第10章 浮力(精选训练)2026年中考物理一轮复习
2026-01-29
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内容正文:
第十章 (精选训练)
题型01 浮力的概念(共6小题)
题型02 阿基米德原理综合(共8小题)
题型03 物体的浮沉条件及应用综合(共8小题)
题型04 跨学科实践:制作微型密度计(共6小题)
题型05 探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共4小题)
题型06 探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系(共4小题)
题型07 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量(共5小题)
题型08 浮力与压强的综合问题(共5小题)
题型01 浮力的概念(共6小题)
1.(2024·内蒙古包头·中考真题)如图,在游泳比赛中,运动员奋力向后划水,身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析,下列说法正确的是( )
A.运动员划水时不受浮力
B.运动员划水时受到水的推力向前游动
C.运动员加速划水,受到的惯性增大
D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.运动员划水时浸在水中,排开一定体积的水,受浮力的作用,故A错误;
B.运动员划水时给水一个向后的力,由力的作用是相互的,故受到水向前的推力,人向前游动,故B正确;
C.惯性大小取决于物体的质量,惯性是物体的一种属性,不是力,不能说受到惯性,运动员加速划水,惯性大小不变,故C错误;
D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
2.(2025·广西南宁·模拟预测)下列情景的说法,不正确的是( )
A.船闸是利用连通器的原理工作的 B.茶壶盖上有孔是为了让壶内空气与外界空气相通
C.穿滑雪板可以减小对雪地的压强 D.孔明灯升空可以用流体压强与流速的关系来解释
【答案】D
【详解】A.船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室也构成连通器,是利用连通器原理工作的,故A正确,不符合题意;
B.茶壶盖上有小孔,能让壶内空气与外界空气相通,使壶内气压等于外界大气压,这样水就能顺利倒出,故B正确,不符合题意;
C.穿滑雪板是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对雪地的压强,防止下陷,故C正确,不符合题意;
D.孔明灯升空是因为灯内空气受热后密度变小,受到的浮力大于自身重力,是利用了物体的浮沉条件,并非流体压强与流速的关系,故D错误,符合题意。
故选D。
3.(2025·北京·模拟预测)2021年12月9日,在“天宫课堂”第一课中,航天员王亚平展示了一个“浮力消失实验”。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。判断下列说法中正确的是( )
A.图甲实验中,水对乒乓球的压力的合力几乎为零
B.图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C.图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力大于它的惯性
D.图乙实验中,杯底所受到的压力就是漂浮的乒乓球和水所受的重力
【答案】A
【详解】A.在中国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零,所以水对乒乓球的压力的合力几乎为零,故A正确;
B.惯性的大小与质量有关,在空间站乒乓球质量不变,因此惯性不变,故B错误;
C.力和惯性不是同一物理概念,没有可比性,故C错误;
D.图乙实验中,杯底所受到的压力等于水的重力加上乒乓球对水的压力,即杯底所受到的压力等于水和乒乓球的总重力,但压力和重力是不同性质的力,只能说大小相等,故D错误。
故选A。
4.(2025·海南省直辖县级单位·模拟预测)如图所示,物体浸没在水中时,受到的浮力大小为 N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的 有关。
【答案】 1 密度
【详解】[1]物体所受的浮力F浮=G﹣F示=4N﹣3N=1N
[2]物体浸没在水中受到的浮力F浮乙=4N﹣3N=1N
物体浸没在盐水中受到的浮力F浮丙=4N﹣2.9N=1.1N
可知,物体浸没在不同的液体中,受到的浮力不相等,说明浮力的大小与液体的密度有关。
5.(2025·上海金山·二模)重为10牛的物体浸没在水中,受到水向下的压力为12牛、向上的压力为16.9牛,则物体受到的浮力大小为 牛,浮力方向为 。当物体在水底静止时,物体受到的重力和浮力的合力大小为 牛。
【答案】 4.9 竖直向上 5.1
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知物体受到的浮力为
[2]重力的方向竖直向下,浮力的方向与重力的方向相反,即浮力的方向是竖直向上。
[3]当物体在水底静止时,物体受到的重力和浮力的合力为
6.(2025·陕西西安·二模)小明利用乒乓球做了很多物理实验。如图甲所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到乒乓球被弹开,这说明声音是由物体 产生的;如图乙所示,用吸管对着两个乒乓球的中间吹气,两个乒乓球相互靠拢,说明空气在流动速度大的地方,压强 。如图丙所示,当角α逐渐增大时,悬线与水平面的夹角将 (填“增大”、“不变”或“减小”);
【答案】 振动 小 不变
【详解】[1]用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,乒乓球被弹开,说明音叉振动,说明声音是由物体振动产生的。
[2]向乒乓球中间吹气时,乒乓球中间流速大,压强变小,在流速小的地方压强较大,乒乓球外侧大气压不变,所以乒乓球外侧压强大于内侧压强,所以乒乓球向中间靠拢。
[3]浮力的方向总是竖直向上的,重力的方向竖直向下,物体在绳子的拉力、重力和浮力三个力作用下平衡,绳子的拉力方向是竖直向下的,随着α角的改变,浮力和重力的方向不变,绳子的拉力方向不变,悬线与水平面的夹角将不变。
题型02 阿基米德原理综合(共8小题)
7.(2025·湖北武汉·中考真题)某同学用同一个圆柱体探究浮力的大小跟哪些因素有关,弹簧测力计示数如图所示,图甲中的圆柱体有一半体积浸入水中。下列结论错误的是( )
A.圆柱体的密度为
B.盐水的密度为
C.图丙中圆柱体受到的浮力比图甲中的大1.1N
D.若图丙中弹簧测力计示数为2.6N,圆柱体浸入盐水中的体积为总体积的
【答案】B
【详解】A.由甲知,圆柱体一半体积浸没在水中受到的拉力F1=3.0N,即G-F浮=3.0N①
由乙知,圆柱体浸没在水中受到的拉力F2=2.0N,即G-F'浮=2.0N②
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水gV,所以F'浮=2F浮③
联立①②③解得F浮=1N,F'浮=2N,代入①得G=4N
圆柱体的体积④
圆柱体的密度⑤
由④⑤得圆柱体的密度,
故A正确,不符合题意;
B.由丙知,圆柱体浸没在盐水中受到的拉力F3=1.9N,即G-F盐浮=1.9N
则F盐浮=2.1N,根据,所以
故B错误,符合题意;
C.图丙中圆柱体受到的浮力F盐浮=2.1N,图甲中圆柱体受到的浮力F浮=1.0N,则图丙中圆柱体受到的浮力比图甲中的大2.1N-1N=1.1N
故C正确,不符合题意;
D.若图丙中弹簧测力计示数为2.6N,即圆柱体浸在盐水中受到的拉力F'3=2.6N,则F'盐浮=4N-2.6N=1.4N
根据F盐浮=ρ盐水gV排可得,则圆柱体浸在盐水中受到的拉力2.6N时与圆柱体完全浸入盐水中的体积比为
故D正确,不符合题意。
故选B。
8.(2025·四川南充·中考真题)如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)( )
A.水对物块底部的压强为2000Pa
B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N
D.物块的密度为3×103kg/m3
【答案】D
【详解】A.水对物块底部的压强为
故A不符合题意;
B.由图乙可知,弹簧的弹力大小F为0N时,弹簧的长度为,则弹簧的原长为,故B不符合题意;
C.根据图乙利用数学知识解得弹簧的弹力大小F与长度L的函数解析式为。图甲中弹簧长度为
弹簧长度大于弹簧原长,所以弹簧被拉伸,弹簧对物块的力是拉力,将弹簧长度代入解析式可得弹簧的弹力,则此时弹簧对物块的拉力为20N,故C不符合题意;
D.物块受到的浮力为
根据力的平衡条件,物块重力为
则物块的密度为
故D符合题意。
故选D。
9.(2025·福建福州·一模)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1400Pa
【答案】C
【详解】A.由图可知,当时,细杆受到的压力等于物体M的重力,所以物块M的重力为15N,故A正确,不符合题意;
B.当水深为9cm时,细杆受到的压力为6N,由相互作用力的关系可知,细杆对物体M向上的支持力为6N,则物块M所受浮力为
故B正确,不符合题意;
C.物块M的质量为
分析图像可知,当时,水面刚好到M的下表面;当时,M受到的浮力恰好等于重力;然后浮力继续增大,M对细杆的拉力变大,当力传感器的示数F为9N时,M刚好浸没,受到的浮力为
根据阿基米德原理可得物体M的体积为
则物块M的密度为
故C错误,符合题意;
D.当时,M受到的浮力等于重力,即
根据阿基米德原理可得此时物块排开水的体积为
由图乙可知,当时,水面刚好到M的下表面;当时,M受到的浮力恰好等于重力;此时M在水中的高度为
M的底面积为
则M的高度为
物块M刚浸没时,容器内水的深度
则此时水对容器底的压强为
故D正确,不符合题意。
故选C。
10.(2025·河南郑州·模拟预测)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把物体轻放入水中漂浮,如图乙;然后用细针将物体轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,烧杯的厚度忽略不计,底面积为,不计细针体积。请找出所有正确的说法( )
①甲图中,水对杯底的压力就是水的重力
②甲、乙图相比,烧杯对电子秤的压强增加了
③丙图中,物体排开水的体积为
④物体A的密度为
A.①② B.②③ C.①③④ D.②③④
【答案】D
【详解】甲图中,容器是上下粗细一样的柱形容器,水对杯底的压力大小等于水的重力,但是水对杯底的压力不是水的重力,则错误;
甲、乙图相比,烧杯对电子秤的压力为
甲、乙图相比,烧杯对电子秤的压强增加量为
则正确;
丙图中,物体被细针压入水中,根据甲、丙示数可得,物体排开水的质量为
物体排开水的体积
则正确;
由丙图可知,物体浸没在水中,物体的体积等于物体排开水的体积,即物体的体积为
甲图中烧杯对电子秤的压力等于烧杯和水的重力之和,即
乙图中烧杯对电子秤的压力为
物体的重力为
则物体的质量为
物体的密度为
则正确,故ABC错误,故D正确。
故选D。
11.(2025·海南·中考真题)火箭所受重力为,在海面悬停时,向下喷火获得的反推力为,则 G(选填“>”“<”或“”);火箭从接触水面到完全浸入水中所受的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 = 增大
