内容正文:
抢分05 质量和密度、浮力、压强(河北专用)
抢分预测 抢分秘籍 抢分特训
必考考点
抢分依据
命题预测
特殊方法测密度
约2分,实验题
特殊方法测量固体、液体密度
浮力与压强
约10分,选择题、填空题、实验题、计算题
浮力与压强公式的运用
【考向一】质量和密度
质量
定义
质量是物体所含物质的多少,符号为m。
单位
质量的国际单位是千克(kg),常用单位有吨(t)、克(g)、毫克(mg),换算关系为1t=10³kg、1kg=10³g、1g=10³mg,
性质
质量是物体本身的固有属性,不随物体的形状、状态、位置、温度改变。
密度
定义
某种物质组成物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。
单位
国际单位:千克每立方米(kg/m3)
常用单位:克每立方厘米(g/cm3)
单位换算:1g/cm3=103kg/m3
公式
是密度 m是质量 V是体积
性质
(1)不同物质的密度一般不同;
(2)密度不随物体的质量、体积的变化而变化;
(3)密度受物质的状态和温度的影响
常规测量密度的方法
测量不规则塑料块的密度
测量盐水的密度:
(1) 先用天平测量固体的质量m,避免固体沾水导致质量测量误差;
(2) 再在量筒中装入适量水,读取水的体积V1;
(3) 将固体完全浸没在水中,读取此时水和固体的总体积V2,固体体积V=V2-V1;
(4) 最后根据公式ρ=m/(V2-V1)计算密度。
(1) 正确步骤为先用天平测量烧杯和液体的总质量m1;
(2) 将烧杯中的部分液体倒入量筒中,读取量筒中液体的体积V;
(3) 再用天平测量烧杯和剩余液体的总质量m2;液体的质量m=m1-m2,
(4) 根据公式ρ=(m1-m2)/V计算密度。
误差分析是必考内容:固体沾水会导致测量的质量m偏大,进而使计算出的密度偏大;固体未完全浸没会导致测量的体积V偏小,进而使密度偏大;砝码磨损会导致质量m偏大,密度偏大。
易错点:若先测空烧杯质量,再倒水测总质量,最后将液体倒入量筒,杯壁残留的液体会导致测量的体积V偏小,进而使密度偏大,因此必须采用“倒部分”的测量方法。
【考向二】压强
定义
物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
使用范围
该公式对固体、液体、气体均适用,S指受力面积
物理意义
压强是表示压力作用效果的物理量,在数值上等于物体单位面积所受的压力。压强越大,压力产生的效果越明显
计算固体压力和压强的一般顺序
先算压力F,物体静置在水平面上时有F=G;再根据公式 计算压强,公式中三个量知道两个,可以求第三个
增大与减小压强的方法
(1)增大和减小压强
增大压强的方法:受力面积不变,增大压力,比如自行车车闸。
压力不变,减小受力面积,比如菜刀、斧头的刃磨的很薄。
(2)减小压强的方法:
压力不变,增大受力面积,比如铁轨铺在枕木上、书包带做得很宽
受力面积不变,减小压力,比如汽车限重等。
探究压力的作用效果与哪些因素有关
1. 实验中为什么选择海绵(或泡沫塑料)作为受力面?
答:海绵(或泡沫塑料)的形变明显,便于观察和比较压力的作用效果;若换用木板,形变不明显,无法准确判断压力作用效果的差异。
2. 探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,如何操作?
答:控制压力大小相同(保持小桌上砝码数量不变),通过将小桌正放(桌面接触海绵)和倒放(桌腿接触海绵)改变受力面积,观察并比较海绵的凹陷程度
3. 实验得出的结论是什么?
答:① 当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;② 当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4. 实验中“转换法”的具体应用是什么?
答:将压力的作用效果(不易观察)转换为海绵的凹陷程度(易观察),凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显。
5. 实验中“控制变量法”的具体应用是什么?
答:探究压力大小的影响时,控制受力面积不变;探究受力面积的影响时,控制压力大小不变。
6. 生活中利用本实验结论的实例有哪些?
答:① 增大压力增强作用效果:压路机的碾子质量大、钉鞋的鞋钉尖;② 减小受力面积增强作用效果:菜刀刀刃很薄、针尖很尖;③ 增大受力面积减小作用效果:滑雪板宽大、坦克履带、沙发坐垫较厚。
探究液体压强与哪些因素有关
1.实验采用U 形管压强计,通过U 形管两侧液面高度差反映液体压强大小,用到转换法;探究某一变量时控制其他量不变,用到控制变量法。
2.检查装置气密性:用手轻压金属盒橡皮膜,若U 形管液面能灵活升降,说明气密性良好;若液面几乎不动,说明漏气。
3.实验前 U 形管液面不相平时,应拆除软管重新安装,不能直接加水调平。
4.探究液体压强与深度的关系:控制液体密度、橡皮膜方向不变,改变深度,结论:同种液体,深度越深,压强越大。
5. 探究液体压强与密度的关系:控制深度、橡皮膜方向不变,换用不同液体,结论:同一深度,液体密度越大,压强越大。
6.探究液体压强与方向的关系:控制液体密度、深度不变,改变橡皮膜朝向,结论:同种液体同一深度,向各个方向压强相等。
7. 液体压强只与液体密度和深度有关,与容器形状、液体重力、底面积大小无关。
8. 若将实验装置从楼下拿到楼上,U 形管液面高度差会变大,原因是外界大气压减小,橡皮膜内侧压强相对更大。
液体压强的公式:
p=ρgh,其中p——压强,ρ——液体密度,g——常量,h——深度(自由液面到该位置的竖直)
【考向三】液体压强
液体对不同容器底的压力与重力的关系
直壁形
上窄下宽
上宽下窄
图示
液体对容器底的压力
F压=F液
F压>F液(容器侧壁对水有一个相对容器底斜向下的压力)
F压<F液(容器侧壁对水有一个相对容器底斜向上的压力)
【考向四】大气压强
托里拆利实验
(1) 实验原理:利用大气压支撑水银柱,大气压大小等于水银柱产生的压强,标准大气压约为 76cmHg 或 1.013×10⁵Pa。
(2) 玻璃管内要灌满水银,目的是排尽空气,若留有空气,测量值会偏小。
(3) 水银柱的竖直高度只由外界大气压决定,与玻璃管粗细、长短、是否倾斜无关。
(4) 玻璃管倾斜时,水银柱长度变长,但竖直高度差不变。
(5) 将玻璃管向上提、向下压,只要管口不离开水银面,水银柱高度差不变。
(6) 管内混入空气,水银柱高度降低,测得的大气压偏小。
(7) 在管顶扎孔或打破,会下降到与槽内水银面相平。
(8) 实验地点海拔越高,大气压越小,水银柱竖直高度越低。
(9) 若换用水做实验,水柱高度约 10m,实验不便,所以不用水。
(10)实验中水银柱的高度指管内水银面与槽内水银面的竖直高度差,不是管内水银柱长度。
流体压强与流速的关系
1.流体:具有流动性的液体和气体。
2.流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的位置压强越小。
3.生活实例:(1)口吹硬币跳过木块;(2)两张纸中间吹气相互靠拢;(3)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;(4)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;(5)踢足球时的“香蕉球”;(6)打乒乓球时发出的“旋转球”;(7)轮船并排行驶不能靠得太近;(8)候车时站在安全线以外等。
【考向五】连通器
连通器:
上端开口,下部相连通的容器。
连通器原理:连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
锅炉水位计、茶壶、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的
【考向五】探究浮力大小与哪些因素有关
探究浮力大小与哪些因素有关
(1)探究浮力与排开液体体积的关系控制:液体密度相同改变:物体浸入液体的体积结论:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)探究浮力与液体密度的关系控制:物体排开液体的体积相同(完全浸没)改变:液体种类(水、盐水)结论:排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大。
(3)探究浮力与浸没深度的关系控制:同一物体、同种液体、完全浸没改变:浸没深度结论:物体完全浸没在液体中后,浮力与深度无关。
(4)浮力与物体自身密度、重力、形状无关。
(5)为什么要先测重力,再浸入液体?物体沾水后测重力会偏大,导致计算出的浮力偏大。
(6)实验中多次测量的目的:寻找普遍规律,避免偶然性。
计算常考:
(1)由重力和拉力直接计算浮力:浮示(2)由浮力求物体体积:物排浮液(3)求物体密度:物浮液
【考向六】探究浮力大小与排开液体重力的关系
探究浮力大小与排开液体重力的关系
(1) 溢水杯未装满水后果:测得排偏小,会出现浮排
(2) 先测物体,再测空桶桶内沾水,测得桶偏大,算出排偏小
(3) 物体接触容器底容器底有支持力,测力计示数偏小,算出浮偏大
(4) 为什么多次实验避免偶然性,寻找普遍规律
(5) 能否用漂浮物体做实验可以;漂浮时浮物,仍满足浮排
【考向七】液体浮力大小与密度之间的大小比较
同液 同体积
同液 同质量
【考向八】物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+FN=G
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
V排=V物
ρ液=ρ物
V排=V物
ρ液>ρ物
V排<V物
ρ液<ρ物
V排=V物
【考向九】特殊方法测密度
特殊方法测密度
特殊方法测量固体密度
特殊方法测量液体密度
ρ水gV排=G0-F
ρ物=ρ水
G0=F1+ρ水gV排=F2+ρ液gV排
ρ液=ρ水
m物=ρ水(V2-V1)
ρ物=ρ水
ρ液g(V4-V3)=
ρ水g(V2-V1)
ρ液=ρ水
ρ球=ρ水
ρ液=ρ水
ρ物=ρ水
ρ水gh2=ρ液gh1
ρ液=ρ水
F浮=m3g-m2g=ρ水gV排
ρ球=ρ水
ρ水gh1=ρ液gh2
ρ液=ρ水
m球=ρ水(h2-h1)S
ρ球=ρ水
(S为水槽内部底面积)
题型一 浮力与压强(选择题)
