底面积为容器的底面积,注水到上表面刚好与容器上沿相平的过程,浮力不再增大,故图像如图所示:
答:(1)浮块进入工作状态时受到的浮力为2N;
(2)浮块刚漂浮时,水对容器底的压强为400Pa;
(3)见解答。
40.(2026•嘉定区一模)巴西木作为观赏植物,适合水培。如图所示,现将质量为0.7kg,底面积为5×10﹣3m2、高度为0.2m的圆柱形巴西木放入花盆后置于水平地面。已知花盆的质量为1.3kg,底面积为8×10﹣3m2;
(1)求巴西木的密度ρ木;
(2)求花盆对水平地面的压强p盐;
(3)往花盆中倒入高度为0.01m的水,求此时巴西木所受的浮力大小F浮。
【解答】解:(1)质量为0.7kg,底面积为5×10﹣3m2、高度为0.2m的圆柱形巴西木的体积V=SH=5×10﹣3m2×0.2m=1×10﹣3m3;
密度ρ0.7×103kg/m3。
(2)压力等于总重力F=G=(0.7kg+1.3kg)×10N/kg=20N;
压强p2.5×103Pa;
(3)巴西木的密度小于水的密度,假设没有浮起来,则浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m2×0.1m=5N;
巴西木的重力G=mg=0.7kg×10N/kg=7N>5N,故不会浮起来,因而浮力为5N;
答:
(1)求巴西木的密度ρ木为0.7×103kg/m3。
(2)求花盆对水平地面的压强为2.5×103Pa;
(3)往花盆中倒入高度为0.01m的水,求此时巴西木所受的浮力大小F浮为5N。
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专题10 浮力
综合计算题占比高浮力常与压强、密度、力的平衡结合命制压轴题,如:计算物体浸入液体后,容器底部压强的变化量(需先算液面高度变化 排容,再算 液);利用浮沉条件计算物体密度或液体密度(如漂浮时 浮物,推导 物排物液)。
结合生活与科技场景命题 素材多源于轮船、潜水艇、密度计、氢气球等,如 “轮船从长江驶入大海,浮力如何变化”“潜水艇上浮时的受力分析”,考查知识的应用能力。
注重概念辨析与细节考查 选择题常考易错点,如 “浮力大小与浸没深度的关系”“物体沉底时是否受浮力”“密度计的工作原理”。
实验题强调误差分析与方法 实验探究题常考 “溢水杯未装满水对实验的影响”“弹簧测力计的读数误差”,以及控制变量法、转换法的应用。
知识点一:浮力
一、浮力
1.浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况,也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
2.浮力的方向:竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动,也无论液体(静止的液体)如何放置,浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的施力物体与施力物体
(1)浮力的施力物体:液体(或气体)。
(2)浮力的受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
4.浮力的测量-称重法
(1)称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图所示,弹簧测力计拉力为F´,物体重力为G,则F浮=G-F´。因此,只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´,即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F´;
③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。
步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
5.浮力产生的原因
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力,如表所示。
位置
深度
压强
压力
图示
前、后六个面
相等
相等
F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面
相等
相等
F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面
上表面深度小于下表面深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
F向下(F1)<F向上(F2)
F浮=F向上-F向下
知识点二:阿基米德原理
一、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到的重力。
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
【总结归纳】计算浮力大小的四种方法
称重法
压力差法
公式法
平衡法
浮力等于物体的重力G减去物体浸在液体中时弹簧测力计的拉力F,即F浮=G-F
浮力等于物体上、下表面受到的液体的压力差,即F浮=F向上-F向下
根据阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排计算
物体漂浮或悬浮时,由二力平衡条件得浮力等于重力,即F浮=G
知识点三:物体沉浮的条件及应用
一、物体沉浮的条件
1.液体中常见的三种浮沉现象
(1)物体上浮,最终漂浮在液面上;
(2)物体悬浮,可以静止在液体中的任何位置;
(3)物体下沉,最终沉入底部。
2.物体的沉浮条件
(1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系
状态
物体浸没在液体中
物体部分浸在液体中
上浮
悬浮
下沉
漂浮
条件
F浮>G
F浮=G
F浮<G
F浮=G
示意图
3.实心物体的沉浮条件分析汇总
