内容正文:
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第九章 浮力
建议用时:25分钟
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【基础练·基础达标】
1.(2025·济南东南片区一模)小亮周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B按入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( )
A.FA>FB
B.FA<FB
C.FA=FB
D.条件不足,无法比较浮力的大小
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题序
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2.(2025·济宁经开一模)盛有清水的大烧杯中有一沉底的鸡蛋,现往清水中加入浓盐水,使鸡蛋上浮,最后漂浮在水面,如图所示。在此过程中鸡蛋所受浮力F浮随时间t的变化关系的图像可能是图中的( )
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3.(2025·济南历城二模)在容器中加入一定量的水,将体积相同的小球a、b放入容器中,最终静止后两球的状态如图所示,则两球的质量ma与mb和此时两球所受浮力F浮a与F浮b的大小关系是( )
A.ma<mb
B.ma>mb
C.F浮a>F浮b
D.F浮a=F浮b
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4.【科技发展·古代技术】(2025·德州齐河一模)图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻,图乙为它的模拟示意图。让漏壶中的水慢慢滴入箭壶,木块与箭杆组成的箭舟(未与箭壶底部接触)慢慢上浮,古人从盖孔处看箭杆上的标记,就能知道具体的时刻。当箭壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭舟受到的浮力变大
B.箭舟排开水的体积变大
C.水对箭舟底的压力不变
D.水对箭壶底的压强不变
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5.(2025·甘孜州)“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4.8×103 t,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
________(选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取10 N/kg)
4.8×107
下沉
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题序
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6.(2025·黑龙江龙东地区)小宁同学把一个质量为50 g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。(g取10 N/kg)
0.5
0.6
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题序
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7.(2025·菏泽牡丹二模)学完浮力相关知识后,小明在家发现几个大小相同且中间开孔的玻璃球(质量均为50 g),小明用细线将玻璃球串成一串(每串一个球之前打个结),将其挂在弹簧测力计下准备探究浮力的大小与排开液体体积的关系,如图甲所示。(g取10 N/kg)
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(1)小明将不同数量的玻璃球浸没在水中,是为了改变________________。
(2)多次实验,并将实验中所得的数据记录在下表中:
实验次数 1 2 3 4 5
玻璃球浸没个数 0 1 2 3 4
弹簧测力计示数F/N 2 1.8 1.6 1.4 1.2
a b
①表格中a、b处应填入的内容分别是a:________________________,
b:______。
②完善实验表格后,根据实验数据可得出结论:____________________
_______________________。
物体所受浮力大小F浮/N
0.2
物体所受浮力大小与
排开液体的体积成正比
排开液体的体积
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(3)完成实验后,他又想知道物体所受浮力大小与液体对容器底部的压
力有什么关系,于是他找来电子秤继续进行实验,将装有一定量水的
容器放在电子秤上,在测力计下悬挂不同数量的玻璃球,分别在水中
浸没不同个数的玻璃球(玻璃球不触底),如图乙所示。收集的相关数
据如表所示,通过表中数据可知:其他条件一定时,_______________
_____________________________________。
实验次数 1 2 3 4 5 6
浸没玻璃球的个数 0 2 3 4 5 6
测力计示数F/N 3 2.6 2.4 2.2 2 1.8
电子秤示数m/g 200 240 260 280 300 320
物体所受浮力
大小等于液体对容器底部压力的变化量
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8.(2025·聊城临清三模)“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4 300 m 的营地升空到9 000 m,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为 8000 m3,内部充有氦气和空气的混合气体,混合气体的密度为0.2 kg/m3,浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为2×103 kg,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上(如图所示)。该浮空艇周围空气的密度为 1.2 kg/m3,g取10 N/kg,缆绳的重力、体积不计,仪器舱体积不计。求:
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题序
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(1)浮空艇内气体的质量;
(2)浮空艇所受的浮力;
(3)某时刻此装置刚好悬停在空中,锚泊车所受的重力;
(4)如果你是高山防寒服设计师,设计高山防寒服要注意哪些问题,请说出其中一条。
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【答案】解:(1)浮空艇内气体的质量:
m气=ρ内V=0.2 kg/m3×8×103 m3=1.6×103 kg。