1.下列实例中,利用大气压工作的是( )
A.医生进行肌肉注射 B.用吸盘搬运玻璃 C.三峡船闸 D.高压锅
【答案】B
【详解】A.医生进行肌肉注射时,是通过手推动注射器的活塞,使注射器内压强增大,将药液压入肌肉中,与大气压强无关。故A不符合题意;
B.用吸盘搬运玻璃是把吸盘内的空气挤出后,吸盘内气压小于外界大气压,大气压就会把吸盘紧紧压在玻璃上,从而实现搬运,是利用大气压工作。故B符合题意;
C.三峡船闸利用的是连通器原理,让船闸和上游、下游的液面保持相平,和大气压无关。故C不符合题意;
D.高压锅是通过增大锅内气压来提高水的沸点,加快煮熟食物的速度,不是利用大气压工作。故D不符合题意。
故选B。
2.(2026·河北沧州·模拟)如图所示生产生活实例中,属于增大压强的是( )
A.甲:眼镜架上装有鼻托 B.乙:使用较宽的扁担挑运物品
C.丙:采用铝合金替代钢铁制造轻量化耕作机 D.丁:吸管的一端剪成斜口
【答案】D
【详解】增大压强的方法有:在压力一定时,减小受力面积,在受力面积一定时,增大压力;或同时增大压力、减小受力面积。
A.眼镜架上装有鼻托,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A不符合题意;
B.使用较宽的扁担挑运物品,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.采用铝合金替代钢铁制造轻量化耕作机,是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强,故C不符合题意;
D.吸管的一端剪成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D符合题意。
故选D。
3.(2026·石家庄四十一中·二模)如图所示,下列现象不能利用流体压强与流速关系解释的是( )
A.甲:活塞式抽水机将水抽上来
B.乙:从漏斗口向下吹气,乒乓球不会下落
C.丙:飞机能在空中水平飞行
D.丁:往B管中吹气,A管中的水位上升
【答案】A
【详解】A.活塞式抽水机抽水是利用大气压的作用将水抽上来,利用了大气压强,故A符合题意;
B.从漏斗向下吹气,乒乓球上方空气流速大、压强小,下方流速小、压强大,产生向上的压强差托住乒乓球,利用了流体压强与流速关系,故B不符合题意;
C.飞机机翼上方空气流速大于下方,上方压强小于下方,产生向上的升力使飞机飞行,利用了流体压强与流速关系,故C不符合题意;
D.往B管吹气,A管上方空气流速变大、压强变小,大气压将水压入A管使水位上升,利用了流体压强与流速关系,故D不符合题意。
故选A。
4.(2026·河北沧州南皮四中&大浪淀中学·一模)一个空的药瓶,瓶口扎上橡皮膜,将药瓶竖直浸没在水中,一次瓶口朝上(如图甲),另一次瓶口朝下(如图乙),两次药瓶在水里的位置相同。则下列判断正确的是( )
A.两次橡皮膜都向外凸,说明液体内部的压强可以是各个方向的
B.两次实验中瓶口与瓶底的压强差值是相等的
C.甲图中橡皮膜向内凹进去的程度比乙图中多
D.将甲图中的水换成酒精,,橡皮膜的形变更多
【答案】B
【详解】A.液体对橡皮膜有向内的压强,两次橡皮膜都向内凹,不是向外凸,故A错误;
B.瓶口和瓶底的压强差,其中是药瓶自身的高度,两次实验中、液体密度都不变,因此压强差值相等,故B正确;
C.乙图中橡皮膜的深度比甲图更大,根据,乙的橡皮膜受到的压强更大,向内凹的程度比甲更多,故C错误;
D.深度不变,换成酒精后,酒精密度小于水,根据,橡皮膜受到的压强更小,形变更少,故D错误。
故选B。
5.(2026·河北石家庄高新区·中考模拟)图中,对生产生活现象的描述正确的是( )
A.图甲中,船闸不属于连通器
B.图乙中,通过增大受力面积的方法,增大压强
C.图丙中,纸条上方比下方空气流速大,压强大
D.图丁中,覆杯实验说明大气压强的存在
【答案】D
【详解】A.图甲中,船闸的闸室和上下游分别构成连通器,满足上端开口、下端连通的特点,故A错误;
B.图乙中,铁轨铺设枕木是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B错误;
C.图丙中,纸条上方比下方空气流速大,压强小,所以纸条向上飘,故C错误;
D.图丁覆杯实验中,纸板不掉下来,证明了大气压强的存在,故D正确。
故选D。
6.(2026·河北邯郸临漳·一模)小郸洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.桔子的密度小于芒果的密度
B.桔子受到的浮力大于它受到的重力
C.桔子底部受到液体的压强大于芒果底部受到的压强
D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
【答案】A
【详解】A.由浮沉条件可知,桔子的密度小于水的密度,芒果的密度大于水的密度,因此桔子的密度小于芒果的密度,故A正确;
B.桔子在水中漂浮,所以桔子受到的浮力等于它受到的重力,故B错误;
C.芒果底部的深度大于桔子底部的深度,所以芒果底部受到的压强大于桔子底部的压强,故C错误;
D.桔子排开水的体积小于芒果排开水的体积,由,桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力,故D错误。
故选A。
7.(2026·邯郸二十五中·模拟)项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图甲,播水壶向受水壶内不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间,如图乙。下列分析中正确的是( )
A.“←开始滴水”应标记在标尺的②处
B.浮箭上升时,排开水的体积变小
C.播水壶可以均匀滴水
D.减小播水壶的滴水速度,能增大时间测量范围
【答案】D
【详解】A.开始滴水时,受水壶内水量最少,浮块位置最低,浮箭(标尺)露出受水壶的部分最少,固定指针会指向标尺的上端①处,因此“开始滴水”应标记在①,故A错误;
B.浮块始终漂浮,浮力等于浮箭(含浮块、标尺)的总重力,总重力不变,浮力不变,排开水的体积不变,故B错误;
C.播水壶滴水过程中水位逐渐下降,出水口处水的压强逐渐减小,滴水速度会越来越慢,无法均匀滴水,故C错误;
D.受水壶的最大容积是固定的,减小播水壶的滴水速度(单位时间滴入的体积更小),装满受水壶需要的时间更长,因此可以增大时间测量范围,故D正确。
故选D。
8.(2026·河北保定阜平·一模)煮饺子时,刚下锅的饺子沉在锅底,煮的过程中上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是( )
A.饺子漂浮时,其密度等于水的密度
B.饺子沉在锅底时,其所受的浮力等于重力
C.饺子上浮过程中,其所受浮力一定一直增大
D.饺子从刚上浮到最终漂浮,其所受的浮力先大于重力,最后等于重力
【答案】D
【详解】A.由浮沉条件可知,漂浮状态下饺子的密度小于水的密度,故A错误;
B.饺子沉在锅底时,饺子受到的浮力与锅底的支持力的合力,与自身重力相平衡,即,故B错误;
C.饺子上浮过程分为两个阶段,第一阶段是饺子还未露出水面时,排开水的体积不变,水的密度不变,根据阿基米德原理,浮力不变;第二阶段是饺子开始露出水面后,排开水的体积逐渐减小,浮力会逐渐减小,所以上浮过程中浮力不是一直增大,故C错误;
D.饺子刚上浮时,浮力大于重力,才能推动饺子向上运动,当最终漂浮在水面上时,根 据浮沉条件,浮力等于重力,故D正确。
故选D。
题型二 浮力与压强(填空题)
9.(2026·河北石家庄·一模)在野外使用便携加热炉烧水时发现海拔越高,气压越低,水的沸点越______;炉口上方空气流速大,压强较______,能加快热气上升。
【答案】 低 小
【详解】[1]气压越低,液体的沸点越低。海拔升高时大气稀薄,外界大气压减小,因此水的沸点越低。
[2]根据流体压强与流速的规律,流体流速越大的位置,压强越小。炉口上方空气流速大,所以压强较小,在压力差的作用下能加快热气上升。
10.(2026·海南东方·一模)如图所示,是我国自主研发的万米载人潜水器“奋斗者”号,总体积为。“奋斗者”号完全浸没在海水中受到的浮力为______N;当下潜的深度为1000m时,“奋斗者”号受到海水的压强为______Pa。(,取10N/kg)
【答案】
【详解】[1]根据阿基米德原理,“奋斗者”号完全浸没在海水中受到的浮力为
[2]下潜的深度为1000m时,“奋斗者”号受到海水的压强为
11.(2026·重庆八中·一模)进行盐水选种时,当把玉米种子倒入盐水中时,发现所有的种子均沉底,为了使干瘪的玉米种子能够浮起来,这时应该往盆里加___________(选填“水”或“盐”),一颗玉米种子漂浮在盐水中时排开盐水的质量为0.2g,则它所受的浮力为___________N。()
【答案】 盐 0.002
【详解】[1]干瘪的种子浮不起来,是因为此时盐水的密度小于干瘪种子的密度。 要让种子浮起来,需要增大盐水的密度,让盐水密度大于干瘪种子的密度。 往盆里加盐,能提高盐水的密度;加水只会稀释盐水,降低密度。
[2]已知m排=0.2g=0.2×10−3kg , g=10N/kg
根据阿基米德原理,漂浮时浮力等于排开液体的重力,即
12.(2026·上海闵行·二模)“福建舰”是我国自主设计建造的第一艘弹射型航空母舰。
(1)图中“福建舰”排开海水的质量为7万吨,它受到的浮力大小为__________N;
(2)由于流速大的地方压强__________(选填“A大”或“B小”),所以航母编队航行时各舰船之间需保留足够的安全距离。
【答案】(1)7×108N
(2)B
【详解】(1)已知排开海水的质量
取 g=10 N/kg,
(2)根据流体压强与流速的关系:流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。当航母编队航行时,两船之间水流流速大、压强小,外侧水流流速小、压强大,容易在压力差作用下发生碰撞,因此各舰船之间需保留足够的安全距离。
13.(2026·河北唐山·一模)如图下左为我国自主研制的大型运输机运-20。如图下右为机翼的简化模型,上表面弯曲,下表面较平。飞机前进时,上表面空气速度___________,压强___________(两空均选填“大”或“小”),因而飞机获得升力。
【答案】 大 小