【详解】[1]火箭在海面悬停时,处于平衡状态,所受重力和向下喷火获得的反推力是一对平衡力,大小相等。
[2]火箭从接触水面到完全浸入水中排开水的体积变大,根据可知所受的浮力增大。
12.(2026·上海静安·一模)抹香鲸在海面下游动。(约为,取)
(1)海水在1000m深处产生的压强约为 Pa;
(2)抹香鲸排开海水的体积为,其所受浮力的大小约为 N。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)海水在1000m深处产生的压强约为
(2)抹香鲸排开海水的体积为,根据阿基米德原理,其所受浮力的大小约为
13.(2025·北京·模拟预测)小明洗草莓时发现草莓漂浮在水面上,他想知道草莓的密度,于是用家里的电子秤进行测量。首先测出杯子和水的质量为210g,如图甲所示;然后再将草莓放入水中漂浮,此时电子秤的示数为237g,如图乙所示;最后用一根细针压草莓使其浸没在水中且不接触杯子,杯子中没有水溢出,此时电子秤的示数为240g,如图丙所示。,g取10N/kg。
则细针对草莓的压力为 N,草莓的密度为 kg/m3。
【答案】 0.03
【详解】[1]细针对草莓的压力为
[2]由图甲和图乙可知,草莓的质量
由图甲和图丙可知,草莓完全浸没时,排开水的质量为
此时草莓的体积等于排开水的体积,由得,草莓的体积为
草莓的密度
14.(2025·陕西西安·模拟预测)如图,是应用于石油化工、日用化工等领域电子密度计。电子密度计工作时,先将一个实心石英球挂在固定在托盘上的支架,石英球下方有一空杯,用来盛放待测液体。支架所受的拉力大小通过下方显示器显示出来。如:显示表明是质量为的石英球对支架产生的拉力。加入适量的水将石英球浸没,此时支架所受拉力在显示器上显示为22.00g,是由于水对石英球产生 力。再按下电子密度计上的“密度”按钮,电子密度计根据已设定的“算法”,在显示器上显示水的密度为。现要测某液体的密度,应先在杯中装入待测液体,使其将干燥的石英球 ,显示器显示为24.70g,则待测液体密度为 取)
【答案】 浮 浸没 0.85
【详解】[1]浸在液体内的物体受到液体对它竖直向上的作用力叫做浮力,石英球浸没在水中,示数变小,原因是石英球受到水的浮力。
[2][3]由题意可知,如要测某液体的密度,应先在杯中装入待测液体,再将干燥的石英球浸没在该液体中;通过题中数据可知,石英球的质量,则
浸没在水中时,支架所受拉力在显示器上显示为22.00g,即浸没在水中时石英球所受拉力
则石英球在水中受到的浮力
根据可得,石英球的体积
浸没在某液体中时,支架所受拉力在显示器上显示为24.70g,即浸没在某液体中时石英球所受拉力
则石英球在某液体中受到的浮力
根据可得,某液体的密度
题型03 物体的浮沉条件及应用综合(共8小题)
15.(2025·宁夏·中考真题)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是( )
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
【答案】D
【详解】A.根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体所受的重力,所以气球悬浮时,浮力等于排开的水的重力,故A错误;
B.将气球压入水底过程中,深度增加,根据,气球所受水的压强会增大,故B错误;
C.压入水底过程中,气球体积会因水的压强增大而变小,排开水的体积变小,根据,浮力会变小,故C错误;
D.开始气球悬浮,受到的浮力与其重力大小相等,气球被压入水底后,体积变小,浮力变小,浮力小于重力,所以撤去细棒后,气球不会上浮,故D正确。
故选D。
16.(2025·四川广安·模拟预测)一个体积为100cm3、质量为80g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.8N B.漂浮 1N C.悬浮 0.8N D.沉底 1N
【答案】A
【详解】当小球完全浸没后受到的浮力为
小球的重力为
由于,小球会加速上浮,最终漂浮,浮力等于重力为0.8N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
17.(2025·陕西西安·模拟预测)小明利用两个注射器、橡皮泥、软管和水等材料制作了如图-1所示的潜艇模型。将一个注射器钻一个小孔,并在同侧粘上一些橡皮泥使其可以在水中稳定浮沉(橡皮泥不堵住小孔),已知未放入水中时,“潜水艇”的重力为0.2N,体积为;如图-2所示,把潜艇模型放在水槽中,调节水槽外注射器的活塞,观察潜艇的浮沉情况。下列分析正确的是(,g取10N/kg)( )
A.潜艇模型是通过改变排开液体的体积来实现上浮和下沉的
B.为使潜艇上浮,可以将水槽外注射器的活塞向外抽
C.潜艇下潜过程中,潜水艇底部所受的液体压强先变大再不变
D.当潜艇模型在水中悬浮时,其受到的浮力为0.3N
【答案】D
【详解】A.当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,通过对水槽内注射器进行打气或吸气,注射器内压强发生变化,水槽中的水进入或排出注射器,注射器重力发生变化,因此潜艇模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,故A错误;
B.将水槽外注射器的活塞向外抽,水槽内的水会进入水槽内的注射器中,注射器的重力变大,根据物体的浮沉条件可知,重力大于浮力,潜艇会下沉,故B错误;
C.潜艇下潜过程中,根据可知,随着深度的增大,潜水艇底部所受的液体压强变大,故C错误;
D.当潜艇模型在水中悬浮时,潜水艇完全浸没在水中,排开水的体积等于自身的体积即,根据阿基米德原理可得,其受到的浮力为
故D正确。
故选D。
18.(2025·广东深圳·模拟预测)如图所示,水平地面上有一个底面积为的盛水容器A内有边长为10cm的正方体物块B,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是,g取,下列说法中( )
①物块B受到的浮力是4N
②物块B的密度是
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器内水面下降了3cm
A.只有②④正确 B.只有①②正确
C.只有③④正确 D.只有①③正确
【答案】A
【详解】①正方体物块B的体积
因为物块B浸没在水中,则排开水的体积
所以物块B受到的浮力
故①错误;
②因物块受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力、绳子的拉力作用而处于平衡状态,所以由物块受到的合力为零可得,物块B的重力
由可得,物块B的质量
则物块B的密度
故②正确;
③因为可知,剪断绳子,待物块静止后处于漂浮状态,此时物块受到的浮力
故③错误
④物块漂浮时受到的浮力
由可得,物块漂浮时排开水的体积
由可得,水面下降的深度为
故④正确。
综上可知,只有②④正确,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
19.(2025·黑龙江·中考真题)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
【答案】 0.5 0.6
【详解】[1]因为木块漂浮在水面,则木块受到的浮力
[2]由阿基米德原理,则木块排开水的体积
所以木块的体积
则木块的密度
20.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 ;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知,,)
【答案】 0.8 1
【详解】[1][2]球的体积为
因为球的密度大于酒精的密度,所以若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,球沉底,则球受到的浮力大小
球的密度小于盐水密度,所以若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,球漂浮,则受到的浮力大小
21.(2026·上海松江·一模)如图所示,是我国完全自主设计和建造的首艘电磁弹射型航母“福建舰”。
(1)当“福建舰”上的舰载机起飞后,其所受浮力 ;舰底所受海水的压强 (均选“A.变大”“B.不变”“C.变小”)。
(2)大型舰队在海上编队航行的过程中,各舰船之间要保持一定距离,是因为高速同向行驶的舰船若靠得太近,两舰之间水流的流速会较 (均选“A.大”或“B.小”);两舰之间的压强 (均选“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)两舰船外侧水流的压强,可能会造成碰撞事故。
【答案】(1) C C
(2) A C
【详解】(1)[1][2]福建舰始终漂浮,浮力等于重力。当舰载机起飞之后,福建舰重力减小,则浮力减小,根据,福建舰排开水的体积变小,则福建舰底部所处深度减小,根据,福建舰底部受到海水的压强变小。
(2)[1][2]流体中流速越大的位置压强越小。大型舰队在海上编队航行的过程中,各舰船之间要保持一定距离,是因为高速同向行驶的舰船靠得太近,两船之间水流的流速大,压强小于船外侧水流的压强,水流的压力差会使船相互靠近而易造成碰撞事故。
22.(2025·陕西西安·模拟预测)如图甲所示,将吸管插入水中,用手堵住上端的管口,从水中提起吸管后发现吸管中有一段水柱,这是因为吸管中水柱受到 的作用。如图乙所示,用吸管对着两个乒乓球的中间吹气,乒乓球会向 (选填“中间靠拢”或“两边分开”)。利用一根吸管制作一个简易密度计,这根吸管竖直漂浮在A、B两种液体中时,密度计浸入液体中的深度如图丙所示,则 (选填“A”或“B”)液体密度更大。
【答案】 大气压 中间靠拢 A
【详解】[1]如图甲,用手堵住上端的管口时,上端不再与大气相通,提起吸管后管内水柱下降一段距离,管内气压小于大气压。下端的水受到大气压的作用,水不会从下端流出,所以吸管中有一段水柱。
[2]如图乙,当向两个乒乓球中间吹气时,中间的气流速度变大,压强变小,小于外侧的大气压,产生了一个向内的压强差,所以乒乓球会向中间靠拢。
[3]如图丙,同一密度计分别在两种液体中处于漂浮状态,其受到的浮力和自身的重力相等,因为密度计的重力不变,所以浮力相等。由图丙可知排开液体的体积关系为VA<VB,则由可知两液体的密度关系为ρA>ρB,即图丙中液体密度较大的是A液体。
题型04 跨学科实践:制作微型密度计(共6小题)
23.(2025·山东德州·一模)在制作微型密度计的过程中,两名同学分别在两根完全相同且粗细均匀的木棒下端缠绕质量不同的细铜丝制成A、B两只简易密度计,把它们分别放入甲、乙两个盛有水的容器中,静止如图所示,烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.两只密度计底部受到的液体压强大小pA>pB B.两只密度计的重力GB>GA
C.两密度计在水面处的刻度值不同 D.两密度计所受的浮力FA=FB
【答案】A
【详解】A.由图可知,甲中的密度计A在水中浸入深度比乙中的密度计B浸入更深,根据p=ρgh可知,两只密度计底部受到的液体压强大小pA>pB,故A正确;
BD.由图可知,A密度计排开水的体积比B密度计大,根据F浮=ρ液gV排可知,两密度计所受的浮力关系FA>FB
两支密度计都漂浮,受到的浮力等于自身重力,则两只密度计的重力关系GA>GB,故BD错误;