(2)浮空艇所受的浮力:F浮=ρ外gV排=1.2 kg/m3×10 N/kg×8×103 m3=
6×104 N。
(3)根据平衡状态的受力分析可知锚泊车所受的重力:
G=F浮-m气g-m仪g=6×104 N-1.6×103 kg×10 N/kg-2×103 kg×10 N/kg
=6×104 N。
(4)高山防寒服要求具备保暖、质量轻、防水透气的功能。
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【能力练·能力提升】
9.(2025·达州)小红在阳台种了几株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )
A.番茄密度比水大
B.番茄在水中受到的浮力较大
C.番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水所受的重力
D.将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
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10.(2025·德州武城二模)如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,弹簧测力计拉着实心柱体重物A浸没在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为S,容器底面积为3S,测力计拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,测力计所受拉力F随重物底部到容器底部的距离h变化的关系图像如图乙所示,不计水的阻力。下列说法正确的是( )
A.重物浸没在水中时所受浮力为3 N
B.水对容器底部的压强变大
C.重物的密度为2.5×103 kg/m3
D.重物的高度为0.25 m
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【解析】A.由图乙可知,当h=0.3 m时重物刚好离开水面,则重物所受重力G=5 N,重物浸没时弹簧测力计示数F拉=3 N,则重物浸没时所受浮力F浮=G-F拉=5 N-3 N=2 N,故A错误。
B.拉着重物从图甲位置开始上升,随重物排开水的体积减小,液面高度降低,当重物离开水面后,液面高度不变,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强先变小后不变,故B错误。
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C.重物的质量mA===0.5 kg,重物的体积VA=V排===2×10-4 m3,重物的密度ρA===2.5×103 kg/m3,故C正确。
D.设重物的高度为hA,则重物的体积VA=ShA ①;当h=0.1 m时,水面高度h1=0.1 m+hA,则水和重物的体积之和V水+VA=3S×(0.1 m+hA) ②;当h=0.3 m时,重物刚好离开水面,则水的体积V水=3S×0.3 m ③;联立①②③解得hA=0.3 m,故D错误。
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11.(2025·陕西A卷)小明想测量一个长方体物块的密度,他用细线提着物
块缓慢放入盛有水的杯中,如图甲所示,压力传感器的示数随物块浸
入深度的变化关系如图乙所示。整个过程中物块受到浮力的变化情况
是________________,已知物块的质量为2.4 kg,则物块的密度为
_________kg/m3。剪断细线,当物块静止后压力传感器的示数为_____N。
(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
先变大后不变
1.2×103
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12.【科技发展·现代科技】(2025·重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为12 m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20 m处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为1.03×103 kg/m3时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
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【答案】解:(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12 m3=1.2×105 N。
(2)距海面20 m处的顶部受到海水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20 m=2×105 Pa。
(3)“蓝鲸号”在近海悬浮时,F浮=G=1.2×105 N,
“蓝鲸号”潜行至远海,所受浮力:
F浮'=ρ水'gV排=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×12 m3=1.236×105 N,
应增加的自重:
G'=F浮'-G=1.236×105 N-1.2×105 N=3.6×103 N。
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【压轴练·满分冲刺】
13.(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( )
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A.竹管内待测的海水为一等海水
B.①号“浮子”的重力比其他三颗“浮子”大
C.①号“浮子”的密度比其他三颗“浮子”大
D.若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
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【解析】A.根据题意可知,浮起四颗“浮子”的海水为一等,浮起三颗的为二等,浮起二颗的为三等,浮起一颗的为四等,“浮子”都沉底的为五等,则竹管内待测的海水为二等海水,故A错误。
B.由于四颗“浮子”体积的大小关系没有给出,所以无法判断它们所受浮力的大小关系,也就无法判断它们重力的大小关系,故B错误。
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C.①号“浮子”沉底,其密度大于该海水密度,其他三颗“浮子”漂浮,它们的密度都小于该海水密度,因此①号“浮子”的密度比其他三颗“浮子”大,故C正确。
D.若竹管内改盛四等海水,即海水密度变小,则①号“浮子”密度仍大于海水密度,它仍沉底,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,它所受浮力变小,故D错误。
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