上浮
漂浮
悬浮
下沉
沉底
运动状态
向上运动
静止在液面上
静止在液体内任意深度处
向下运动
静止在容器的底部
条件
F浮>G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮<G物
F浮+F支=G物
ρ液与ρ物的关系
ρ液>ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
ρ液<ρ物
V排与V物的关系
V排=V物(露出水面前)
V排<V物
V排=V物
V排=V物
V排=V物
示意图
二、浮力的应用
1.增大和减小浮力的方法
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。
(1)增大浮力的方法:
增大液体的密度(在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来);
增大物体排开液体(或气体)的体积(如,飞艇、万吨巨轮等)。
(2)减小浮力的方法:
减小液体的密度(如,可以采用加清水的方法减小盐水的密度,使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉);
减小物体排开液体(或气体)的体积(如,通过将辅助气囊中的气体放出,减小飞艇排开空气的体积,使飞艇降落)。
2.浮力的应用实例
应用
原理
特点
应用解读
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,只是海水、河水密度不同,轮船的吃水线不同(因为海水密度较大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小)
沉浮状态
始终漂浮
满足条件
物体的漂浮条件:F浮=G
排水量
满载时排开水的质量:m排=m船+m货
载货量
满载时货物的质量:m货=m排-m船
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
上浮
通过排水使G变小,F浮>G满足上浮条件
下潜
通过吸水使G变大,F浮<G满足下沉条件
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
上浮
充入密度小的气体,F浮>G
下降
排出密度小的气体,F浮<G
一.选择题(共28小题)
1.(2025•淄博)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
2.(2025•滨州)如图所示,水平桌面上甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且放入鸡蛋后液面相平。若两烧杯底部所受液体压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯盐水中所受浮力分别为F甲、F乙,则下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙 C.F甲<F乙 D.F甲>F乙
3.(2025•德州)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
4.(2025•陕西)研学活动中,小明捡到一块石头。他用电子秤和玻璃杯测量其密度,测量过程如图所示。下列判断不正确的是(不计绳子的质量和体积,水的密度为1g/cm3,g取10N/kg)( )
A.根据本次实验数据,可得出石头密度最准确的测量值为3.125g/cm3
B.从水中取出石头时,带出了1g的水
C.从水中取出石头时,带出的水不会影响密度的测量值
D.石头沉在水底时,杯底对石头的支持力为0.24N
5.(2025•眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.两容器中的液体密度相等
B.两容器所装液体的质量相等
C.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
D.甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
6.(2025•凉山州)《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求。关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级。测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高,二、三、四、五等依次次之)。若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是( )
A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其它三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其它三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
7.(2025•广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为0.4g/cm3的实心均匀长方体物块M相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F随时间t的变化关系如图乙所示,t2∼t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.t为0时,水对容器底部的压强是2×103Pa
B.0∼t1时间段,力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