C.虽然A、B密度计的总质量不同,自身重力不同,受到的浮力不同,对应的浮沉位置不同,但密度计都是在水中,则在水面处的刻度值都是水的密度,即1g/cm3,故C错误。
故选A。
24.(2025·山西长治·三模)如图是微型密度计的构造,用同一只微型密度计分别测量酒精的密度和水的密度。下列有关微型密度计的说法正确的是( )
A.在酒精中受到的浮力小于在水中受到的浮力
B.排开酒精的体积小于排开水的体积
C.排开酒精的质量等于排开水的质量
D.酒精的刻度值在水的刻度值下方
【答案】C
【详解】A.密度计在液体中漂浮,根据漂浮条件(是浮力,是密度计重力 )。因为是同一密度计,重力不变,所以在酒精和水中受到的浮力,故A错误;
B.然后根据阿基米德原理;已知,
由可知,越小,越大,所以排开酒精的体积,故B错误;
C.由阿基米德原理(是排开液体重力 ),因为
所以,根据,可得排开酒精的质量,故C正确;
D.密度计浸入液体中越深(越大 ),说明液体密度越小。因为,即密度计在酒精中浸入更深,所以酒精的刻度值在水的刻度值上方,故D错误。
故选C。
25.(2025·江苏苏州·二模)小苏同学用一支注射器制作密度计,他向注射器内注入10mL某种液体作为配重并密封左侧注射口,如图甲,使其能够竖直漂浮在液体中.现将其置于水中,如图乙,水面正好处于20mL的位置,该刻度线可以标注为 g/cm3,重复上述方法,标注其它的刻度线,密度计便制作完成.则在现有甲乙刻度线上可以标注的最小密度值是 g/cm3。(不计注射器厚度与注射口体积)
【答案】 1 0.4
【详解】[1]密度计的制作原理是利用漂浮时浮力等于重力,当密度计漂浮在水面上时,有F浮=G物
即
该刻度线可以标注为1g/cm3。
[2]当密度计漂浮在密度为的液体中时,则有F浮液=G物
即
所以
则
当吸管排开液体的体积最大时,液体密度最小,根据现有刻度线可知V排液大=50mL=50cm3
则液体的最小密度为
26.(2025·江苏南通·模拟预测)如图甲所示是小明用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,图中A、B间距离为12cm,再将该密度计漂浮在密度为的消毒酒精中,此时所受的浮力 (大于/等于/小于)在水中所受的浮力,它浸入酒精中的深度h为 cm,小明在吸管上分别确定密度值为的位置并标上密度值,相邻两刻度值之间的距离 (相等/不相等);如图乙所示是三名同学用长度相同、粗细不同的均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计 (①/②/③)在测量其他液体密度时结果更精确。小明突发奇想,将制作好的密度计内作配重的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到吸管底部外侧,其他没有变化,他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度, (偏大/无变化/偏小)。
【答案】 等于 15 不相等 ② 偏大
【详解】[1]密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,说明此时密度计在A处显示的密度值应该为该液体的密度,所以则A处应标为1g/cm3。由题意可知,密度计在酒精消毒液中处于漂浮状态,所受的浮力等于密度计的重力;由于密度计在水中也处于漂浮状态,所以密度计在水中受到的浮力也等于密度计的重力,所以密度计漂浮在酒精中,此时所受的浮力的等于在水中所受的浮力。
[2]由于密度计在水中和酒精中受到的浮力相等,所以F浮水=F浮酒精
则ρ水gV排水=ρ酒精gV排酒精
即ρ水gS吸管h水=ρ酒精gS吸管h酒精
即1.0×103kg/m3×10N/kg×S×12cm=0.8×103kg/m3×10N/kg×S×h酒精
解得h酒精=15cm,故它浸入酒精中的深度h为15cm。
[3][4][5]密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度深,相邻两密度值的间距越大,相邻两刻度值之间的距离不相等;由题图可知密度计②所处的深度最深,相邻两密度值的间距最大,测量值最准确。制作好的密度计内作配重的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到吸管底部外侧,其他没有变化,由于铁丝排开了水,使得吸管排开水的体积减小,故浸入的深度减小,所测的密度偏大。
27.(2025·天津南开·二模)制作微型密度计
【项目提出】测量家中各种液体的密度
【项目分析】取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端内部塞入适量金属丝并用石蜡封口。根据阿基米德原理,密度计从上到下的标度依次变 (选填“大”或“小”);
【项目实施】
(1)将吸管放到水中如图甲所示,测得浸入的长度为H,放到另一液体中,如图乙所示,浸入的长度为h。请推导出h的表达式(用、、H表示) ;
(2)该同学将制作好的密度计内部的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(如图丙),这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
【展示交流】
(3)该同学发现密度计相邻两刻度线之间距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 ,并证明你的选择 ;
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换更细的吸管制作密度计
C.换更长的吸管制作密度计 D.适当增大吸管中铁丝的质量
(4)另一同学选用了一根使用一半油墨的旧笔芯自制密度计,将笔芯放入水中,在笔芯上标出液面的位置A,将笔芯放入酒精()中,标出液面的位置B,如图丁所示,将笔芯放入密度为的液体中,则位置C和D中,液面对应的位置可能是 。
【答案】 大 偏大 BD 见解析 D
【详解】【项目分析】密度计的工作原理是漂浮时浮力等于重力,即F浮=G
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,而V排=Sh(S为吸管横截面积,h为浸入深度),因此G=ρ液gSh
当液体密度ρ液越大时,浸入深度h越小;密度ρ液越小,h越大。因此,密度计从上到下的标度依次变大。
【项目实施】(1)密度计在水和液体中均漂浮,浮力等于重力,即F浮水=F浮液=G
在水中F浮水=ρ水gSH
在液体中F浮液=ρ液gSh
两式相等ρ水gSH=ρ液gSh
则
(2)铁丝缠绕在底部外侧时,密度计总重力G不变,吸管横截面积S不变,根据
得到h仅与ρ液有关,密度计排开水的总体积不变,铁丝在外面时,总体积应减铁丝体积,吸管排开水的体积变小,因此,测量结果偏大。
【展示交流】(3)[1][2]密度计相邻刻度线距离
要增大Δh,需减小S或增大G。
A.换更大的容器盛放液体做实验,不影响h,故A不符合题意
B.换更细的吸管制作密度计,减小S,Δh增大,故B符合题意;
C.换更长的吸管制作密度计,S不变,Δh不变,故C不符合题意;
D.适当增大吸管中铁丝的质量,增大G,Δh增大,故D符合题意。
故选BD。
(4)铁丝缠绕在底部外侧时,密度计总重力G不变,吸管横截面积S不变。根据
可知,h和ρ液是反比例关系,所以密度计的刻度分布不是均匀的,液体的密度值越大,相邻刻度线之间距离越小,所以铅笔芯漂浮在密度为0.9g/cm3的液体中,待测液体中液面对应位置可能是D点。
28.(2025·福建福州·三模)项目式小组要研究“植物体对水的吸收、利用和散失”,需要自制一个微型密度计测定装在自制的新鲜冬瓜碗内的盐水密度(如图甲所示)来探究植物细胞吸水、失水的规律。
任务一了解微型密度计的工作原理及设计要求:
了解原理:密度计测量时漂浮于液体中,它的重力 浮力;液体的密度越大,它排开液体的体积越 。
任务二制作微型密度计:
初作设计:用棉签的实心塑料杆作为标度杆,塑料杆中部套一个密度较小的泡沫塑料球作为浮子,下端绕有铜丝作为配重,初步做成一个微型密度计,如图乙所示。
解决问题:先将冬瓜碗装入适量水,密度计放入水中后发现触碰碗底,如图丙所示。为了使密度计漂浮,请你提出一条解决措施: 。
标定刻度:
①调整后,密度计漂浮于水中,液面位于标度杆的A位置,记为水的密度值;再将密度计漂浮于1.2×103kg/m3的盐水中,液面位于标度杆的B位置,记为盐水密度,如图丁所示。
②测出密度计的总质量为m,体积为V,塑料杆的横截面积为S,测量时(泡沫球始终浸没液体中)塑料杆露出水面的高度为h,推导待测液体的密度ρ= 。据此推断将密度计放入密度为1.1×103kg/m3的液体中,液面对应的位置可能在图丁中的C的 (选填“上方”或“下方”)。(其中C为AB的中点)。
任务三:根据使用需要改进密度计:产品优化 。
【答案】 等于 小 见解析 下方 见解析
【详解】[1]根据物体漂浮的条件,当物体漂浮在液体中时,处于平衡状态,此时物体所受的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,所以它的重力等于浮力。
[2]由阿基米德原理F浮=ρ液gV排,因为密度计重力G不变,漂浮时F浮=G,所以ρ液gV排=G,当液体的密度ρ液越大时,它排开液体的体积V排越小。
[3]密度计放入水中后触碰碗底,说明密度计整体重力较大,为了使密度计漂浮,可以减小密度计的重力,具体措施可以是减少铜丝的缠绕量。
[4]已知密度计的总质量为m,则其重力G=mg,因为密度计漂浮,所以F浮=G=mg
又因为F浮=ρ液gV排,V排=V-Sh
所以mg=ρ液g(V-Sh),则
[5]根据可知,液体密度ρ液越大,h越大。但并不满足线性关系,密度计的刻度值具有上疏下密的特点,因此中点C所处的刻度值小于A与B密度的平均值,即C处密度值小于1.1×103kg/m3,由于密度计的刻度值上小下大,则密度计在密度为1.1×103kg/m3的液体中,液面对应的位置可能在图丁中的C的下方。
[6]由可得,减小杆的横截面积S可使h变化更灵敏(刻度间距增大);增加密度计的总质量m可增大浮力,适应测量更大密度的液体;增大泡沫球体积V球可增加浮力调整范围。
题型05 探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共4小题)
29.(2025·陕西西安·模拟预测)如图所示是小明同学探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程。将金属块挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为F,如图-1。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)小明分析图-1、图-2、图-3得出浮力大小和物体浸入液体的深度有关,小华认为他的结论是错误的,原因是因为没有控制 不变。
(3)根据图-1、图-3和图-4中F-F2 (选填“=”或“≠”)F-F3,可以验证“物体受到的浮力和液体的密度有关”。
(4)小明还利用4个相同的长方体磁力块进行了如图-5所示的实验操作,发现F4=F5,继续向下移动磁力块,弹簧测力计的示数均不变,这 (选填“能”或“不能”)说明物体所受浮力大小与其浸入液体的物体形状无关。
【答案】(1)2
(2)排开液体的体积
(3)≠
(4)能
【详解】(1)由图-1可知,金属块的重力(弹簧测力计示数为4.8N);图-3中金属块浸没在水中时,弹簧测力计示数。
根据称重法测浮力
(2)图-2到图-3的过程中,金属块浸入水中的体积(排开液体的体积)在变化,未控制排开液体的体积不变,因此不能得出“浮力与浸入深度有关”的结论。