【详解】[1][2]机翼上方弯曲,下方平直,相同时间内空气通过机翼上方的路程较长,故机翼上表面的空气流速较大,机翼下表面的空气流速较小。由流体压强与流速的关系可知,机翼上表面的压强小,下表面的压强大,产生向上的压强差,压力差,即升力。
14.(2026·石家庄五十三中·模拟)我国自主研发的大飞机C919采用超临界机翼,如图所示,前缘较为圆钝,上部平坦,下部后缘处反凹,使得激波阻力很小,而下部后缘处反凹能使空气在这里减速,气体压强________(选填“增大”或“减小”),从而增加机翼升力。C919飞行过程中,机翼相对于机头是________的。
【答案】 增大 静止
【详解】[1]根据流体压强与流速的关系:流速越小,压强越大。机翼下部后缘处的空气流速减慢,所以气体压强会增大。
[2]以机头为参照物,机翼和机头的相对位置没有发生变化,所以机翼相对于机头是静止的。
15.(2026·南皮第四中学&王寺中学·中考模拟预测)图是一款擦窗机器人,它可借助真空泵抽出机身吸盘与玻璃之间的空气,利用__________“吸”在玻璃上;当机器人静止在竖直的玻璃上时,真空泵继续向外抽气,机器人所受摩擦力__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 大气压 不变
【详解】[1]真空泵抽出吸盘与玻璃之间的空气后,吸盘内部气压远小于外界大气压,机器人在大气压的作用下被压在玻璃上。
[2]机器人静止在竖直玻璃上时,竖直方向受力平衡,摩擦力和机器人自身重力是一对平衡力,大小相等,即;真空泵继续向外抽气时,机器人的重力不变,因此摩擦力大小也不变。
16.(2026·河北邯郸邯山·阶段性学情调研)如图甲、乙所示,这是小明准备自制一个简易密度计所用的铜丝和铅笔。将铜丝紧密地绕在铅笔末端,然后将其放入水中,发现铅笔处于漂浮状态并保持竖直静止,此时这个简易密度计所受浮力________________(选填“大于”“等于”或“小于”)其总重力,若想获得一个量程更大的密度计,我们应该选择________________(选填“更长”或“更短”)的铅笔。
【答案】 等于 更长
【详解】[1]铅笔在水中竖直漂浮静止,根据二力平衡,此时简易密度计受到的浮力等于自身总重力。
[2]密度计原理为
可得
液体密度越小,密度计浸入液体的深度越大。要获得更大量程(更大测量范围),需要能容纳更大的浸入深度,避免测量小密度液体时密度计完全沉入液体,因此选择更长的铅笔。
题型三 浮力与压强(实验题)
17.(2026·吉林四平·二模)物理小组做“探究影响浮力大小因素”的实验。水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)小征用弹簧测力计悬挂圆柱体,分别在如图所示A、B、C、D四种情况下保持静止,并读出弹簧测力计示数。
①比较A、C、D三幅图,可探究浮力的大小与__________的关系;
②图D中圆柱体所受的浮力是__________N。图D中,圆柱体从水面上逐渐浸入水中至刚浸没的过程中,水对烧杯底部的压强__________。
(2)小征用一个下部为圆柱体的饮料瓶(瓶身、瓶盖的厚度和形变忽略不计)、刻度尺,设计了如图E、F、G所示的实验。将瓶内装适量的水,拧紧瓶盖,如图E所示,将瓶子倒放在水中,稳定后瓶子内外液面高度差如图F所示。
①将瓶子逐渐压入水中,需要的压力越来越大,这说明浮力大小与__________有关;
②再将瓶子取出擦干,倒放入某种液体中,稳定后瓶子内外液面高度差如图G所示,则图G中液体的密度为__________kg/m3。
【答案】(1) 液体密度 4 变大
(2) 物体排开液体的体积
【详解】(1)在A、C、D三幅图中,圆柱体排开液体的体积相同,而液体分别是酒精和水,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,由称重法测浮力可知,此时圆柱体受到的浮力不同,所以可探究浮力的大小与液体密度的关系。
由图A可知圆柱体的重力为6N,由图D可知弹簧测力计的拉力为2N,根据称重法可得图D中圆柱体所受的浮力
在图D中,圆柱体从水面上逐渐浸入水中至刚浸没的过程中,水的深度h逐渐增加,根据可知,此时水对烧杯底部的压强变大。
(2)将瓶子逐渐压入水中,瓶子排开水的体积越来越大,需要用的压力越来越大,说明浮力越来越大,这表明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
瓶子倒放在液体中时处于漂浮状态,浮力等于自身重力,在水中时①
在待测液体中时②
联立①②并代入数据可得
18.(2026·辽宁丹东·一模)同学们在实验课上“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲,小明同学对压强计进行了改进。换用带有、、三个口的“U”形管,他先将探头的软管接到A口处,使“U”形管两侧的液面相平(利用________原理),再用盖子将B口封闭。小明为了增加压强计的灵敏度,采用了如下的方法,其中可行的是________;
A.换用更细的“U”形管 B.将“U”形管内换用密度更小的液体
(2)图乙中①②③的容器内装有水,④的容器中装有浓盐水。通过比较________三图,可以探究液体内部同一深度向各个方向压强的大小关系;通过比较③④两图,可以得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强________;
(3)如图丙,实验结束后,小明找来两个底面积不同的圆柱形容器,分别在容器内注入深度相同的不同液体和,用传感器测得两容器底受到的液体压力相等。将两个完全相同的物块分别放入A、B两种液体中,静止后,在中悬浮在中漂浮,此时、两种液体深度分别为和,在两种液体中受到的浮力分别为和,则________,________。
【答案】(1) 连通器 B
(2) ①②③ 越大
(3) = =
【详解】(1)当U形管两端开口、底部连通时,静止时同种液体的液面相平,这利用了连通器原理;
压强相同时,由得,可知U形管内液体密度越小,液面高度差越大,压强计灵敏度越高;液体压强与横截面积无关,故U形管的粗细不影响液面高度差,故选B;
(2)探究同一深度向各个方向的压强关系,需要控制液体密度、深度相同,改变探头方向,故选①②③三图;
③④两图深度相同,④液体密度更大,U形管液面高度差更大,可得结论:深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(3)未放入物块时,液体深度相同,容器底压力F相同,由得
化简得
由题知物块完全相同,各自放入物块后,物块在A中悬浮,在B中漂浮,
浮力,,液面上升量
代入可得,最终深度,因此。
19.(2026·重庆西南大学附中·一模)小渝用图甲所示仪器探究液体压强与哪些因素有关,他作出以下猜想:
A.液体压强大小可能与液体深度有关
B.液体压强大小可能与液体密度有关
(1)你通过生活中_________的现象说明小渝猜想A是合理的。
(2)实验中液体压强大小的变化是通过比较U形管两侧液面的_____________来判断,下面列举的实验与此研究方法相同的是_____________(选填“A”、“B”或“C”);
A.在研究力时,引入“力的示意图”
B.用木块在水平面上移动的距离来反映阻力对物体运动的影响
C.在探究平面镜成像特点时,用未点燃的蜡烛乙替代点燃的蜡烛甲的像
(3)图乙U形管左侧、右侧水深分别是7cm、10cm,则U形管底部受到水的压强为_____________;若考虑橡皮膜形变的作用,金属盒探头浸入水中的深度_____________3cm(选填“”、“”或“”);
(4)小渝通过乙、丙两次实验可以证明猜想_____________(选填“A”或“B”);在探究液体压强与液体密度关系时,两烧杯中液面必须相平,你_____________(选填“赞同”或“不赞同”)此观点;
(5)小渝同学在进行图丙、丁实验时,发现U形管中两侧液面的高度差大小对比不明显,为使U形管中两液面的高度差大小对比明显,可以_____________。(多选)
A.向丙丁图的烧杯中继续添加等深度的水和盐水
B.将压强计向后倾斜放置
C.将U形管中水换为酒精
D.换用U形管更细的压强计
【答案】(1)水坝的形状是上窄下宽
(2) 高度差 B
(3) 1000 <
(4) A 不赞同
(5)AC
【详解】(1)液体压强大小可能与液体的深度有关生活中的实例:水坝的形状是上窄下宽。
(2)[1]实验中把金属盒放入液体中,压强计显示的是液体中橡皮膜或金属盒所在位置的压强通过观察U形管两边液面的高度差来判断探头处液体的压强的大小,这里用到了转换法。
[2]A.在研究力时,引入“力的示意图”, 用到的是模型法,故A不符合题意;
B.实验中通过小车在水平面滑行的距离来反映小车所受的阻力对运动的影响大小,应用了转换法,故B符合题意;
C.探究“平面镜成像特点”时,用未点燃的蜡烛替代点燃蜡烛的像,这是等效替代法,故C不符合题意。
故选B。
(3)[1]图乙中U形管的右侧与大气相通,则U形管底部受到的液体的压强为右侧液柱产生的压强
[2]若考虑橡皮膜形变的作用,U形管中两侧液面上方的气压差小于3cm处水的压强,即金属盒探头浸入水中的深度小于3cm。
(4)[1]通过乙、丙两次实验可知,液体密度相同,金属盒所处深度不同,U形管液面高度差不同,所以压强不同;说明液体内部压强与液体的深度有关。
[2]在探究液体内部压强与液体密度关系时,只需要控制金属盒所处深度相同即可,不一定要使两烧杯中液面相平。
(5)A.向丁图的烧杯中继续添加等深度的水和盐水,由可知,液体的密度变大,液体的压强越大,U形管两侧液面高度差越大,故A符合题意;
B.将压强计向右倾斜放置,由可知,液体深度不变,液体的密度不变,液体的压强不变,U形管两侧液面高度差变化仍不明显,故B不符合题意;
C.“U形管中换用密度更小的酒精”,由可知, U形管左右两侧液面的高度差较大,故C符合题意;
D.“将U形管换成更细的” 没有改变压强差,所以不能使两侧液面高度差对比更加明显,故D不符合题意。
故选AC。
20.(2026·河北石家庄高新区·中考模拟)小高发现:家里洗手盆中没有水时,要提起池底排水口的橡皮塞很容易;而装满水时,要提起橡皮塞就比较费力。小高猜想:液体内部是不是各个方向都有压强呢?他根据所学知识,利用如图所示装置,进行了以下探究:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来显示金属盒上橡皮膜所受压强的大小;