8.(2025•北京)某小组设计了水箱自动控制进水装置,如图所示。水箱内的圆柱形金属控制棒用不可伸长的细线悬挂在力传感器下面,并始终浸在水中,通过它对力传感器拉力的大小触发开关,控制水泵自动进水。用水时,水箱内水位降低,当到达最低水位时,力传感器所受拉力等于F1,触发开关,水泵开始持续向水箱注水;当水位到达最高水位时,力传感器所受拉力等于F2,再次触发开关,水泵停止向水箱注水。若进水过程中同时用水,相同时间内进水量大于出水量。已知控制棒的质量为m,水的密度为ρ水。下列说法正确的是( )
A.控制棒受到的浮力最大时,排开水的体积为
B.控制棒受到的浮力的变化量最大为mg﹣F2
C.力传感器受到的拉力大小在F1与F2之间时,说明水箱正在进水
D.缩短悬挂控制棒的细线,可使水箱中的最高和最低水位均升高
9.(2025•石棉县二模)如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,甲、乙的体积之比为2:1,甲、乙的密度之比为1:6,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.细线对甲的拉力为12N
B.乙受到的浮力为4N
C.甲的密度为0.25×103kg/m3
D.容器底部对乙的支持力为4N
10.(2025•徐汇区模拟)鱼通过调节鱼鳔中的气体体积来控制浮沉。如图所示,一条大鱼静止在水缸中,位置1是悬浮在水中,位置2是漂浮在水面,且有一部分露出水面,则状态2相对状态1而言,有( )
A.水缸中水面高度下降
B.水缸中水面高度上升
C.状态2鱼鳔中的气体体积较大
D.状态2鱼鳔中的气体体积较小
11.(2025•喀什地区三模)将两个完全相同的小球分别放入甲、乙两杯盐水中,甲杯中的小球处于漂浮状态,乙杯中的小球处于悬浮状态,如图所示,此时盐水液面相平,则下列判断正确的是( )
A.甲、乙两杯中小球受到的浮力相等
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度
C.甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力
D.甲、乙两杯中小球受到的重力不同
【解答】解:AC.小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,由物体的浮沉条件可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,重力不变,浮力不变,即浮力相同,故A正确,C错误;
12.(2025•重庆校级模拟)如图所示,水平桌面上三个相同的烧杯中装满甲、乙、丙三种不同液体,将完全相同的三个小球分别放入三个烧杯中,球在甲液体中沉底且对杯底有压力,球在乙液体中漂浮,球在丙液体中悬浮,下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙液体的密度大小关系:ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.三个小球排开液体质量的大小关系:m甲=m丙>m乙
C.小球放入后与放入前相比,烧杯对桌面的压强变化量大小关系:Δp甲>Δp乙=Δp丙
D.若将三个小球取出(小球带出的液体忽略不计),液面稳定后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是:ΔF甲=ΔF乙=ΔF丙
13.(2025•安阳一模)放置在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器中盛有不同的液体,小强将两个完全相同的鸡蛋分别放入甲、乙两个容器中,鸡蛋静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面相平,下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲液体对容器底部的压强大
D.甲容器对水平桌面的压力较大
14.(2025•巨野县二模)用盐水浸泡可以去除新鲜水果表面残留的农药。水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有浓度不同的盐水,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃),分别放入盐水中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中盐水的密度大于乙容器中盐水的密度
B.樱桃可以漂浮在水面上是因为所受的浮力大于重力
C.冬枣所受的浮力大于樱桃所受的浮力
D.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
15.(2025•瑞金市一模)水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积均相同的容器,分别装有密度不同的液体,将两个完全相同的小球放入容器中,静止时的情形如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中液体密度小于乙容器中液体密度
B.两容器底部受到的液体压强相等
C.小球在两液体中所受浮力相等
D.小球在甲液体中排开液体的质量较大
16.(2025•滨州模拟)水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列说法正确的是( )
A.两小球所受浮力FA=FB
B.A球受到的浮力小于A球的重力
C.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
D.两种液体对容器底部的压强p甲<p乙
17.(2025•焦作一模)如图所示,甲、乙两个相同的容器静止在水平面上,分别盛有A、B两种不同的液体,将两个完全相同的木块分别放入两容器中,木块静止时两容器中液面相平,下列说法正确的是( )
A.甲、乙中木块所受的浮力F甲>F乙
B.A、B两种液体的密度ρA>ρB
C.木块静止时,A、B两种液体对容器底部的压强pA=pB