(3)“物体受到的浮力和液体的密度有关”的验证条件是:排开液体的体积相同、液体密度不同。
图-3(水)中浮力
图-4(盐水)中浮力
由于水和盐水密度不同,浮力不同,故
(4)在图-5的实验中,4个相同的长方体磁力块,无论组合成何种形状,排开液体的体积始终等于4个长方体的总体积(控制了“排开液体的体积”和“液体密度”这两个变量不变)。在排开液体体积、液体密度均相同的前提下,形状改变但浮力不变,因此能说明物体所受浮力大小与其浸入液体的形状无关。
30.(2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测)实验小组的同学利用弹簧测力计、金属块、溢水杯、水和小桶等器材,按照如图所示的实验进行操作,探究浮力的有关问题。
(1)比较B、C、D三次实验,可得出的结论是:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力 。
(2)比较 (填字母序号)三次实验,可得出结论:物体受到的浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)综合分析实验数据,金属块浸没在水中时受到的浮力是 N,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体 。
(4)根据实验数据可计算出该金属的密度是 。
(5)若实验结束整理器材时,发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则计算出的金属块的密度值 (选填“偏大”、“准确”、“偏小”)。
【答案】(1)越大
(2)BDE
(3) 1 排开液体受到的重力
(4)
(5)偏大
【详解】(1)根据控制变量法,B、C、D三次实验中,C、D两次实验液体的密度不变,排开液体的体积逐步增大,根据称重法,由B、C两图可得图C中物体所受浮力为
由B、D两图可得图D中物体所受浮力为
故可得出结论,当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)由以上分析可知,图D中物体所受浮力为,由B、E两图可得物体浸没在水中的深度增加时所受浮力为
由以上数据可得,物体的浸没深度增加,而排开液体的体积和液体密度不变时,而浮力大小不变;故比较B、D、E三次实验,可得出结论,物体所受浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)由以上分析可知,D图中物体受到的的浮力为,由图中小桶中水的多少可知,F图测量的是图D中小桶和水的总重力,由A、F两图可得,物体浸没在水中时所排开的水的重力为
可得出结论,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。
(4)由题意得,当物体浸没于水中时,
故该金属块的体积为
由图B可知,金属块的重力为2.7N,则金属块的密度为
(5)发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则由(3)可知不变,由(4)可知不变,而图B中测得的金属块的重力偏大,则计算出的金属块的密度值偏大。
31.(2025·甘肃酒泉·三模)某小组同学按如图所示步骤,探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N
(2)小明通过比较步骤甲、乙、丙三个可以得出结论:液体密度相同时, ,物体受到的浮力越大;
(3)小红通过比较步骤甲、乙、戊,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。小花认为这样操作是错误的,理由是 。
(4)细心的小明利用实验数据还计算出步骤戊中所用盐水的密度是 。
(5)小明又做了如图己的实验,若满足关系式: ,则验证了“阿基米德原理”。
【答案】(1)0.5
(2)物体排开液体的体积越大
(3)没有控制排开液体的体积相同
(4)
(5)
【详解】(1)由题图甲可知,物体受到的重力,由题图丙可知,物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数为,根据称重法测浮力公式,可得物体浸没在水中时受到的浮力
(2)比较题图甲、乙、丙可知,液体均为水,密度相同,当物体排开水的体积越大时,弹簧测力计的示数越小,结合称重法可知,弹簧测力计示数越小,物体受到的浮力越大。由此可知:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
(3)探究“浸没在液体中的物体所受浮力与液体密度的关系”时,需控制物体排开液体的体积相同。但步骤乙中物体是部分浸入水中,步骤戊中物体是浸没在盐水中,物体排开液体的体积不同,因此不能得出“浮力与液体密度有关”的结论。故错误理由是:没有控制物体排开液体的体积相同。
(4)由(1)问可知,物体浸没在水中时受到的浮力,,,根据阿基米德原理,且物体浸没时,可得物体体积
由图甲、戊可知,物体浸没在盐水中时,弹簧测力计示数,则物体在盐水中受到的浮力
物体排盐水体积等于排水体积,根据阿基米德原理,可得盐水的密度
(5)阿基米德原理的内容是“物体所受浮力等于排开液体的重力”。根据称重法可知,物体所受的浮力,物体排开液体所受的重力,为空桶重力,为桶和排开液体总重,因此,若满足关系式,则验证了阿基米德原理。
32.(2025·新疆·一模)毛毛同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图1的实验,其中B、C、D、E容器里面液体均为水。
(1)图1D中物体受到的浮力是 N;
(2)由C、D两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度 关;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图像是图2中的 ;
(4)图1中的物块的密度是 kg/m3,若图1E中液体不是水,则其密度为 kg/m3时,物体对容器底部压力刚好为零。
【答案】(1)1
(2)无
(3)C
(4) 4×103 1.2×103
【详解】(1)根据称重法,由1A图、1D图得,物体浸没在水中所受的浮力为
(2)从图中A、C、D可得出,物体浸没在水中不同深度,根据称重法可知,物体受到的浮力相同,说明浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没深度无关。
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到刚浸没在水中的过程中,物体排开液体的体积逐渐变大,受到浮力变大,从开始浸没在水到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,排开液体的体积不变,受到的浮力大小不变,故能正确表示物体所受浮力与物体底面浸入水中深度关系的图象是图2中的C。
(4)[1]由阿基米德原理可得:……①
物体的重力为4N,根据可得:……②
浸没时,联立①②解得
[2]图1E中,物体对容器底部压力刚好为零,,即
由阿基米德原理可知……①
由上一问可知:……②
①÷②得液体的密度为
题型06 探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系(共4小题)
33.(2025·云南西双版纳·一模)如图所示是实验小组用均质不吸水金属块、弹簧测力计、小桶和溢水杯探究“浮力与哪些因素有关”的实验。
(1)实验前,小组同学应在 方向对弹簧测力计进行调零处理;从实验中可知金属块的质量为 g。
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没时受到的浮力大小是 N。
(3)小组同学比较图甲、乙、丙三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其 有关;比较图 三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)实验结束后,小组同学测量了金属块完全浸没在水中时小桶中水的重力大小如图戊所示,可知金属块完全浸没在水中时排开水的重力大小为 N;分析发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)金属块浸没在水中时受到的浮力大小,这就是著名的“阿基米德原理”。
(5)若小组同学分析实验数据时发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小小于金属块浸没在水中时受到的浮力大小,出现这样情况的原因可能是 。
【答案】(1) 竖直 270
(2)1
(3) 排开液体的体积 甲、丙、丁
(4) 1 等于
(5)溢水杯中水未装满
【详解】(1)[1]弹簧测力计使用前应在竖直方向调零,因为实验中是在竖直方向测量力的大小。
[2]从实验甲中,可知金属块的重力
由可得
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没,此时受力情况,由丙图弹簧测力计可知,,则
(3)[1]甲、乙、丙实验中液体密度相同,甲中金属块未浸入液体,乙中金属块部分浸没在液体内,丙中金属块完全浸没在液体内,所受的浮力分别为,
由此可知,金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
[2]要想得出金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关,应控制浸入液体的密度和排开液体的体积相同,同时改变深度,则由此可知需要比较图甲、丙、丁三次实验。
(4)[1][2]由图戊可知,金属块完全浸没在水中排开水的重力大小
分析发现,,则金属块浸没在水中时排开水的重力大小等于金属块浸没在水中时受到的浮力大小。
(5)若金属块浸没在水中时排开水的重力小于受到的浮力,可能是溢水杯没有装满水,导致部分水没有溢出,排到小桶中的水的重力偏小。
34.(2025·河南濮阳·二模)某创新实验小组利用弹簧测力计、石块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)实验中所用石块的重力为 N;
(2)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力 (填“偏大”或“偏小”);
(3)溢水杯装满水后,将石块浸没在水中,如图乙所示,石块受到的浮力为 N,石块受到的浮力大小 它排开水所受的重力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)为了得到更普遍的实验结论,下列继续进行的操作中不合理的是:( )(填字母符号);
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成密度不同的酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)实验结束后发现弹簧测力计的指针没有在零刻度线处,这对实验 (选填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)4
(2)偏小
(3) 1 等于
(4)A
(5)无
【详解】(1)甲图中弹簧测力计直接测石块的力,所以石块重力为。
(2)溢水杯未装满时,石块浸入后,先填满杯中的空隙再溢出,因此溢出的水的重力会偏小。
(3)[1]石块浸没时,浮力
[2]排开水的重力,所以浮力等于排开水的重力。