(2)比较图A、B、C可以得出结论:同种液体中,在深度相同时,______;
(3)通过观察图______所示的实验现象,可以作为液体压强的大小与深度有关的猜想依据,由此依据我们应将拦河大坝设计成______的形状;
(4)比较D、E两图,可以得到:深度相同时,液体的压强与______有关;
(5)同组的小红用下图所示的容器也来探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验情形如下图所示,由此可推断:a、b、c三种液体密度的大小关系为______。
【答案】(1)高度差
(2)液体向各个方向的压强相同
(3) C、D 上窄下宽
(4)液体密度
(5)
【详解】(1)根据转换法,压强计是通过U形管中液面的高度差来显示金属盒上橡皮膜所受压强的大小。
(2)比较图A、B、C,只有探头的朝向不同,U形管中液面的高度差相同,可得:同种液体中,在深度相同时,液体向各个方向的压强相同。
(3)[1][2]比较图C、D,只有探头所处的深度相同,U形管中液面的高度差不同,说明液体压强的大小与深度有关。D图中探头所处的深度较大,U形管中液面的高度差较大,可得:液体密度相同时,深度越深,液体压强越大。所以我们应将拦河大坝设计成上窄下宽的形状。
(4)比较D、E两图,只有液体密度不同,U形管中液面的高度差不同,说明液体压强的大小与液体密度有关。
(5)由图可知,第一次实验中,橡皮膜处a液体比b液体深,橡皮膜平整,说明a液体和b液体对橡皮膜压强相同,根据可知a液体密度小于b液体密度;第二次实验中,橡皮膜处a液体比c液体浅,橡皮膜向c液体一侧凸出,说明a液体对橡皮膜压强较大,根据可知,a液体密度比c液体密度大。所以a、b、c三种液体密度的大小关系为。
21.(2026·河北石家庄桥西·一模)关于“浮力的大小与哪些因素有关”,实验小组的同学们有如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体浸在液体中的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
同学们进行了如图所示的实验:
(1)步骤B中物体受到的浮力是______N;
(2)小明比较实验步骤A、B、C的数据后,发现物体受到的浮力随着浸入水中的深度增加而增加,认为猜想1是正确的;小华比较后,认为猜想2也是正确的。小明与小华相互交流后,认为这样得出实验结论过早,于是又进行了实验D,最终验证猜想1不正确、猜想2正确,请你画出进行实验D时物块的位置;
(3)比较实验步骤A、C、E,可知物体浸在液体中的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越______;根据数据可知酒精的密度为______。()
【拓展】
(4)爱思考的小明又继续进行新的探究:
①在实验步骤F中,小明发现物体逐渐浸入装满水的溢水杯的过程中,两只弹簧测力计示数的变化量总是相同,说明物体受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)排开液体的重力;
②根据①小明又有了一个新问题:水产生的浮力能否比水自身的重力大?于是在甲纸杯中装入40g水,相同的乙杯中装入50g水,如图所示。然后将乙杯放入甲杯中,甲杯中的水没有溢出。轻轻向下按乙杯,若观察到乙杯位置______(选填“不变”或“下降”),则说明水产生的浮力能比水自身的重力大。
【答案】(1)0.5
(2)
(3) 大 0.8
(4) 等于 下降
【详解】(1)由A图可知物体重力为4N,根据称重法,步骤B物体受到的浮力为
(2)要探究浮力与物体浸在液体中的深度的关系,根据控制变量法,应只改变物体浸在液体中的深度,控制物体浸在液体中的体积不变,所以为了验证猜想1和猜想2的正确与否,应该让物体浸没在水中,改变其所处的深度,作图如下:
(3)[1]根据称重法,步骤C物体受到的浮力为
步骤E物体受到的浮力为
因为浮力,对应的液体密度,所以可知物体浸在液体中的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
[2]因为步骤C和步骤E物体均浸没在液体中,所以物体排开液体的体积相等,根据可知,
故酒精的密度为
(4)[1]由实验步骤F可知,左边的弹簧测力计是用称重法测量物体在左边溢水杯中所受浮力,左边的溢水杯内装满水,水面与溢水口相平,溢出的水进入右边的水桶,右边的弹簧测力计测量的是水桶与从左边溢出的水的总重力。因物体逐渐浸入的过程中,两只弹簧测力计示数的变化量总是相同,则物体所受浮力的变化量与溢出(即排开)水的重力变化量相等,故说明物体受到的浮力等于排开液体的重力。
[2]将乙杯放入甲杯中,轻轻向下按乙杯,若观察到乙杯位置下降,表明乙杯漂浮在水中,根据漂浮条件,乙杯受到的甲杯中水的浮力大于等于乙杯中水的重力50g,更大于甲杯中水的自身重力40g,故说明水产生的浮力能比水自身的重力大。
22.(2026·河北唐山·一模)某兴趣小组DIY(自制)小车模型,需要鉴别某种实心合金螺丝材质,选取了多个完全相同的螺丝,几名同学各自独立完成如下实验。
(1)小明进行了如下实验:
①将托盘天平放置在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,稳定后发现分度盘指针位置如图1所示,此时,需将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节, 直至指针指在分度盘的中线处;
②将5颗螺丝放到天平左盘中,向右盘加减砝码并拨动游码至天平重新水平平衡,右盘中的砝码和游码位置如图2所示,5颗螺丝的质量为___________g;
③将量筒放到水平桌面上,向里面注入10mL水。将3颗螺丝缓慢放入量筒,完全浸没在水中后,水面的位置如图3所示,小明测得的合金螺丝的密度为___________kg/m3。根据密度表中的信息判断,这种螺丝的材质可能是___________(选填“铅铜”“铜锌”或 “铁锌”)合金;
物质
铅
铜
铁
锌
密度/(kg·m-3)
11.3×103
8.9×103
7.9×103
7.14×103
(2)小芳进行了如下实验:
①用细线将3颗螺丝系好并放入量筒,向量筒中加水并将螺丝完全浸没,记录水面对 应的刻度为V1,取出螺丝,水面对应的刻度为V2;
②将3颗螺丝用吹风机吹干,用天平称量它们的质量为m;
③用计算出螺丝的密度;
小芳测得的螺丝密度比真实值___________(选填“偏小”或“偏大”)。
(3)小亮进行了如下实验:
①如图4所示,将质量分布均匀的自制杠杆放到水平桌面上,调节平衡螺母(未画出)使杠杆在水平位置平衡;
②用细线将1颗螺丝悬挂在A点,将塑料小桶悬挂在B点,向桶中缓慢注水,当注水量为5.9mL时,杠杆恰好保持水平平衡;将小桶移到C点,再向小桶中缓慢注入8.5 mL水时,杠杆再次水平平衡。其中OB=2OA=2OC,不计支点O处的摩擦力。 ③如图5所示,将塑料瓶割掉一部分,倒入适量的水,放到电子秤上。用细线系好25颗螺丝,将它们缓慢浸没在水中(未触底),水未溢出。此时电子秤的示数比螺丝浸入水中前增加了50g。已知水的密度为,g取10N/kg。小亮测得的螺丝密度为___________kg/m3。
【答案】(1) 右 84 8.4×103 铜锌
(2)偏小
(3)
【详解】(1)[1]图1中分度盘指针偏左, 根据天平的调节原则“左偏右调,右偏左调”,所 以需将平衡螺母向右调节,直到指针指在分度盘 的中线处。
[2]物体质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值,由图2可知,5 颗质量是
[3][4]3颗螺丝的质量为
3颗螺丝的体积为
所以螺丝的密度为
螺丝的密度介于铜 和锌的密度之间,所以这种螺丝的材质可能是铜锌合金。
(2)小芳的实验中,取出螺丝带出水,使得量筒中剩余水的体积测量值比实际值小,根据,则计算出的体积V偏大,根据密度公式,当m准确,V偏大时,计算出的密度会偏小。
(3)设1颗螺丝的质量为m,塑料小桶质量为m0,第一次,小桶挂在B点,注水量
水的质量
根据杠杆平衡条件并设得,得 ...... ①
第二次平衡,小桶移到C点,注水量增加,则 此时总水质量
根据杠杆平衡条件可得 ,由此可得 ...... ②
联立①②得 ,解得,进而可得
25颗螺丝浸没在水中,电子秤增加的质量,增加的压力等于螺丝受到的浮力,
因此得
则1颗螺丝的体积
螺丝密度为
23.(2026·河北沧州·模拟)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤
A
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/N
2.2
2.0
1.7
1.7
1.6
(1)实验步骤A中弹簧测力计的读数为_____N;
(2)分析比较实验步骤_____,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)若要探究浮力大小与液体密度的关系,应分析比较实验步骤A、E和F,可初步得出结论:其他条件相同时,液体密度越大,物体所受浮力越_____(选填“大”或“小”)。已知水的密度为,则步骤F中盐水的密度为_____;
(4)小明选用了与物体甲密度不同的物体乙进行实验,他将物体乙逐渐浸入水中,容器中的水面上升至图G所示位置时(做上标记),弹簧测力计示数恰好变为0。取出物体乙后(乙带出的水忽略不计),小明又将物体甲缓慢浸入水中,他在水面上升到_____(选填“点之上”“点”或“点之下”)位置时,读取弹簧测力计的示数,判断浮力的大小与物体密度是否有关。同组的其他同学认为小明的这个实验在操作上有一定难度不容易控制并有明显误差,提出了多种改进意见,你认为合理的是_____(选填序号)。
①选两个质量相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
②选两个体积相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
③选两个密度相等、体积不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
【答案】(1)2.7
(2)A、D、E
(3) 大
(4) h点 ②