D.甲、乙两容器对水平面的压力F'甲=F'乙
18.(2025•平武县一模)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,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
19.(2025•宿松县三模)中国自主研发无人潜水器“海龙III”成功完成下潜任务,潜水器从刚好浸没时开始计时,到返回水面合计10min,全过程深度﹣时间图象和速度﹣时间图象如图所示,下列对潜水器分析正确的是( )
A.在0~1 min,受到水的压强逐渐减小
B.在1~3 min,受到水的浮力逐渐变大
C.在4~6 min,处于匀速直线运动状态
D.在6~8 min,所受合力不为零
20.(2025•济南三模)三峡升船机是世界上最大的升船机。船只驶入装有水的承船厢后,在拉力F作用下竖直升降。如图所示,重量不同的船舶(G1>G2>G3)驶入承船厢,通过排放水使厢内水深h保持不变,则三种情况下,匀速提升所需的拉力( )
A.F1最大 B.F2最大
C.F3最大 D.F1、F2、F3一样大
21.(2025•新泰市模拟)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯底缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,(g取10N/kg,忽略水面的变化)下列说法中( )
①圆柱体受到的重力是10N
②圆柱体受到的最大浮力是6N
③圆柱体刚要露出水面时,圆柱体下表面受到水的压强为300Pa
④圆柱体的密度是1.5g/cm3
A.只有①③正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
22.(2025•澧县一模)质量相等的甲、乙两个实心正方体物块在水中静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力
B.甲的密度小于乙的密度
C.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
D.甲排开水的体积大于乙排开水的体积
23.(2025•西宁校级三模)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象,下列说法中正确的是( )
A.分析图象可知,圆柱体重力是14N
B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是6N
C.圆柱体的体积是7.5×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
24.(2025•海州区校级三模)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
D.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
25.(2025•泰安一模)如图所示,两只完全相同的烧杯中装有水放在地面上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,已知ρ铅>ρ铝,将其全部没入水中,此时两烧杯中水面高度相同。则下列说法正确的是( )
①两个烧杯中的水对杯底的压强大小关系为p甲=p乙
②两个球受到的浮力大小关系为F甲=F乙
③两个烧杯中的水的质量的大小关系为m甲>m乙
④两图中细线的拉力的大小关系为T甲>T乙
A.只有①②④正确 B.只有②③④正确
C.只有①③正确 D.①③④都正确
26.(2025•凉山州一模)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示细杆上端受到力的大小,下端与质量为0.4kg的正方体物块M相连。现向底面积为0.02m2、质量为1kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随加入水质量变化的图象如图乙所示,则下列说法错误的是( )
A.物块受到的浮力最大值为10N
B.物块的下方距离容器底部的距离为5cm
C.当加入的水的质量是2kg时,物块恰好所受浮力最大
D.水箱加水到C点时,对桌面的压强是1500Pa
27.(2025•锡林郭勒盟二模)在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列有关说法正确的是( )
A.该木块的密度是0.4×103kg/m3
B.在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5:2
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2:5
D.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
28.(2025•潮阳区校级二模)将适量的橡皮泥粘在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的简易密度计。将它分别置于甲、乙两杯液体中,静止时的情景如图所示。下列说法正确的是( )
A.该简易密度计在甲杯液体中受到的浮力较大
B.该简易密度计在乙杯液体中受到的浮力较大
C.乙杯液体的密度较大
D.甲杯液体的密度较大
二.多选题(共2小题)
(多选)29.(2025•黑龙江)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
(多选)30.(2025•泸州)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ρ甲<ρ乙<ρ丙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h甲>h乙>h丙
B.各容器内液面上升高度h甲<h乙<h丙