(4)为了得到更普遍的结论,应换用不同液体和不同物体进行多次实验,而不是用原来的方案和器材多次测量取平均值,A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(5)弹簧测力计指针未调零,但实验中测量的是重力与浸没时的拉力差、空桶与装水后的拉力差,零点偏移会被抵消,故对实验无影响。
35.(2025·广东深圳·三模)小深设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、甲、乙、丙 C.乙、甲、丁、丙
(2)图乙中物体受到的浮力是 N。
(3)以下情况会影响结论的是_________
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口 B.图乙中物体未全部浸入水中
(4)小深利用上述实验中的器材和木块,探究”漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 (选填“甲”、 “乙”、 “丙”或“丁”)不需要弹簧测力计;
(5)小深将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中(如图戊),在铝块浸入水的过程中(始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2)1
(3)A
(4)乙
(5)不变
【详解】(1)甲乙两组数据可测浮力大小,先甲后乙,可以排除物块所带水珠造成物块重力测量误差,丙丁两组数据可测排开液体的重力大小,先丁后丙,排除小桶内壁挂的水珠对液体重力测量结果产生的误差,最佳顺序为丁甲乙丙,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)根据称重法,圆柱体浸没在水中时受到的浮力
(3)A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.图乙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意。
故选A。
(4)物体漂浮在水面上,受到的浮力等于它的重力,测量漂浮的物体受到的浮力时,不需要用弹簧测力计提着物体,即乙步骤不需要弹簧测力计。
(5)对于装满水的溢水杯来说,铝块浸没在水中的过程中,溢水杯中水的深度不变,根据公式可知,水对溢水杯底的压强不变;由于杯的底面积不会变,所以根据公式可知,水对溢水杯底的压力也不变。
36.(2025·黑龙江哈尔滨·三模)小川做实验复习浮力知识。实验前测得物体的重力为2.7N,实验操作如下:
(1)由图甲、乙、丙及物体重力可知: 。
(2)对比图乙、丁两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论。请你对这种做法进行评价:这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(3)通过计算得出所用盐水的密度为 kg/m3;
(4)完成上述实验后,小川想用自制器材验证阿基米德原理。他将一只带延长嘴的溢水杯放在天平的左盘,在右盘放入小烧杯。将溢水杯装满水后,加减砝码并调节游码,使天平恰好平衡,如图所示。若此时在溢水杯中轻轻放入一只可以漂浮的小塑料块,使溢出的水全部流入右盘的小烧杯内。他认为:根据阿基米德原理,当水停止流动后,天平仍然可以平衡。他的想法是否正确?若正确,请说明其中的道理;若不正确,请说明如何改进实验。
【答案】(1)当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大
(2) 错误 未控制物体排开液体体积一定
(3)1100
(4)错误,其他部分不变,将溢出的水导入废液缸(或倒掉)
【详解】(1)对比甲、乙、丙三图可知,物体浸入液体的体积越大,测力计的读数越小,由可知,物体受到的浮力越大,可得结论:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
(2)[1][2]对比图乙、丁两次实验,液体的密度、物体浸入液体的体积和深度不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同;得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,这种做法是错误的,理由是探究浮力大小与浸入密度的关系时,需控制物体排开液体体积一定,乙、丁两次实验中未控制物体排开液体体积一定。
(3)由丙图可知,物体受到的浮力
物体的体积
物体浸在盐水中时受到的浮力
所用盐水的密度
(4)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力;漂浮的小塑料块受到的浮力等于它排开水的重力,也等于小塑料块自身的重力;在溢水杯中加热小塑料块后,溢出的水的重力,等于小球的重力,左侧盘中烧杯的总重力不变,溢出的水流入右侧小烧杯,天平不能再次平衡;因此小川的想法错误;要想使天平恰好平衡,其他部分不变,将溢出的水导入废液缸(或倒掉)。
题型07 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量(共5小题)
37.(2025·上海·中考真题)“梦想”号潜水艇在执行某次科考任务时,排开4000米3的水,求该潜艇受到的浮力。
【详解】该潜艇受到的浮力
38.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示,高度为15cm,底面积为的圆柱形容器放在水平桌面上,质量为150g,高度为10cm,底面积为的圆柱体物块静置于容器中。现用一装置以每分钟的速度向容器中注水,圆柱体物块不吸水且未与容器底部紧密接触。求:
(1)圆柱体物块的密度;
(2)圆柱体物块浸没时,圆柱体物块对容器底的压力;
(3)从开始注水到容器注满水的过程中,容器底部所受水的压强p与注水时间t分钟的函数表达式(函数表达式中可含有分数)。
【详解】(1)圆柱体物块的体积
物块的质量m=150g,物块的密度
(2)物块浸没时,排开水的体积
根据阿基米德原理,物块受到的浮力
物块的重力
因为物块静止在容器底,受到重力、浮力和容器底的支持力,且G=F浮+F支,所以容器底对物块的支持力
根据力的作用是相互的,物块对容器底的压力
(3)阶段 1:物块未被水淹没(水的深度h≤10cm)
物块的密度ρ=1.5g/cm3>ρ水,初始时物块沉在容器底。注水体积V水=20tcm3,此时水的底面积
水的深度
当时,t=10min
此时注水体积
此阶段压强
阶段 2:物块被水淹没后到容器注满(t>10min)
容器的容积
物块体积V=100cm3,所以需要注水的总体积
注水时间
当t>10min时,水的深度
此阶段压强
综上所述,从开始注水到容器注满水的过程中,容器底部所受水的压强p与注水时间t分钟的函数表达式
当0≤t≤10min时,p=100t
当10min<t≤17.5min时,
39.(2026·上海嘉定·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、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。
(1)求巴西木的密度;
(2)求花盆对水平地面的压强;
(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。
【详解】(1)根据题意,巴西木为圆柱形,巴西木的体积为
则巴西木的密度
(2)花盆和巴西木的总质量为
花盆对水平地面的压力
花盆对水平地面的压强为
(3)巴西木浸入水中的深度即为水的高度
巴西木排开水的体积为
根据阿基米德原理,巴西木所受的浮力为
40.(2026·上海松江·一模)如图所示,物理兴趣小组为学校“生物角”设计了一个自动水箱模型。浮体A(不吸水)的底面积为0.01m2,高为1m,通过一轻质硬细杆与力传感器相连,浮体A底面与水箱底的距离为0.1m,柱形薄壁水箱的底面积为1.2m2,当水箱内水位低于最低水位线h1时,水泵开始注水;当水位到达0.5m时,力传感器示数恰好为0;继续注水到最高水位线h2水泵停止注水,此时力传感器示数为49N(即浮体A所受浮力较水位线0.5m时增加了49N)。
(1)若水面位于最低水位线h1为0.2m处,求此时水对储水箱底部的压强P1;
(2)求浮体A的密度ρA;
(3)求最高水位线h2。
【详解】(1)水对储水箱底部的压强为
(2)当水位到达0.5m时,力传感器示数恰好为0,此时浮体A处于漂浮状态,其所受的浮力等于其自身重力,即
此时浮体A浸入水中的深度为
浮体A排开水的体积为
此时浮体A所受的浮力为
即A的重力为,浮体A的质量为
由得,浮体A的密度为
(3)当水位到达最高水位线时,浮体A所受浮力为
此时浮体A排开水的体积为
此时浮体A浸入水中的深度为
最高水位线为
41.(2025·北京延庆·模拟预测)把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入足够深的水中,放掉部分空气后放手,玻璃管可以竖直地漂浮在水中,如图所示。已知玻璃管的质量,横截面积,玻璃管的总长度,水面以上部分的长度。不计玻璃管壁厚度,忽略管内空气质量,取。
(1)画出玻璃管受力示意图,求出玻璃管受到浮力;
(2)求玻璃管的内外水面高度差;
(3)用手握住玻璃管并缓慢地把它压入水中,当管达到某一深度时,放手后玻璃管处于悬浮状态。求这一深度处玻璃管中空气柱的长度。
【详解】(1)图中静止受力平衡,受到的浮力与重力平衡,作用点都画在重心上,如图所示:
漂浮时,浮力等于重力,即
(2)图中排开液体的体积等于内外液面的高度差部分的体积。
根据阿基米德原理
即
解得
(3)用手握住玻璃管并缓慢地把它压入水中,当管达到某一深度时,放手后玻璃管处于悬浮状态,浮力等于重力,故浮力不变,即排开液体的体积不变,因而玻璃管中空气柱的长度仍等于原来的,即。
题型08 浮力与压强的综合问题(共5小题)
42.(2025·四川绵阳·中考真题)某同学在实践活动中制作液体密度计,并用于液体密度的测量。将瓶身主体为圆柱体的空塑料瓶瓶底剪掉,旋紧瓶盖并在瓶盖上用细线系上一金属块,然后将空塑料瓶和金属块一起倒放入装有适量水、足够高的玻璃容器中。当水面静止时,将塑料瓶瓶身上与水面相平的位置标记为“0”刻线,如图所示,“0”刻线以上塑料瓶瓶身是圆柱体。缓慢向空塑料瓶注入密度未知的液体,当液面刚好达到“0”刻线时停止注入,此时“0”刻线在水面以下4cm处。已知金属块的质量为58g,体积为8cm3,塑料瓶“0”刻线以上圆柱体的横截面积为20cm2,玻璃容器的内底面积为100cm2,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略空塑料瓶自身的厚度和重量,向空塑料瓶注入液体的过程中金属块不触底。求:
(1)注入液体前,水面静止时细线对金属块的拉力;
(2)“0”刻线以下塑料瓶的容积;
(3)注入液体的密度和缓慢注入液体过程中金属块重力做的功。
【详解】(1)金属块在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力F浮金和细线竖直向上的拉力F拉的作用,处于静止状态,受力平衡。
金属块的重力
金属块受到的浮力
细线对金属块的拉力
(2)注入液体前,空塑料瓶和金属块整体处于漂浮状态,由于忽略空塑料瓶的重量,则细线对塑料瓶的拉力就是塑料瓶受到的浮力,根据可得“0”刻线以下塑料瓶的容积
(3)注入液体后,塑料瓶、金属块和注入的液体整体处于漂浮状态,总浮力等于总重力,即注入的液体的重力等于增加的浮力,即