【详解】(1)由A图所示,测力计分度值为0.1N,由第A次实验中弹簧测力计示数可知物体的重力为2.7N。
(2)分析比较A、D、E可知,D、E物体排开水的体积相同,D、E物体浸没在液体中的深度不同,由称重法,浮力大小相等,故浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)[1]分析实验步骤A、E、F可知,E、F排开液体的体积相同,但液体的密度不同,由称重法得,E、F中物体受到的浮力不同,F液体密度较大,弹簧测力计示数较小,所受浮力较大,故可初步得出结论:其他条件相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
[2]物块浸没在水中受到的浮力为
物块浸没在盐水中受到的浮力为
物块浸没在水中和盐水中排开的体积均为
F中盐水的密度
(4)[1]小明将物体乙缓慢浸入水中,在水面上升到h点保证排开液体的体积相同,液体的密度相同,读取弹簧测力计的示数。判断浮力的大小与物体密度是否有关。
[2]①选两个质量相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,没有保证排开液体的体积相同,故①不符合题意;②选两个体积相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,保证排开液体的体积相同,液体的密度相同,物体的密度不同,故②符合题意;③选两个密度相等、体积不同的实心物体分别浸没在水中,没有保证排开液体的体积相同,故③不符合题意。故选②。
题型四 浮力与压强(计算题)
24.(2026·新疆·二模)如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两实心均匀正方体,甲的质量为7.2kg,边长为0.1m;乙的边长为0.2m,对水平桌面的压强为1600Pa,求:
(1)实心正方体甲的重力;
(2)实心正方体乙的密度;
(3)若沿实心正方体乙的上表面向内部挖去一部分,使其变为一个容器,并在挖去部分中倒满水,此时乙对桌面的压强为甲对水平桌面压强的,求挖去的体积。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)实心正方体甲的重力
(2)乙对桌面的压力
水平桌面上放置的乙实心均匀正方体的压力大小等于重力,
乙的密度
(3)甲对水平桌面压强为
乙对水平桌面压强为
挖去部分中倒满水,乙对桌面的压强为
在挖去部分中倒满水后,乙对桌面的压力变化了
在挖去部分中倒满水后,乙的质量变化了
挖去的体积
25.(2026·河南三门峡·一模)如图浩吉铁路三门峡黄河公铁两用大桥飞架南北,如一条蓝色巨龙穿梭晴空碧波,成为远近闻名的“网红”打卡地,吸引众多游客在三门峡“桥”见浪漫。大桥全长约5700 m,上层为双向六车道高速公路,限速。一辆总质量为的汽车,车轮与水平路面的总接触面积为,当以的速度水平匀速行驶时,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,取。
(1)在遵守交通规则的情况下,汽车通过大桥至少需要多长时间?
(2)汽车静止在水平路面上时对路面的压强是多大?
(3)汽车在大桥上以的速度水平匀速行驶,牵引力所做的功是多少?
【答案】(1)205.2s
(2)
(3)
【详解】(1)由可知,汽车通过大桥至少需要的时间为
(2)水平路面上,汽车对路面的压力等于自身重力,即
汽车静止在水平路面上时对路面的压强为
(3)汽车水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,则
牵引力所做的功是
26.(2026·邯郸扬帆初中·二模)如下图所示,将底面积为100cm2、重5N的容器放在水平桌面上,容器内装有重45N、 深40cm的水。(g取10N/kg)
(1)求距容器底10cm的A点所受水的压强。
(2)求容器对水平桌面的压强。
(3)求水对杯底的压力。
【答案】(1)
3000Pa
(2)
5000Pa
(3)
40N
【详解】(1)A点的深度
A点所受水的压强
(2)容器对水平桌面的压力等于容器和水的总重力,即
容器底面积
容器对水平桌面的压强
(3)水的深度
水对杯底的压强
水对杯底的压力
27.(2026·石家庄四十一中·二模)一底面积为、高为20cm、质量为200g的圆柱形薄壁容器置于水平桌面上,容器中盛有10cm深的水,小明把一块质量为90g的橡皮泥投入水中,如图甲所示,水面上升0.6cm;将橡皮泥捏成小船形状放入水中,橡皮泥漂浮如图乙。水的密度,取。求:
(1)图甲情形下圆柱形容器对桌面的压强;
(2)橡皮泥的密度;
(3)图乙中橡皮泥所受浮力与在图甲中所受浮力的差。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)水的体积
水的质量
容器、水、橡皮泥的总质量
水平桌面受到的压力等于总重力,压力为
容器对桌面的压强
(2)甲中橡皮泥沉底,自身体积等于排开水的体积
橡皮泥密度
(3)根据阿基米德原理,甲中橡皮泥受到的浮力
乙中橡皮泥漂浮,浮力等于自身重力,浮力为
浮力差
28.(2026·河北唐山乐亭·一模)如图所示,一个底面积为的圆柱形容器(厚度忽略)放在水平桌面上,向容器中注入0.1 m深的水,再拿一个质量为55 g的鸡蛋,将它轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部(水未溢出),此时容器底部所受水的压强的变化量为40 Pa。然后向容器中缓慢加入食盐并轻轻搅动,直到鸡蛋恰好悬浮为止。(水的密度为,g取10 N/kg)求:
(1)未放入鸡蛋前,水对容器底部的压力。
(2)鸡蛋放入水中后,鸡蛋排开水的体积。
(3)当鸡蛋悬浮时,盐水的密度。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)未放入鸡蛋前,水深,对容器底的压强为
根据得水对容器底的压力为
(2)放入鸡蛋后水面升高,根据容器底部所受水的压强的变化量得水面升高
鸡蛋排开水的体积等于水面上升的体积
(3)鸡蛋悬浮时,重力等于浮力,即,根据阿基米德原理
则盐水的密度
29.(2026·海伦三中·一模)如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心长方体,将长方体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行,此过程无水溢出),使其逐渐浸没在水中某一深度处,图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与长方体下降高度h变化关系的图像。已知容器的重力为10N,底面积,,g取10N/kg,求:
(1)长方体浸没时受到的浮力。
(2)长方体的密度。
(3)刚浸没水中时,长方体底部受到水的压强。
(4)浸没后相对于浸入前容器对水平面的压强的变化量。
【答案】(1)
8N
(2)
(3)
600Pa
(4)
200Pa
【详解】(1)由图乙可知,当时,物体为悬空状态,即
当拉力时,长方体浸没。由题意可知,长方体浸没受到的浮力为其重力与弹簧测力计的示数之差,则
(2)浸没时,由阿基米德原理得:
长方体质量
长方体密度
(3)由图乙可知,当弹簧测力计开始减小时,即长方体刚浸没水中,长方体开始接触水面时下降高度,完全浸没时下降高度,因此长方体下降高度
水面上升高度为
由液体压强公式得
(4)长方体浸没后,根据力的作用是相互的,容器对水平面增加的压力等于长方体受到的浮力,即
容器底面积
由压强公式得
30.(2026·河北唐山·一模)如图所示,工件A(不吸水)放在水平桌面上,A的下底面为边长10cm的正方形,质量为720g,高度不大于9cm,密度为1.2×103kg/m3。上表面中心有一个长方体凹槽,凹槽的横截面为正方形。B为足够高的圆柱形薄壁水桶,底面积为400cm2,内部装有水,水面距桶底15cm。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)工件A对水平桌面的压强;
(2)静止时水对桶底的压力;
(3)将工件A凹槽朝上,缓慢放入水桶B中,A漂浮在水面上。有两个体积均为14cm3、质量均为80g的相同小球(不吸水),将一个小球轻轻放入凹槽,水面稳定后再放入另一个小球,工件始终保持平稳。在所有水面稳定状态下,水对容器底部的最大压强。
【答案】(1)720Pa
(2)60N
(3)若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1657Pa;若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1700Pa;若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1720Pa
【详解】(1)由题意得,工件A的质量
A的底面积
因为工件A放在水平桌面上,所以工件A对水平桌面的压力等于工件的重力,即
工件对桌面的压强
(2)水桶底面积
水深
水对桶底的压强
根据公式可得,水对桶底的压力
(3)只有工件A漂浮时,
排水体积
工件A的最小高度
放入一个小球,
工件A漂浮时,
排水体积
工件A的最小高度
放入两个小球,工件A漂浮时,
排水体积
工件A的最小高度
情况1:若工件A的高度为,放入两个小球,工件A下沉时,水对杯底的压强最大
情况2:若工件A的高度为,放入一个小球,工件A漂浮时,水对杯底的压强最大
情况3:若工件A的高度为,放入两个小球,工件A漂浮时,水对杯底的压强最大
综上所述,若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1657Pa;若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1700Pa;若工件A的高度为,水对杯底的最大压强为1720Pa。
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抢分05
质量和密度、
参考答案
题型一浮力与压强(选择题)
1.B
2.D
3.A
4.B
5.D
6.A
7.D
8.D
题型二浮力与压强(填空题
9.
低
小
10.
3×104
1×10
11.
盐
0.002
12.(1)7×10N
(2)B
13.
大
小
14.
增大
静止
15.