C.各容器底部受液体压力变化量ΔF甲>ΔF乙>ΔF丙
D.各容器底部受液体压力变化量ΔF甲<ΔF乙<ΔF丙
三.实验探究题(共6小题)
31.(2025•吉林)学校科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图甲所示,小石块的质量为 g,用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 kg/m3。
(2)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。
步骤一:如图乙所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
步骤二:如图丙所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h1。此时物块受到的浮力与图乙相比 。
步骤三:如图丁所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图乙相比增加了h2。图丁中水对容器底部的压强 图丙中水对容器底部的压强(填“大于”、“等于”或“小于”)。
根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
32.(2025•贵州)某次学校物理社团活动主题是“制作浮力秤”。经思考,小明决定用薄壁硬质饮料瓶、水槽、水、细线及几个质量不同的重物进行制作。他设想,让饮料瓶漂浮于水面,在瓶身上标记出相应的质量刻度线,把待测物体放入瓶中,待水面静止时,根据水面所在刻度线的位置,便可读出待测物体质量。小明进行如下制作:
【任务一】制作秤体
小明切掉饮料瓶底部,用细线将瓶盖与其中一个重物连接,旋紧瓶盖,将瓶体开口向上倒置于水槽中,待其静止后,若瓶体呈竖直状态,且与重物整体漂浮,则秤体制作完成,如图甲所示。此时瓶体便可作为秤盘盛放待测物体。
(1)此时秤体所受浮力大小 其重力大小。
【任务二】标注刻度
小明认为当秤体漂浮,且水面位于瓶体的圆柱状部分时才便于标记刻度。他发现图甲中秤体在水中的位置尚未满足标记刻度的条件。
(2)为满足条件,小明用准备的器材进行调整,请你给他提出调整建议 。
调整完成后,小明先将饮料瓶身与水面齐平处标记为0cm,此处即为质量标度的零刻度线;将饮料瓶取出,再将刻度尺对应的长度刻度值标记在瓶身上;测量出饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50cm2,再放入水中,如图乙所示。
(3)接下来,只需将瓶身上所标注的长度刻度值转换为相应的质量标度,便可完成浮力秤的制作。请你计算瓶身上刻度1cm处所对应的质量标度为多少克?(ρ水=1.0g/cm3)
小明按照此方法计算并标注了浮力秤各刻度值对应的质量标度。
【任务三】拓展分析
小羽参照小明的方法,用一个横截面为圆形,切口处圆的面积也为50cm2,但上下粗细不同的饮料瓶来制作浮力秤。她正确标记了零刻度线的位置,用刻度尺紧贴瓶身,在瓶身上标注了均匀的刻度,如图丙所示;接着她依照小明浮力秤的刻度值,在相同的刻度处标注了相同的质量标度(图中未画出)。
(4)请判断小羽制作的浮力秤所称出的物体质量比真实值偏大还是偏小?说明理由。
33.(2025•北京校级模拟)在探究“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积是否有关”时,小明选用如图所示的圆柱体A(圆柱体上每一格体积相等10cm3,ρA>ρ水)、弹簧测力计和装有适量水的烧杯等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时,用弹簧测力计测出圆柱体A所受的重力G,并记入实验表格;
②将圆柱体A的一格浸在水中,圆柱体不接触容器,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
③ ,静止时用弹簧测力计测出此时的拉力F,将圆柱体排开水的体积V排和F,记入实验表格;
④用公式 计算金属块所受浮力F1、F2并记录。
(2)由F1 F2(选填“=”或“≠”),可以得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积 ;
(3)画出实验数据记录表。
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
实验次数
圆柱体A所受重力G/N
弹簧测力计示数F/N
圆柱体排开水的体积V排/cm3
圆柱体所受浮力F浮/N
1
10
2
20
34.(2025•东莞市一模)如图所示是小丽探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验装置。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力为 N;
(2)比较ACD三次实验,可以探究浮力与物体浸没在液体中的深度 (填“有关”或“无关”);比较ABC三次实验,可以探究浮力与物体浸在液体中的 有关。
(3)比较AD和 三次实验,可以探究浮力与液体密度的关系,她接下来更换不同密度的液体多次进行实验,目的是 ;
(4)若先完成步骤C,再完成步骤A,则测得的浮力将 (填“偏大”或“偏小”)。
(5)用获得的数据求出盐水的密度为 kg/m3。
35.(2025•市中区一模)“物理创新实验”社团活动中,小莉利用图1甲的双探头压强计,探究液体压强大小的影响因素。
(1)实验开始前应对装置进行检查,当用手指按压橡皮膜时,发现 ,则说明该装置不漏气;
(2)她利用甲装置探究液体压强时,发现U形管A内的液面高度差ΔhA较小,U形管B内的液面高度差ΔhB较大,上下移动金属支架,发现ΔhB始终大于ΔhA,说明 ;
(3)受双探头压强计原理的启发,小莉联想到浮力的来源上下压力差,于是又制作出如图1乙的器材,并给乙图圆筒上下表面的橡皮膜分别连接图甲的U形管A和B,用来探究浮力大小与物体浸入水中深度的关系。她将浮筒漂浮在水中后再使其竖直向下移动,再次记录U形管A和B内的液面高度差ΔhA和ΔhB,记录实验数据如表(忽略橡皮膜形变对实验的影响):