注入液体的体积
则注入液体的密度
缓慢注入液体过程中,塑料瓶下沉,导致容器内水面上升。设塑料瓶(及金属块)相对于容器底部下沉的距离为d,水面上升的高度为。“0”刻线从与水面相平到水面以下4cm,说明塑料瓶相对于水面下沉了4cm,即
水面上升是由于塑料瓶浸入水中的体积增加引起的。增加的浸入体积为
水面上升的的高度
则金属块下沉的距离
金属块重力做的功
43.(2025·黑龙江大庆·中考真题)小娜同学为了研究浮力产生的原因,设计了如图甲所示的特殊容器,容器由底部相通的A、B两部分组成,容器A底部有一个面积为的圆孔,圆孔距容器B底部10cm,现用一个上下表面均为圆形的木塞(不考虑吸水)堵住圆孔,当向容器A中注水至水深10cm时,木塞未上浮且与容器A底部接触紧密。已知:木塞的参数如图丙所示,,,上表面积,下表面积,木塞质量,水的密度,g取10N/kg。求:
(1)图甲中水对木塞上表面的压强;
(2)向图甲容器B中注水,当B中水深25cm时(如图乙),木塞受到的浮力;
(3)继续向图乙容器B中注水,直至木塞漂浮在水面上,此时木塞排开水的体积。
【详解】(1)图甲中木塞上表面所处的深度为
则图甲中水对木塞上表面的压强
(2)如图乙,当B中水深25cm时,木塞上表面受到水的压力为
水对木塞下表面的压强
则木塞下表面受到水的压力为
则木塞受到的浮力
(3)木塞漂浮在水面上时,受到的浮力为
则此时木塞排开水的体积
44.(2026·上海杨浦·一模)某兴趣小组为制作可计时的简易“漏刻”模型,分别将两个完全相同的圆柱形薄壁容器甲、乙放置在高低不同的水平台阶上,如图所示,盛满水的容器甲底部有一个出水管(此时出水管上的阀门关闭),盛有水的容器乙中有一个由标尺和圆柱形浮船组成的物体丙,其下表面刚好与容器乙底部接触但无压力。已知容器甲的底面积为,内装水的质量为10kg;浮船的底面积为,浮船排开水的体积为。
(1)求物体丙受到的浮力。
(2)求容器乙底部受到水的压强。
(3)打开出水管的阀门,容器甲中的水缓慢注入容器乙,每分钟注入质量为150g的水,求从刚开始注水到容器甲、乙对台阶的压强相等时所用的时间。
【详解】(1)根据阿基米德原理,物体丙受到的浮力等于它排开水的重力,则物体丙受到的浮力
(2)因为物体丙的下表面刚好与容器乙底部接触但无压力,所以浮船浸入水中的深度等于容器乙中水的深度,则
所以,容器乙中水的深度
容器乙底部受到水的压强
(3)当容器甲、乙对台阶的压强相等时,即
因为两个容器是完全相同的圆柱形容器,底面积相等
根据压强公式,可知两容器对台阶的压力相等
由于压力等于总重力,所以两容器内的总重力相等,即总质量相等
此时甲容器内的总质量
此时乙容器内的总质量
物体丙漂浮在水面上,其重力等于浮力
所以物体丙的质量
容器乙中初始水的体积
容器乙中初始水的质量
其中,由于,则
解得
已知每分钟注入水的质量
所需时间
45.(2025·广西南宁·模拟预测)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S=27cm2,外底面积S2=30cm2,细长柄质量不计。已知圆柱形酱油桶装有20cm深的酱油,桶的底面积S3=90cm2,酱油密度=1.2g/cm3,现将该提子竖直漂浮在酱油中如图丁所示,求:
(1)图丁中提子所受的浮力;
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强;
(3)在图丁中,继续将提子缓慢下放,使提子下底面浸入酱油的深度为6cm,此时人对长柄的作用力大小;
(4)在(3)的基础上继续向下缓慢放提子,直到提子的容器里面装满酱油且提子容器口再次与酱油面相平为止,这个过程中酱油对桶底的压强变化量。
【详解】(1)图丁中提子所受的浮力因为提子漂浮在酱油中,根据物体漂浮时浮力等于重力,可得:
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强根据液体压强为
(3)提子下底面没入酱油深度为6cm时,提子排开酱油的体积
此时提子受到的浮力
提子重力,则人对长柄的作用力
(4)提子容积
外侧的总体积
浸没时浸入的体积
与(3)相比,减小的排开液体的体积
减小的深度
酱油对桶底的压强变化量
46.(2025·重庆·模拟预测)如图甲所示“海油观澜号”是我国首个深远海浮式风电平台。它由质量为4000t,可等效为一个柱形结构的浮式基础和质量为5000t的风电机组构成(如图乙所示)。未安装风电机组,浮式基础漂浮在海面上时,其吃水深度为8m。求:
(1)8m深处海水的压强;
(2)安装风电机组后,浮式基础的吃水深度为多大;
(3)安装风电机组后,为增强稳定性需向浮式基础内注入海水使其吃水深度为20m,求注入海水的质量。
【详解】(1)根据液体压强公式计算8m深处海水的压强
(2)浮式基础漂浮,根据物体漂浮条件可知,即
浮式基础的底面积为
安装风电机组后,整体漂浮,总浮力等于总重力。
总质量
安装后的吃水深度为
(3)注入海水后,系统整体仍然漂浮,总浮力等于最终的总重力。最终的总质量为
注入海水的质量为
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第十章 (精选训练)
题型01 浮力的概念(共6小题)
题型02 阿基米德原理综合(共8小题)
题型03 物体的浮沉条件及应用综合(共8小题)
题型04 跨学科实践:制作微型密度计(共6小题)
题型05 探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共4小题)
题型06 探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系(共4小题)
题型07 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量(共5小题)
题型08 浮力与压强的综合问题(共5小题)
题型01 浮力的概念(共6小题)
1.(2024·内蒙古包头·中考真题)如图,在游泳比赛中,运动员奋力向后划水,身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析,下列说法正确的是( )
A.运动员划水时不受浮力 B.运动员划水时受到水的推力向前游动
C.运动员加速划水,受到的惯性增大 D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
2.(2025·广西南宁·模拟预测)下列情景的说法,不正确的是( )
A.船闸是利用连通器的原理工作的 B.茶壶盖上有孔是为了让壶内空气与外界空气相通
C.穿滑雪板可以减小对雪地的压强 D.孔明灯升空可以用流体压强与流速的关系来解释
3.(2025·北京·模拟预测)2021年12月9日,在“天宫课堂”第一课中,航天员王亚平展示了一个“浮力消失实验”。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。判断下列说法中正确的是( )
A.图甲实验中,水对乒乓球的压力的合力几乎为零
B.图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C.图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力大于它的惯性
D.图乙实验中,杯底所受到的压力就是漂浮的乒乓球和水所受的重力
4.(2025·海南省直辖县级单位·模拟预测)如图所示,物体浸没在水中时,受到的浮力大小为 N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的 有关。
5.(2025·上海金山·二模)重为10牛的物体浸没在水中,受到水向下的压力为12牛、向上的压力为16.9牛,则物体受到的浮力大小为 牛,浮力方向为 。当物体在水底静止时,物体受到的重力和浮力的合力大小为 牛。
6.(2025·陕西西安·二模)小明利用乒乓球做了很多物理实验。如图甲所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到乒乓球被弹开,这说明声音是由物体 产生的;如图乙所示,用吸管对着两个乒乓球的中间吹气,两个乒乓球相互靠拢,说明空气在流动速度大的地方,压强 。如图丙所示,当角α逐渐增大时,悬线与水平面的夹角将 (填“增大”、“不变”或“减小”);
题型02 阿基米德原理综合(共8小题)
7.(2025·湖北武汉·中考真题)某同学用同一个圆柱体探究浮力的大小跟哪些因素有关,弹簧测力计示数如图所示,图甲中的圆柱体有一半体积浸入水中。下列结论错误的是( )
A.圆柱体的密度为
B.盐水的密度为
C.图丙中圆柱体受到的浮力比图甲中的大1.1N
D.若图丙中弹簧测力计示数为2.6N,圆柱体浸入盐水中的体积为总体积的
8.(2025·四川南充·中考真题)如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。下列选项正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)( )
A.水对物块底部的压强为2000Pa
B.弹簧的原长为5m
C.此时弹簧对物块的压力为20N
D.物块的密度为3×103kg/m3
9.(2025·福建福州·一模)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1400Pa
10.(2025·河南郑州·模拟预测)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把物体轻放入水中漂浮,如图乙;然后用细针将物体轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,烧杯的厚度忽略不计,底面积为,不计细针体积。请找出所有正确的说法( )
①甲图中,水对杯底的压力就是水的重力
②甲、乙图相比,烧杯对电子秤的压强增加了
③丙图中,物体排开水的体积为
④物体A的密度为
A.①② B.②③ C.①③④ D.②③④
11.(2025·海南·中考真题)火箭所受重力为,在海面悬停时,向下喷火获得的反推力为,则 G(选填“>”“<”或“”);火箭从接触水面到完全浸入水中所受的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
12.(2026·上海静安·一模)抹香鲸在海面下游动。(约为,取)
(1)海水在1000m深处产生的压强约为 Pa;
(2)抹香鲸排开海水的体积为,其所受浮力的大小约为 N。
13.(2025·北京·模拟预测)小明洗草莓时发现草莓漂浮在水面上,他想知道草莓的密度,于是用家里的电子秤进行测量。首先测出杯子和水的质量为210g,如图甲所示;然后再将草莓放入水中漂浮,此时电子秤的示数为237g,如图乙所示;最后用一根细针压草莓使其浸没在水中且不接触杯子,杯子中没有水溢出,此时电子秤的示数为240g,如图丙所示。,g取10N/kg。
则细针对草莓的压力为 N,草莓的密度为 kg/m3。
14.(2025·陕西西安·模拟预测)如图,是应用于石油化工、日用化工等领域电子密度计。电子密度计工作时,先将一个实心石英球挂在固定在托盘上的支架,石英球下方有一空杯,用来盛放待测液体。支架所受的拉力大小通过下方显示器显示出来。如:显示表明是质量为的石英球对支架产生的拉力。加入适量的水将石英球浸没,此时支架所受拉力在显示器上显示为22.00g,是由于水对石英球产生 力。再按下电子密度计上的“密度”按钮,电子密度计根据已设定的“算法”,在显示器上显示水的密度为。现要测某液体的密度,应先在杯中装入待测液体,使其将干燥的石英球 ,显示器显示为24.70g,则待测液体密度为 取)