大气压
不变
16
等于
更长
题型三浮力与玉强(实验题)
17.(1)
液体密度
4
变大
(2)
物体排开液体的体积
1.1×103kg/m3
18.(1)
连通器
(2)
①②③
越大
1/4
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压强、浮力
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(3)
=
=
19.(1)水坝的形状是上窄下宽
(2)
高度差
(3)
1000
<
(4)
不赞同
(5)AC
20.(1)高度差
(2)液体向各个方向的压强相同
(3)
C、D
上窄下宽
(4)液体密度
(5)P<P<P
21.(1)0.5
(2)
i
(3)
大
0.8
(4)
等于
下降
22.(1)
右
84
8.4×10
(2)偏小
(3)8.5×10
23.(1)2.7
(2)A、D、E
(3)
大
1.1×103
(4)
h点
②
题型四浮力与玉强(计算题,
24.(1)72N
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铜锌
2/4
卷系一每并丁
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(2)0.8×103kg/m
(3)4×10-3m3
25.(1)205.2s
(2)2.5×10Pa
(3)1×107J
26.(1)
3000Pa
(2)
5000Pa
(3)
40N
27.(1)1.29×103Pa
(2)1.5g/cm
(3)0.3N
28.(1)12.5N
(2)5×105m3
(3)1.1×103kg/m
29.(1)
8N
(2)
1.5×103kg/m3
(3)
600Pa
(4)
200Pa
30.(1)720Pa
(2)60N
(3)若工件A的高度为7.2cm≤ha<8cm,
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水对杯底的最大压强为1657Pa;
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若工件A的高度为8cm≤ha<8.8cm
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,水对杯底的最大压强为1700Pa;
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若工件A的高度为8.8cm≤h≤9cm,
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水对杯底的最大压强为1720Pa
抢分05 质量和密度、浮力、压强(河北专用)
抢分预测 抢分秘籍 抢分特训
必考考点
抢分依据
命题预测
特殊方法测密度
约2分,实验题
特殊方法测量固体、液体密度
浮力与压强
约10分,选择题、填空题、实验题、计算题
浮力与压强公式的运用
【考向一】质量和密度
质量
定义
质量是物体所含物质的多少,符号为m。
单位
质量的国际单位是千克(kg),常用单位有吨(t)、克(g)、毫克(mg),换算关系为1t=10³kg、1kg=10³g、1g=10³mg,
性质
质量是物体本身的固有属性,不随物体的形状、状态、位置、温度改变。
密度
定义
某种物质组成物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。
单位
国际单位:千克每立方米(kg/m3)
常用单位:克每立方厘米(g/cm3)
单位换算:1g/cm3=103kg/m3
公式
是密度 m是质量 V是体积
性质
(1)不同物质的密度一般不同;
(2)密度不随物体的质量、体积的变化而变化;
(3)密度受物质的状态和温度的影响
常规测量密度的方法
测量不规则塑料块的密度
测量盐水的密度:
(1) 先用天平测量固体的质量m,避免固体沾水导致质量测量误差;
(2) 再在量筒中装入适量水,读取水的体积V1;
(3) 将固体完全浸没在水中,读取此时水和固体的总体积V2,固体体积V=V2-V1;
(4) 最后根据公式ρ=m/(V2-V1)计算密度。
(1) 正确步骤为先用天平测量烧杯和液体的总质量m1;
(2) 将烧杯中的部分液体倒入量筒中,读取量筒中液体的体积V;
(3) 再用天平测量烧杯和剩余液体的总质量m2;液体的质量m=m1-m2,
(4) 根据公式ρ=(m1-m2)/V计算密度。
误差分析是必考内容:固体沾水会导致测量的质量m偏大,进而使计算出的密度偏大;固体未完全浸没会导致测量的体积V偏小,进而使密度偏大;砝码磨损会导致质量m偏大,密度偏大。
易错点:若先测空烧杯质量,再倒水测总质量,最后将液体倒入量筒,杯壁残留的液体会导致测量的体积V偏小,进而使密度偏大,因此必须采用“倒部分”的测量方法。
【考向二】压强
定义
物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。
使用范围
该公式对固体、液体、气体均适用,S指受力面积
物理意义
压强是表示压力作用效果的物理量,在数值上等于物体单位面积所受的压力。压强越大,压力产生的效果越明显
计算固体压力和压强的一般顺序
先算压力F,物体静置在水平面上时有F=G;再根据公式 计算压强,公式中三个量知道两个,可以求第三个
增大与减小压强的方法
(1)增大和减小压强
增大压强的方法:受力面积不变,增大压力,比如自行车车闸。
压力不变,减小受力面积,比如菜刀、斧头的刃磨的很薄。
(2)减小压强的方法:
压力不变,增大受力面积,比如铁轨铺在枕木上、书包带做得很宽
受力面积不变,减小压力,比如汽车限重等。
探究压力的作用效果与哪些因素有关
1. 实验中为什么选择海绵(或泡沫塑料)作为受力面?
答:海绵(或泡沫塑料)的形变明显,便于观察和比较压力的作用效果;若换用木板,形变不明显,无法准确判断压力作用效果的差异。
2. 探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,如何操作?
答:控制压力大小相同(保持小桌上砝码数量不变),通过将小桌正放(桌面接触海绵)和倒放(桌腿接触海绵)改变受力面积,观察并比较海绵的凹陷程度
3. 实验得出的结论是什么?
答:① 当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;② 当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4. 实验中“转换法”的具体应用是什么?
答:将压力的作用效果(不易观察)转换为海绵的凹陷程度(易观察),凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显。
5. 实验中“控制变量法”的具体应用是什么?
答:探究压力大小的影响时,控制受力面积不变;探究受力面积的影响时,控制压力大小不变。
6. 生活中利用本实验结论的实例有哪些?
答:① 增大压力增强作用效果:压路机的碾子质量大、钉鞋的鞋钉尖;② 减小受力面积增强作用效果:菜刀刀刃很薄、针尖很尖;③ 增大受力面积减小作用效果:滑雪板宽大、坦克履带、沙发坐垫较厚。
探究液体压强与哪些因素有关
1.实验采用U 形管压强计,通过U 形管两侧液面高度差反映液体压强大小,用到转换法;探究某一变量时控制其他量不变,用到控制变量法。
2.检查装置气密性:用手轻压金属盒橡皮膜,若U 形管液面能灵活升降,说明气密性良好;若液面几乎不动,说明漏气。
3.实验前 U 形管液面不相平时,应拆除软管重新安装,不能直接加水调平。
4.探究液体压强与深度的关系:控制液体密度、橡皮膜方向不变,改变深度,结论:同种液体,深度越深,压强越大。
5. 探究液体压强与密度的关系:控制深度、橡皮膜方向不变,换用不同液体,结论:同一深度,液体密度越大,压强越大。
6.探究液体压强与方向的关系:控制液体密度、深度不变,改变橡皮膜朝向,结论:同种液体同一深度,向各个方向压强相等。
7. 液体压强只与液体密度和深度有关,与容器形状、液体重力、底面积大小无关。
8. 若将实验装置从楼下拿到楼上,U 形管液面高度差会变大,原因是外界大气压减小,橡皮膜内侧压强相对更大。
液体压强的公式:
p=ρgh,其中p——压强,ρ——液体密度,g——常量,h——深度(自由液面到该位置的竖直)
【考向三】液体压强
液体对不同容器底的压力与重力的关系
直壁形
上窄下宽
上宽下窄
图示
液体对容器底的压力
F压=F液
F压>F液(容器侧壁对水有一个相对容器底斜向下的压力)
F压<F液(容器侧壁对水有一个相对容器底斜向上的压力)
【考向四】大气压强
托里拆利实验
(1) 实验原理:利用大气压支撑水银柱,大气压大小等于水银柱产生的压强,标准大气压约为 76cmHg 或 1.013×10⁵Pa。
(2) 玻璃管内要灌满水银,目的是排尽空气,若留有空气,测量值会偏小。
(3) 水银柱的竖直高度只由外界大气压决定,与玻璃管粗细、长短、是否倾斜无关。
(4) 玻璃管倾斜时,水银柱长度变长,但竖直高度差不变。
(5) 将玻璃管向上提、向下压,只要管口不离开水银面,水银柱高度差不变。
(6) 管内混入空气,水银柱高度降低,测得的大气压偏小。
(7) 在管顶扎孔或打破,会下降到与槽内水银面相平。
(8) 实验地点海拔越高,大气压越小,水银柱竖直高度越低。
(9) 若换用水做实验,水柱高度约 10m,实验不便,所以不用水。
(10)实验中水银柱的高度指管内水银面与槽内水银面的竖直高度差,不是管内水银柱长度。
流体压强与流速的关系
1.流体:具有流动性的液体和气体。
2.流体压强与流速的关系:在流体中,流速越大的位置压强越小。
3.生活实例:(1)口吹硬币跳过木块;(2)两张纸中间吹气相互靠拢;(3)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;(4)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;(5)踢足球时的“香蕉球”;(6)打乒乓球时发出的“旋转球”;(7)轮船并排行驶不能靠得太近;(8)候车时站在安全线以外等。
【考向五】连通器
连通器:
上端开口,下部相连通的容器。
连通器原理:连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平。
锅炉水位计、茶壶、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的
【考向五】探究浮力大小与哪些因素有关
探究浮力大小与哪些因素有关
(1)探究浮力与排开液体体积的关系控制:液体密度相同改变:物体浸入液体的体积结论:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)探究浮力与液体密度的关系控制:物体排开液体的体积相同(完全浸没)改变:液体种类(水、盐水)结论:排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大。