序号
液体种类
探头C深度hC/m
高度差ΔhA/格
探头D深度hD/m
高度差ΔhB/格
1
水
0
0
0.01
2
2
水
0
0
0.02
4
3
水
0
0
0.03
6
4
水
0.01
2
0.04
8
5
水
0.02
4
0.05
10
6
水
0.03
6
0.06
12
①本实验通过观察 可知浮力的大小。
②小莉在分析第1、2、3组实验数据时,认为同种液体中,浮力的大小与深度有关;同组的小明认为,她的实验过程是错误的,其原因是 ,于是她换用第 组实验数据重新分析,最终得出浮力大小与深度无关的正确结论;
(4)完成以上问题后,小莉又设计了测量巧克力球密度的实验:
①如图2甲所示,用电子秤测出铜块的质量为m0;
②如图2乙所示,测出圆柱形容器和适量水的质量为m1;
③如图2丙所示,将钢块和巧克力球用绳子系在一起,使铜块浸没在水中,电子秤示数为m2;
④如图2丁所示,铜块和巧克力球都浸没后,电子秤示数为m3;
⑤如图2戊所示,放手后,铜块沉底,电子秤示数为m4;
⑥巧克力球的密度表达式是ρ球= (用字母m0、m1、m2、m3、m4、ρ水表示)。
36.(2025•淮南一模)某初中物理实验小组设计了一个测量液体的密度的实验,实验器材有:一把刻度尺、装有适量水的水槽和两个完全相同的薄壁圆柱形平底玻璃容器A和B(容器厚度忽略不计),容器的底面积为S;实验步骤如下:
①如图甲所示,向容器A中倒入适量的液体,将容器缓慢的放入水槽中,处于竖直漂浮状态,测出容器A下表面到水面的距离为h1。
②如图乙所示,从容器A中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器B中,测量出容器B内液体深度为h0。
③将装有剩余液体的容器A再次缓慢的放入水槽中,如图丙所示,容器再次处于竖直漂浮状态,测出此时容器A下表面到水面的距离为h2。
请你根据以上信息写出:
(1)甲图和丙图中容器所受的浮力F1和F2的表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
(2)乙图中容器内倒出的液体重力表达式(用h1、h2、S、ρ水表示);
(3)液体密度ρ液的表达式(用h1、h2、h0、ρ水表示)。
四.解答题(共3小题)
37.(2025•遵义模拟)2020年我国全海深载人潜水器“奋斗者”号(如图所示)在世界最深的马里亚纳海沟(深度10909m)成功坐底,刷新了中国载人深潜的纪录。在万米深海下,潜水器无法产生足够的高压将舱室内的海水排出,需要固体浮力材料和压载铁配合完成下沉和上浮。“奋斗者”号下水时要携带两组压载铁,下潜入海洋深处;临近海底,会抛掉第一组压载铁,减速后静止悬浮在海水中。完成作业后,抛掉第二组压载铁,上浮返航。潜水器匀速运动时所受海水阻力均为f=7×104N,浮力材料的总体积为14m3,,,g取10N/kg。
(1)“奋斗者”号在世界最深的马里亚纳海沟10909m受到海水的压强;
(2)总体积为14m3浮力材料在深海中受到的浮力;
(3)为了使潜水器能获得额外浮力,浮力材料的密度应比海水 。
(4)完成作业后,抛掉第二组压载铁后,潜水器为何能上浮返航?请运用所学知识解释。
38.(2025•湘潭模拟)如图甲所示的“提子”是早前商店用来打酱油的器具,其模型由一个圆柱形容器和一根细长的柄构成(如图乙)。某提子的容器部分如图丙所示,质量m=200g,内高h1=10cm,外高h2=12cm,内底面积,外底面积,细长柄质量不计。如图丁所示是该提子漂浮在酱油中的示意图,已知圆柱形酱油桶装有20cm深的酱油,桶的底面积,酱油密度。求:
(1)提子受到的重力为 N,如图丁再向下压一定深度(提子未浸没),所受的浮力将 ;
(2)将提子缓慢压下,使提子下底面浸入酱油的深度为5cm,提子受到的浮力?
(3)在(2)的基础上,再向下压提子,使其浸入的深度增大3cm,此时人对提子的力的大小。
39.(2025•七星区校级二模)如图甲,古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过受水壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为小文同学制作的简易受水壶模型,该模型由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体浮块(不吸水)和标有刻度的标尺构成,标尺重力忽略不计,其底部与浮块相连,当向容器内均匀注水,可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升,从而计时。已知容器高为50cm,底面积为600cm2;浮块重2N,高为5cm,底面积为50cm2。初始状态下,需要向容器内注水使浮块漂浮进入工作状态。工作状态下,从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期。不计容器底和容器壁的厚度,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)浮块进入工作状态时受到的浮力;
(2)浮块刚漂浮时,水对容器底的压强;
(3)请通过计算,分析从刚开始注水到上表面刚好与容器上沿相平的过程,并在丙图中大致画出此过程浮块上升的高度h随注入水的质量m变化的关系图线。
40.(2026•嘉定区一模)巴西木作为观赏植物,适合水培。如图所示,现将质量为0.7kg,底面积为5×10﹣3m2、高度为0.2m的圆柱形巴西木放入花盆后置于水平地面。已知花盆的质量为1.3kg,底面积为8×10﹣3m2;
(1)求巴西木的密度ρ木;
(2)求花盆对水平地面的压强p盐;
(3)往花盆中倒入高度为0.01m的水,求此时巴西木所受的浮力大小F浮。
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