题型03 物体的浮沉条件及应用综合(共8小题)
15.(2025·宁夏·中考真题)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是( )
A.气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C.将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
16.(2025·四川广安·模拟预测)一个体积为100cm3、质量为80g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.8N B.漂浮 1N C.悬浮 0.8N D.沉底 1N
17.(2025·陕西西安·模拟预测)小明利用两个注射器、橡皮泥、软管和水等材料制作了如图-1所示的潜艇模型。将一个注射器钻一个小孔,并在同侧粘上一些橡皮泥使其可以在水中稳定浮沉(橡皮泥不堵住小孔),已知未放入水中时,“潜水艇”的重力为0.2N,体积为;如图-2所示,把潜艇模型放在水槽中,调节水槽外注射器的活塞,观察潜艇的浮沉情况。下列分析正确的是(,g取10N/kg)( )
A.潜艇模型是通过改变排开液体的体积来实现上浮和下沉的
B.为使潜艇上浮,可以将水槽外注射器的活塞向外抽
C.潜艇下潜过程中,潜水艇底部所受的液体压强先变大再不变
D.当潜艇模型在水中悬浮时,其受到的浮力为0.3N
18.(2025·广东深圳·模拟预测)如图所示,水平地面上有一个底面积为的盛水容器A内有边长为10cm的正方体物块B,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是,g取,下列说法中( )
①物块B受到的浮力是4N
②物块B的密度是
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器内水面下降了3cm
A.只有②④正确 B.只有①②正确 C.只有③④正确 D.只有①③正确
19.(2025·黑龙江·中考真题)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
20.(2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 ;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知,,)
21.(2026·上海松江·一模)如图所示,是我国完全自主设计和建造的首艘电磁弹射型航母“福建舰”。
(1)当“福建舰”上的舰载机起飞后,其所受浮力 ;舰底所受海水的压强 (均选“A.变大”“B.不变”“C.变小”)。
(2)大型舰队在海上编队航行的过程中,各舰船之间要保持一定距离,是因为高速同向行驶的舰船若靠得太近,两舰之间水流的流速会较 (均选“A.大”或“B.小”);两舰之间的压强 (均选“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)两舰船外侧水流的压强,可能会造成碰撞事故。
22.(2025·陕西西安·模拟预测)如图甲所示,将吸管插入水中,用手堵住上端的管口,从水中提起吸管后发现吸管中有一段水柱,这是因为吸管中水柱受到 的作用。如图乙所示,用吸管对着两个乒乓球的中间吹气,乒乓球会向 (选填“中间靠拢”或“两边分开”)。利用一根吸管制作一个简易密度计,这根吸管竖直漂浮在A、B两种液体中时,密度计浸入液体中的深度如图丙所示,则 (选填“A”或“B”)液体密度更大。
题型04 跨学科实践:制作微型密度计(共6小题)
23.(2025·山东德州·一模)在制作微型密度计的过程中,两名同学分别在两根完全相同且粗细均匀的木棒下端缠绕质量不同的细铜丝制成A、B两只简易密度计,把它们分别放入甲、乙两个盛有水的容器中,静止如图所示,烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.两只密度计底部受到的液体压强大小pA>pB B.两只密度计的重力GB>GA
C.两密度计在水面处的刻度值不同 D.两密度计所受的浮力FA=FB
24.(2025·山西长治·三模)如图是微型密度计的构造,用同一只微型密度计分别测量酒精的密度和水的密度。下列有关微型密度计的说法正确的是( )
A.在酒精中受到的浮力小于在水中受到的浮力 B.排开酒精的体积小于排开水的体积
C.排开酒精的质量等于排开水的质量 D.酒精的刻度值在水的刻度值下方
25.(2025·江苏苏州·二模)小苏同学用一支注射器制作密度计,他向注射器内注入10mL某种液体作为配重并密封左侧注射口,如图甲,使其能够竖直漂浮在液体中.现将其置于水中,如图乙,水面正好处于20mL的位置,该刻度线可以标注为 g/cm3,重复上述方法,标注其它的刻度线,密度计便制作完成.则在现有甲乙刻度线上可以标注的最小密度值是 g/cm3。(不计注射器厚度与注射口体积)
26.(2025·江苏南通·模拟预测)如图甲所示是小明用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,图中A、B间距离为12cm,再将该密度计漂浮在密度为的消毒酒精中,此时所受的浮力 (大于/等于/小于)在水中所受的浮力,它浸入酒精中的深度h为 cm,小明在吸管上分别确定密度值为的位置并标上密度值,相邻两刻度值之间的距离 (相等/不相等);如图乙所示是三名同学用长度相同、粗细不同的均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计 (①/②/③)在测量其他液体密度时结果更精确。小明突发奇想,将制作好的密度计内作配重的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到吸管底部外侧,其他没有变化,他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度, (偏大/无变化/偏小)。
27.(2025·天津南开·二模)制作微型密度计
【项目提出】测量家中各种液体的密度
【项目分析】取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端内部塞入适量金属丝并用石蜡封口。根据阿基米德原理,密度计从上到下的标度依次变 (选填“大”或“小”);
【项目实施】
(1)将吸管放到水中如图甲所示,测得浸入的长度为H,放到另一液体中,如图乙所示,浸入的长度为h。请推导出h的表达式(用、、H表示) ;
(2)该同学将制作好的密度计内部的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(如图丙),这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
【展示交流】
(3)该同学发现密度计相邻两刻度线之间距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 ,并证明你的选择 ;
A.换更大的容器盛放液体做实验 B.换更细的吸管制作密度计
C.换更长的吸管制作密度计 D.适当增大吸管中铁丝的质量
(4)另一同学选用了一根使用一半油墨的旧笔芯自制密度计,将笔芯放入水中,在笔芯上标出液面的位置A,将笔芯放入酒精()中,标出液面的位置B,如图丁所示,将笔芯放入密度为的液体中,则位置C和D中,液面对应的位置可能是 。
28.(2025·福建福州·三模)项目式小组要研究“植物体对水的吸收、利用和散失”,需要自制一个微型密度计测定装在自制的新鲜冬瓜碗内的盐水密度(如图甲所示)来探究植物细胞吸水、失水的规律。
任务一了解微型密度计的工作原理及设计要求:
了解原理:密度计测量时漂浮于液体中,它的重力 浮力;液体的密度越大,它排开液体的体积越 。
任务二制作微型密度计:
初作设计:用棉签的实心塑料杆作为标度杆,塑料杆中部套一个密度较小的泡沫塑料球作为浮子,下端绕有铜丝作为配重,初步做成一个微型密度计,如图乙所示。
解决问题:先将冬瓜碗装入适量水,密度计放入水中后发现触碰碗底,如图丙所示。为了使密度计漂浮,请你提出一条解决措施: 。
标定刻度:
①调整后,密度计漂浮于水中,液面位于标度杆的A位置,记为水的密度值;再将密度计漂浮于1.2×103kg/m3的盐水中,液面位于标度杆的B位置,记为盐水密度,如图丁所示。
②测出密度计的总质量为m,体积为V,塑料杆的横截面积为S,测量时(泡沫球始终浸没液体中)塑料杆露出水面的高度为h,推导待测液体的密度ρ= 。据此推断将密度计放入密度为1.1×103kg/m3的液体中,液面对应的位置可能在图丁中的C的 (选填“上方”或“下方”)。(其中C为AB的中点)。
任务三:根据使用需要改进密度计:产品优化 。
题型05 探究浮力大小跟哪些因素有关的实验(共4小题)
29.(2025·陕西西安·模拟预测)如图所示是小明同学探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验过程。将金属块挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数为F,如图-1。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)小明分析图-1、图-2、图-3得出浮力大小和物体浸入液体的深度有关,小华认为他的结论是错误的,原因是因为没有控制 不变。
(3)根据图-1、图-3和图-4中F-F2 (选填“=”或“≠”)F-F3,可以验证“物体受到的浮力和液体的密度有关”。
(4)小明还利用4个相同的长方体磁力块进行了如图-5所示的实验操作,发现F4=F5,继续向下移动磁力块,弹簧测力计的示数均不变,这 (选填“能”或“不能”)说明物体所受浮力大小与其浸入液体的物体形状无关。
30.(2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测)实验小组的同学利用弹簧测力计、金属块、溢水杯、水和小桶等器材,按照如图所示的实验进行操作,探究浮力的有关问题。
(1)比较B、C、D三次实验,可得出的结论是:当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力 。
(2)比较 (填字母序号)三次实验,可得出结论:物体受到的浮力的大小与其浸没在液体中的深度无关。
(3)综合分析实验数据,金属块浸没在水中时受到的浮力是 N,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体 。
(4)根据实验数据可计算出该金属的密度是 。
(5)若实验结束整理器材时,发现弹簧测力计未使用时指针指在0.2N刻度线处,则计算出的金属块的密度值 (选填“偏大”、“准确”、“偏小”)。
31.(2025·甘肃酒泉·三模)某小组同学按如图所示步骤,探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N
(2)小明通过比较步骤甲、乙、丙三个可以得出结论:液体密度相同时, ,物体受到的浮力越大;
(3)小红通过比较步骤甲、乙、戊,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。小花认为这样操作是错误的,理由是 。
(4)细心的小明利用实验数据还计算出步骤戊中所用盐水的密度是 。
(5)小明又做了如图己的实验,若满足关系式: ,则验证了“阿基米德原理”。
32.(2025·新疆·一模)毛毛同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图1的实验,其中B、C、D、E容器里面液体均为水。