(3)探究浮力与浸没深度的关系控制:同一物体、同种液体、完全浸没改变:浸没深度结论:物体完全浸没在液体中后,浮力与深度无关。
(4)浮力与物体自身密度、重力、形状无关。
(5)为什么要先测重力,再浸入液体?物体沾水后测重力会偏大,导致计算出的浮力偏大。
(6)实验中多次测量的目的:寻找普遍规律,避免偶然性。
计算常考:
(1)由重力和拉力直接计算浮力:浮示(2)由浮力求物体体积:物排浮液(3)求物体密度:物浮液
【考向六】探究浮力大小与排开液体重力的关系
探究浮力大小与排开液体重力的关系
(1) 溢水杯未装满水后果:测得排偏小,会出现浮排
(2) 先测物体,再测空桶桶内沾水,测得桶偏大,算出排偏小
(3) 物体接触容器底容器底有支持力,测力计示数偏小,算出浮偏大
(4) 为什么多次实验避免偶然性,寻找普遍规律
(5) 能否用漂浮物体做实验可以;漂浮时浮物,仍满足浮排
【考向七】液体浮力大小与密度之间的大小比较
同液 同体积
同液 同质量
【考向八】物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+FN=G
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
V排=V物
ρ液=ρ物
V排=V物
ρ液>ρ物
V排<V物
ρ液<ρ物
V排=V物
【考向九】特殊方法测密度
特殊方法测密度
特殊方法测量固体密度
特殊方法测量液体密度
ρ水gV排=G0-F
ρ物=ρ水
G0=F1+ρ水gV排=F2+ρ液gV排
ρ液=ρ水
m物=ρ水(V2-V1)
ρ物=ρ水
ρ液g(V4-V3)=
ρ水g(V2-V1)
ρ液=ρ水
ρ球=ρ水
ρ液=ρ水
ρ物=ρ水
ρ水gh2=ρ液gh1
ρ液=ρ水
F浮=m3g-m2g=ρ水gV排
ρ球=ρ水
ρ水gh1=ρ液gh2
ρ液=ρ水
m球=ρ水(h2-h1)S
ρ球=ρ水
(S为水槽内部底面积)
题型一 浮力与压强(选择题)
1.下列实例中,利用大气压工作的是( )
A.医生进行肌肉注射 B.用吸盘搬运玻璃 C.三峡船闸 D.高压锅
2.(2026·河北沧州·模拟)如图所示生产生活实例中,属于增大压强的是( )
A.甲:眼镜架上装有鼻托 B.乙:使用较宽的扁担挑运物品
C.丙:采用铝合金替代钢铁制造轻量化耕作机 D.丁:吸管的一端剪成斜口
3.(2026·石家庄四十一中·二模)如图所示,下列现象不能利用流体压强与流速关系解释的是( )
A.甲:活塞式抽水机将水抽上来
B.乙:从漏斗口向下吹气,乒乓球不会下落
C.丙:飞机能在空中水平飞行
D.丁:往B管中吹气,A管中的水位上升
4.(2026·河北沧州南皮四中&大浪淀中学·一模)一个空的药瓶,瓶口扎上橡皮膜,将药瓶竖直浸没在水中,一次瓶口朝上(如图甲),另一次瓶口朝下(如图乙),两次药瓶在水里的位置相同。则下列判断正确的是( )
A.两次橡皮膜都向外凸,说明液体内部的压强可以是各个方向的
B.两次实验中瓶口与瓶底的压强差值是相等的
C.甲图中橡皮膜向内凹进去的程度比乙图中多
D.将甲图中的水换成酒精,,橡皮膜的形变更多
5.(2026·河北石家庄高新区·中考模拟)图中,对生产生活现象的描述正确的是( )
A.图甲中,船闸不属于连通器
B.图乙中,通过增大受力面积的方法,增大压强
C.图丙中,纸条上方比下方空气流速大,压强大
D.图丁中,覆杯实验说明大气压强的存在
6.(2026·河北邯郸临漳·一模)小郸洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.桔子的密度小于芒果的密度
B.桔子受到的浮力大于它受到的重力
C.桔子底部受到液体的压强大于芒果底部受到的压强
D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
7.(2026·邯郸二十五中·模拟)项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图甲,播水壶向受水壶内不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间,如图乙。下列分析中正确的是( )
A.“←开始滴水”应标记在标尺的②处
B.浮箭上升时,排开水的体积变小
C.播水壶可以均匀滴水
D.减小播水壶的滴水速度,能增大时间测量范围
8.(2026·河北保定阜平·一模)煮饺子时,刚下锅的饺子沉在锅底,煮的过程中上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是( )
A.饺子漂浮时,其密度等于水的密度
B.饺子沉在锅底时,其所受的浮力等于重力
C.饺子上浮过程中,其所受浮力一定一直增大
D.饺子从刚上浮到最终漂浮,其所受的浮力先大于重力,最后等于重力
题型二 浮力与压强(填空题)
9.(2026·河北石家庄·一模)在野外使用便携加热炉烧水时发现海拔越高,气压越低,水的沸点越______;炉口上方空气流速大,压强较______,能加快热气上升。
10.(2026·海南东方·一模)如图所示,是我国自主研发的万米载人潜水器“奋斗者”号,总体积为。“奋斗者”号完全浸没在海水中受到的浮力为______N;当下潜的深度为1000m时,“奋斗者”号受到海水的压强为______Pa。(,取10N/kg)
11.(2026·重庆八中·一模)进行盐水选种时,当把玉米种子倒入盐水中时,发现所有的种子均沉底,为了使干瘪的玉米种子能够浮起来,这时应该往盆里加___________(选填“水”或“盐”),一颗玉米种子漂浮在盐水中时排开盐水的质量为0.2g,则它所受的浮力为___________N。()
12.(2026·上海闵行·二模)“福建舰”是我国自主设计建造的第一艘弹射型航空母舰。
(1)图中“福建舰”排开海水的质量为7万吨,它受到的浮力大小为__________N;
(2)由于流速大的地方压强__________(选填“A大”或“B小”),所以航母编队航行时各舰船之间需保留足够的安全距离。
13.(2026·河北唐山·一模)如图下左为我国自主研制的大型运输机运-20。如图下右为机翼的简化模型,上表面弯曲,下表面较平。飞机前进时,上表面空气速度___________,压强___________(两空均选填“大”或“小”),因而飞机获得升力。
14.(2026·石家庄五十三中·模拟)我国自主研发的大飞机C919采用超临界机翼,如图所示,前缘较为圆钝,上部平坦,下部后缘处反凹,使得激波阻力很小,而下部后缘处反凹能使空气在这里减速,气体压强________(选填“增大”或“减小”),从而增加机翼升力。C919飞行过程中,机翼相对于机头是________的。
15.(2026·南皮第四中学&王寺中学·中考模拟预测)图是一款擦窗机器人,它可借助真空泵抽出机身吸盘与玻璃之间的空气,利用__________“吸”在玻璃上;当机器人静止在竖直的玻璃上时,真空泵继续向外抽气,机器人所受摩擦力__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
16.(2026·河北邯郸邯山·阶段性学情调研)如图甲、乙所示,这是小明准备自制一个简易密度计所用的铜丝和铅笔。将铜丝紧密地绕在铅笔末端,然后将其放入水中,发现铅笔处于漂浮状态并保持竖直静止,此时这个简易密度计所受浮力________________(选填“大于”“等于”或“小于”)其总重力,若想获得一个量程更大的密度计,我们应该选择________________(选填“更长”或“更短”)的铅笔。
题型三 浮力与压强(实验题)
17.(2026·吉林四平·二模)物理小组做“探究影响浮力大小因素”的实验。水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)小征用弹簧测力计悬挂圆柱体,分别在如图所示A、B、C、D四种情况下保持静止,并读出弹簧测力计示数。
①比较A、C、D三幅图,可探究浮力的大小与__________的关系;
②图D中圆柱体所受的浮力是__________N。图D中,圆柱体从水面上逐渐浸入水中至刚浸没的过程中,水对烧杯底部的压强__________。
(2)小征用一个下部为圆柱体的饮料瓶(瓶身、瓶盖的厚度和形变忽略不计)、刻度尺,设计了如图E、F、G所示的实验。将瓶内装适量的水,拧紧瓶盖,如图E所示,将瓶子倒放在水中,稳定后瓶子内外液面高度差如图F所示。
①将瓶子逐渐压入水中,需要的压力越来越大,这说明浮力大小与__________有关;
②再将瓶子取出擦干,倒放入某种液体中,稳定后瓶子内外液面高度差如图G所示,则图G中液体的密度为__________kg/m3。
18.(2026·辽宁丹东·一模)同学们在实验课上“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲,小明同学对压强计进行了改进。换用带有、、三个口的“U”形管,他先将探头的软管接到A口处,使“U”形管两侧的液面相平(利用________原理),再用盖子将B口封闭。小明为了增加压强计的灵敏度,采用了如下的方法,其中可行的是________;
A.换用更细的“U”形管 B.将“U”形管内换用密度更小的液体
(2)图乙中①②③的容器内装有水,④的容器中装有浓盐水。通过比较________三图,可以探究液体内部同一深度向各个方向压强的大小关系;通过比较③④两图,可以得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强________;
(3)如图丙,实验结束后,小明找来两个底面积不同的圆柱形容器,分别在容器内注入深度相同的不同液体和,用传感器测得两容器底受到的液体压力相等。将两个完全相同的物块分别放入A、B两种液体中,静止后,在中悬浮在中漂浮,此时、两种液体深度分别为和,在两种液体中受到的浮力分别为和,则________,________。
19.(2026·重庆西南大学附中·一模)小渝用图甲所示仪器探究液体压强与哪些因素有关,他作出以下猜想:
A.液体压强大小可能与液体深度有关
B.液体压强大小可能与液体密度有关
(1)你通过生活中_________的现象说明小渝猜想A是合理的。
(2)实验中液体压强大小的变化是通过比较U形管两侧液面的_____________来判断,下面列举的实验与此研究方法相同的是_____________(选填“A”、“B”或“C”);
A.在研究力时,引入“力的示意图”
B.用木块在水平面上移动的距离来反映阻力对物体运动的影响
C.在探究平面镜成像特点时,用未点燃的蜡烛乙替代点燃的蜡烛甲的像
(3)图乙U形管左侧、右侧水深分别是7cm、10cm,则U形管底部受到水的压强为_____________;若考虑橡皮膜形变的作用,金属盒探头浸入水中的深度_____________3cm(选填“”、“”或“”);
(4)小渝通过乙、丙两次实验可以证明猜想_____________(选填“A”或“B”);在探究液体压强与液体密度关系时,两烧杯中液面必须相平,你_____________(选填“赞同”或“不赞同”)此观点;
(5)小渝同学在进行图丙、丁实验时,发现U形管中两侧液面的高度差大小对比不明显,为使U形管中两液面的高度差大小对比明显,可以_____________。(多选)