(1)图1D中物体受到的浮力是 N;
(2)由C、D两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度 关;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图像是图2中的 ;
(4)图1中的物块的密度是 kg/m3,若图1E中液体不是水,则其密度为 kg/m3时,物体对容器底部压力刚好为零。
题型06 探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系(共4小题)
33.(2025·云南西双版纳·一模)如图所示是实验小组用均质不吸水金属块、弹簧测力计、小桶和溢水杯探究“浮力与哪些因素有关”的实验。
(1)实验前,小组同学应在 方向对弹簧测力计进行调零处理;从实验中可知金属块的质量为 g。
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没时受到的浮力大小是 N。
(3)小组同学比较图甲、乙、丙三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其 有关;比较图 三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)实验结束后,小组同学测量了金属块完全浸没在水中时小桶中水的重力大小如图戊所示,可知金属块完全浸没在水中时排开水的重力大小为 N;分析发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)金属块浸没在水中时受到的浮力大小,这就是著名的“阿基米德原理”。
(5)若小组同学分析实验数据时发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小小于金属块浸没在水中时受到的浮力大小,出现这样情况的原因可能是 。
34.(2025·河南濮阳·二模)某创新实验小组利用弹簧测力计、石块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)实验中所用石块的重力为 N;
(2)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力 (填“偏大”或“偏小”);
(3)溢水杯装满水后,将石块浸没在水中,如图乙所示,石块受到的浮力为 N,石块受到的浮力大小 它排开水所受的重力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)为了得到更普遍的实验结论,下列继续进行的操作中不合理的是:( )(填字母符号);
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成密度不同的酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)实验结束后发现弹簧测力计的指针没有在零刻度线处,这对实验 (选填“有”或“无”)影响。
35.(2025·广东深圳·三模)小深设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、甲、乙、丙 C.乙、甲、丁、丙
(2)图乙中物体受到的浮力是 N。
(3)以下情况会影响结论的是_________
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口 B.图乙中物体未全部浸入水中
(4)小深利用上述实验中的器材和木块,探究”漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 (选填“甲”、 “乙”、 “丙”或“丁”)不需要弹簧测力计;
(5)小深将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中(如图戊),在铝块浸入水的过程中(始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压力 (填“变大”“变小”或“不变”)。
36.(2025·黑龙江哈尔滨·三模)小川做实验复习浮力知识。实验前测得物体的重力为2.7N,实验操作如下:
(1)由图甲、乙、丙及物体重力可知: 。
(2)对比图乙、丁两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论。请你对这种做法进行评价:这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(3)通过计算得出所用盐水的密度为 kg/m3;
(4)完成上述实验后,小川想用自制器材验证阿基米德原理。他将一只带延长嘴的溢水杯放在天平的左盘,在右盘放入小烧杯。将溢水杯装满水后,加减砝码并调节游码,使天平恰好平衡,如图所示。若此时在溢水杯中轻轻放入一只可以漂浮的小塑料块,使溢出的水全部流入右盘的小烧杯内。他认为:根据阿基米德原理,当水停止流动后,天平仍然可以平衡。他的想法是否正确?若正确,请说明其中的道理;若不正确,请说明如何改进实验。
题型07 利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量(共5小题)
37.(2025·上海·中考真题)“梦想”号潜水艇在执行某次科考任务时,排开4000米3的水,求该潜艇受到的浮力。
38.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示,高度为15cm,底面积为的圆柱形容器放在水平桌面上,质量为150g,高度为10cm,底面积为的圆柱体物块静置于容器中。现用一装置以每分钟的速度向容器中注水,圆柱体物块不吸水且未与容器底部紧密接触。求:
(1)圆柱体物块的密度;
(2)圆柱体物块浸没时,圆柱体物块对容器底的压力;
(3)从开始注水到容器注满水的过程中,容器底部所受水的压强p与注水时间t分钟的函数表达式(函数表达式中可含有分数)。
39.(2026·上海嘉定·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、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。
(1)求巴西木的密度;
(2)求花盆对水平地面的压强;
(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。
40.(2026·上海松江·一模)如图所示,物理兴趣小组为学校“生物角”设计了一个自动水箱模型。浮体A(不吸水)的底面积为0.01m2,高为1m,通过一轻质硬细杆与力传感器相连,浮体A底面与水箱底的距离为0.1m,柱形薄壁水箱的底面积为1.2m2,当水箱内水位低于最低水位线h1时,水泵开始注水;当水位到达0.5m时,力传感器示数恰好为0;继续注水到最高水位线h2水泵停止注水,此时力传感器示数为49N(即浮体A所受浮力较水位线0.5m时增加了49N)。
(1)若水面位于最低水位线h1为0.2m处,求此时水对储水箱底部的压强P1;
(2)求浮体A的密度ρA;
(3)求最高水位线h2。
41.(2025·北京延庆·模拟预测)把上端A封闭、下端B开口的玻璃管插入足够深的水中,放掉部分空气后放手,玻璃管可以竖直地漂浮在水中,如图所示。已知玻璃管的质量,横截面积,玻璃管的总长度,水面以上部分的长度。不计玻璃管壁厚度,忽略管内空气质量,取。
(1)画出玻璃管受力示意图,求出玻璃管受到浮力;
(2)求玻璃管的内外水面高度差;
(3)用手握住玻璃管并缓慢地把它压入水中,当管达到某一深度时,放手后玻璃管处于悬浮状态。求这一深度处玻璃管中空气柱的长度。
题型08 浮力与压强的综合问题(共5小题)
42.(2025·四川绵阳·中考真题)某同学在实践活动中制作液体密度计,并用于液体密度的测量。将瓶身主体为圆柱体的空塑料瓶瓶底剪掉,旋紧瓶盖并在瓶盖上用细线系上一金属块,然后将空塑料瓶和金属块一起倒放入装有适量水、足够高的玻璃容器中。当水面静止时,将塑料瓶瓶身上与水面相平的位置标记为“0”刻线,如图所示,“0”刻线以上塑料瓶瓶身是圆柱体。缓慢向空塑料瓶注入密度未知的液体,当液面刚好达到“0”刻线时停止注入,此时“0”刻线在水面以下4cm处。已知金属块的质量为58g,体积为8cm3,塑料瓶“0”刻线以上圆柱体的横截面积为20cm2,玻璃容器的内底面积为100cm2,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略空塑料瓶自身的厚度和重量,向空塑料瓶注入液体的过程中金属块不触底。求:
(1)注入液体前,水面静止时细线对金属块的拉力;
(2)“0”刻线以下塑料瓶的容积;
(3)注入液体的密度和缓慢注入液体过程中金属块重力做的功。
43.(2025·黑龙江大庆·中考真题)小娜同学为了研究浮力产生的原因,设计了如图甲所示的特殊容器,容器由底部相通的A、B两部分组成,容器A底部有一个面积为的圆孔,圆孔距容器B底部10cm,现用一个上下表面均为圆形的木塞(不考虑吸水)堵住圆孔,当向容器A中注水至水深10cm时,木塞未上浮且与容器A底部接触紧密。已知:木塞的参数如图丙所示,,,上表面积,下表面积,木塞质量,水的密度,g取10N/kg。求:
(1)图甲中水对木塞上表面的压强;
(2)向图甲容器B中注水,当B中水深25cm时(如图乙),木塞受到的浮力;
(3)继续向图乙容器B中注水,直至木塞漂浮在水面上,此时木塞排开水的体积。
44.(2026·上海杨浦·一模)某兴趣小组为制作可计时的简易“漏刻”模型,分别将两个完全相同的圆柱形薄壁容器甲、乙放置在高低不同的水平台阶上,如图所示,盛满水的容器甲底部有一个出水管(此时出水管上的阀门关闭),盛有水的容器乙中有一个由标尺和圆柱形浮船组成的物体丙,其下表面刚好与容器乙底部接触但无压力。已知容器甲的底面积为,内装水的质量为10kg;浮船的底面积为,浮船排开水的体积为。
(1)求物体丙受到的浮力。
(2)求容器乙底部受到水的压强。
(3)打开出水管的阀门,容器甲中的水缓慢注入容器乙,每分钟注入质量为150g的水,求从刚开始注水到容器甲、乙对台阶的压强相等时所用的时间。
45.(2025·广西南宁·模拟预测)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S=27cm2,外底面积S2=30cm2,细长柄质量不计。已知圆柱形酱油桶装有20cm深的酱油,桶的底面积S3=90cm2,酱油密度=1.2g/cm3,现将该提子竖直漂浮在酱油中如图丁所示,求:
(1)图丁中提子所受的浮力;
(2)未放入提子时,酱油对桶底的压强;
(3)在图丁中,继续将提子缓慢下放,使提子下底面浸入酱油的深度为6cm,此时人对长柄的作用力大小;
(4)在(3)的基础上继续向下缓慢放提子,直到提子的容器里面装满酱油且提子容器口再次与酱油面相平为止,这个过程中酱油对桶底的压强变化量。
46.(2025·重庆·模拟预测)如图甲所示“海油观澜号”是我国首个深远海浮式风电平台。它由质量为4000t,可等效为一个柱形结构的浮式基础和质量为5000t的风电机组构成(如图乙所示)。未安装风电机组,浮式基础漂浮在海面上时,其吃水深度为8m。求:
(1)8m深处海水的压强;
(2)安装风电机组后,浮式基础的吃水深度为多大;
(3)安装风电机组后,为增强稳定性需向浮式基础内注入海水使其吃水深度为20m,求注入海水的质量。
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