A.向丙丁图的烧杯中继续添加等深度的水和盐水
B.将压强计向后倾斜放置
C.将U形管中水换为酒精
D.换用U形管更细的压强计
20.(2026·河北石家庄高新区·中考模拟)小高发现:家里洗手盆中没有水时,要提起池底排水口的橡皮塞很容易;而装满水时,要提起橡皮塞就比较费力。小高猜想:液体内部是不是各个方向都有压强呢?他根据所学知识,利用如图所示装置,进行了以下探究:
(1)压强计是通过U形管中液面的______来显示金属盒上橡皮膜所受压强的大小;
(2)比较图A、B、C可以得出结论:同种液体中,在深度相同时,______;
(3)通过观察图______所示的实验现象,可以作为液体压强的大小与深度有关的猜想依据,由此依据我们应将拦河大坝设计成______的形状;
(4)比较D、E两图,可以得到:深度相同时,液体的压强与______有关;
(5)同组的小红用下图所示的容器也来探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验情形如下图所示,由此可推断:a、b、c三种液体密度的大小关系为______。
21.(2026·河北石家庄桥西·一模)关于“浮力的大小与哪些因素有关”,实验小组的同学们有如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体浸在液体中的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
同学们进行了如图所示的实验:
(1)步骤B中物体受到的浮力是______N;
(2)小明比较实验步骤A、B、C的数据后,发现物体受到的浮力随着浸入水中的深度增加而增加,认为猜想1是正确的;小华比较后,认为猜想2也是正确的。小明与小华相互交流后,认为这样得出实验结论过早,于是又进行了实验D,最终验证猜想1不正确、猜想2正确,请你画出进行实验D时物块的位置;
(3)比较实验步骤A、C、E,可知物体浸在液体中的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越______;根据数据可知酒精的密度为______。()
【拓展】
(4)爱思考的小明又继续进行新的探究:
①在实验步骤F中,小明发现物体逐渐浸入装满水的溢水杯的过程中,两只弹簧测力计示数的变化量总是相同,说明物体受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)排开液体的重力;
②根据①小明又有了一个新问题:水产生的浮力能否比水自身的重力大?于是在甲纸杯中装入40g水,相同的乙杯中装入50g水,如图所示。然后将乙杯放入甲杯中,甲杯中的水没有溢出。轻轻向下按乙杯,若观察到乙杯位置______(选填“不变”或“下降”),则说明水产生的浮力能比水自身的重力大。
22.(2026·河北唐山·一模)某兴趣小组DIY(自制)小车模型,需要鉴别某种实心合金螺丝材质,选取了多个完全相同的螺丝,几名同学各自独立完成如下实验。
(1)小明进行了如下实验:
①将托盘天平放置在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,稳定后发现分度盘指针位置如图1所示,此时,需将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节, 直至指针指在分度盘的中线处;
②将5颗螺丝放到天平左盘中,向右盘加减砝码并拨动游码至天平重新水平平衡,右盘中的砝码和游码位置如图2所示,5颗螺丝的质量为___________g;
③将量筒放到水平桌面上,向里面注入10mL水。将3颗螺丝缓慢放入量筒,完全浸没在水中后,水面的位置如图3所示,小明测得的合金螺丝的密度为___________kg/m3。根据密度表中的信息判断,这种螺丝的材质可能是___________(选填“铅铜”“铜锌”或 “铁锌”)合金;
物质
铅
铜
铁
锌
密度/(kg·m-3)
11.3×103
8.9×103
7.9×103
7.14×103
(2)小芳进行了如下实验:
①用细线将3颗螺丝系好并放入量筒,向量筒中加水并将螺丝完全浸没,记录水面对 应的刻度为V1,取出螺丝,水面对应的刻度为V2;
②将3颗螺丝用吹风机吹干,用天平称量它们的质量为m;
③用计算出螺丝的密度;
小芳测得的螺丝密度比真实值___________(选填“偏小”或“偏大”)。
(3)小亮进行了如下实验:
①如图4所示,将质量分布均匀的自制杠杆放到水平桌面上,调节平衡螺母(未画出)使杠杆在水平位置平衡;
②用细线将1颗螺丝悬挂在A点,将塑料小桶悬挂在B点,向桶中缓慢注水,当注水量为5.9mL时,杠杆恰好保持水平平衡;将小桶移到C点,再向小桶中缓慢注入8.5 mL水时,杠杆再次水平平衡。其中OB=2OA=2OC,不计支点O处的摩擦力。 ③如图5所示,将塑料瓶割掉一部分,倒入适量的水,放到电子秤上。用细线系好25颗螺丝,将它们缓慢浸没在水中(未触底),水未溢出。此时电子秤的示数比螺丝浸入水中前增加了50g。已知水的密度为,g取10N/kg。小亮测得的螺丝密度为___________kg/m3。
23.(2026·河北沧州·模拟)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤
A
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/N
2.2
2.0
1.7
1.7
1.6
(1)实验步骤A中弹簧测力计的读数为_____N;
(2)分析比较实验步骤_____,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)若要探究浮力大小与液体密度的关系,应分析比较实验步骤A、E和F,可初步得出结论:其他条件相同时,液体密度越大,物体所受浮力越_____(选填“大”或“小”)。已知水的密度为,则步骤F中盐水的密度为_____;
(4)小明选用了与物体甲密度不同的物体乙进行实验,他将物体乙逐渐浸入水中,容器中的水面上升至图G所示位置时(做上标记),弹簧测力计示数恰好变为0。取出物体乙后(乙带出的水忽略不计),小明又将物体甲缓慢浸入水中,他在水面上升到_____(选填“点之上”“点”或“点之下”)位置时,读取弹簧测力计的示数,判断浮力的大小与物体密度是否有关。同组的其他同学认为小明的这个实验在操作上有一定难度不容易控制并有明显误差,提出了多种改进意见,你认为合理的是_____(选填序号)。
①选两个质量相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
②选两个体积相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
③选两个密度相等、体积不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
题型四 浮力与压强(计算题)
24.(2026·新疆·二模)如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两实心均匀正方体,甲的质量为7.2kg,边长为0.1m;乙的边长为0.2m,对水平桌面的压强为1600Pa,求:
(1)实心正方体甲的重力;
(2)实心正方体乙的密度;
(3)若沿实心正方体乙的上表面向内部挖去一部分,使其变为一个容器,并在挖去部分中倒满水,此时乙对桌面的压强为甲对水平桌面压强的,求挖去的体积。
25.(2026·河南三门峡·一模)如图浩吉铁路三门峡黄河公铁两用大桥飞架南北,如一条蓝色巨龙穿梭晴空碧波,成为远近闻名的“网红”打卡地,吸引众多游客在三门峡“桥”见浪漫。大桥全长约5700 m,上层为双向六车道高速公路,限速。一辆总质量为的汽车,车轮与水平路面的总接触面积为,当以的速度水平匀速行驶时,汽车受到的阻力为车重的0.1倍,取。
(1)在遵守交通规则的情况下,汽车通过大桥至少需要多长时间?
(2)汽车静止在水平路面上时对路面的压强是多大?
(3)汽车在大桥上以的速度水平匀速行驶,牵引力所做的功是多少?
26.(2026·邯郸扬帆初中·二模)如下图所示,将底面积为100cm2、重5N的容器放在水平桌面上,容器内装有重45N、 深40cm的水。(g取10N/kg)
(1)求距容器底10cm的A点所受水的压强。
(2)求容器对水平桌面的压强。
(3)求水对杯底的压力。
27.(2026·石家庄四十一中·二模)一底面积为、高为20cm、质量为200g的圆柱形薄壁容器置于水平桌面上,容器中盛有10cm深的水,小明把一块质量为90g的橡皮泥投入水中,如图甲所示,水面上升0.6cm;将橡皮泥捏成小船形状放入水中,橡皮泥漂浮如图乙。水的密度,取。求:
(1)图甲情形下圆柱形容器对桌面的压强;
(2)橡皮泥的密度;
(3)图乙中橡皮泥所受浮力与在图甲中所受浮力的差。
28.(2026·河北唐山乐亭·一模)如图所示,一个底面积为的圆柱形容器(厚度忽略)放在水平桌面上,向容器中注入0.1 m深的水,再拿一个质量为55 g的鸡蛋,将它轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部(水未溢出),此时容器底部所受水的压强的变化量为40 Pa。然后向容器中缓慢加入食盐并轻轻搅动,直到鸡蛋恰好悬浮为止。(水的密度为,g取10 N/kg)求:
(1)未放入鸡蛋前,水对容器底部的压力。
(2)鸡蛋放入水中后,鸡蛋排开水的体积。
(3)当鸡蛋悬浮时,盐水的密度。
29.(2026·海伦三中·一模)如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心长方体,将长方体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行,此过程无水溢出),使其逐渐浸没在水中某一深度处,图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与长方体下降高度h变化关系的图像。已知容器的重力为10N,底面积,,g取10N/kg,求:
(1)长方体浸没时受到的浮力。
(2)长方体的密度。
(3)刚浸没水中时,长方体底部受到水的压强。
(4)浸没后相对于浸入前容器对水平面的压强的变化量。
30.(2026·河北唐山·一模)如图所示,工件A(不吸水)放在水平桌面上,A的下底面为边长10cm的正方形,质量为720g,高度不大于9cm,密度为1.2×103kg/m3。上表面中心有一个长方体凹槽,凹槽的横截面为正方形。B为足够高的圆柱形薄壁水桶,底面积为400cm2,内部装有水,水面距桶底15cm。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)工件A对水平桌面的压强;
(2)静止时水对桶底的压力;
(3)将工件A凹槽朝上,缓慢放入水桶B中,A漂浮在水面上。有两个体积均为14cm3、质量均为80g的相同小球(不吸水),将一个小球轻轻放入凹槽,水面稳定后再放入另一个小球,工件始终保持平稳。在所有水面稳定状态下,水对容器底部的最大压强。
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