专题强化05:浮力【十一大考点十一大题型】-2025-2026学年八年级下册物理《考点•题型 •技巧》(人教版2024)
2026-05-07
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2份
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72页
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普通
摘要:
该初中物理浮力专题复习讲义通过表格系统梳理浮沉条件、浮力与密度关系,按“基础概念-原理应用-综合计算”逻辑划分11类题型,用对比表格呈现上浮、下沉等状态的受力关系和运动特征,构建清晰知识脉络。
讲义亮点在于“典例+变式”分层练习设计,如阿基米德原理应用结合弹簧测力计示数分析,浮力与压强综合题培养科学推理能力。每个题型配套易错点解析,基础学生可掌握公式应用,优秀学生能提升综合建模能力,助力教师实施精准分层教学。
内容正文:
专题强化05:浮力
· 题型一:浮力基础
· 题型二:阿基米德的应用
· 题型三:物体浮沉条件
· 题型四:根据物体的沉浮判断密度大小
· 题型五:物体在不同液体的沉浮比较浮力大小
· 题型六:漂浮状态密度的计算
· 题型七:密度计原理和应用
· 题型八:浮力的应用
· 题型九:浮力与液面升降问题
· 题型十:液体物体有绳子物体
· 题型十一:物体浮力和压强综合问题
【知识归纳】
上 浮
下 沉
悬 浮
漂 浮
沉 底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+N=G
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度处。
是“上浮”过程的最终状态。
是“下沉”过程的最终状态。
处于静态,受平衡力作用。
浮力与物重的关系
液体密度与物体密度
物体运动状态
F>G
ρ液>ρ物
物体上浮
F<G
ρ液<ρ物
物体下沉
F=G
ρ液=ρ物
物体悬浮在液体中任何深度处
【题型归纳】
题型一:浮力基础
【典例1】.(25-26八年级下·重庆·期中)关于浮力,下列说法正确的是( )
A.在水中下沉的金属块不受浮力 B.浮力是由于物体上下表面的压力差产生的
C.物体浸没在水中的深度越深,所受浮力越大 D.物体排开水的体积越大,它在水中所受的浮力就越大
【变式1】.(25-26八年级下·福建厦门·期中)洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,洗手盆中装着一定质量的水,洗手盆侧壁A点在水面下,柱状物体M被完全压入水中,如图所示,关于上述情境,下列说法正确的是( )
A.水堵头有受到水的浮力作用
B.洗手盆侧壁A点受到水的压力方向是竖直向下
C.物体M受到水施加压力的合力方向是竖直向上
D.物体M受到重力、水向上的压力、水向下的压力、浮力而静止
【变式2】.(25-26八年级下·重庆万州·期中)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浮在液体表面的物体才受到浮力 B.物体只有浸入液体中,才会受到浮力的作用
C.浮力的方向总是竖直向上的 D.漂浮在水面的木块比沉在水底的铁球受到的浮力大
题型二:阿基米德的应用
【典例2】.(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有一质量为500g、底面积为的薄壁圆柱形平底溢水杯,杯底到溢水口的距离为20cm,内盛有的水,如图甲所示。然后将一个金属球用细线连接,挂在弹簧测力计下,缓慢浸入水中,完全浸没后(未接触溢水杯底),弹簧测力计示数为15N,溢出水的质量为400g,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.金属球的密度为
B.图乙中,溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa
C.未放入金属球前,水对容器底部的压强为1750Pa
D.将金属球从弹簧测力计取下,放入水中,待水面稳定后,溢水杯对水平桌面的压强为3000Pa
【变式1】.(25-26八年级下·辽宁辽阳·期中)如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,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(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是2.5g/cm3 ④圆柱体的底面积是20m3
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【变式2】.(25-26八年级下·山东泰安·期中)如图甲,弹簧测力计下端用轻质细线系着不吸水的实心圆柱体,现要将圆柱体匀速下沉浸没在水中且不与容器壁、容器底接触,弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度的变化关系如图乙。圆柱体表面所沾水和细线体积均不计,不考虑液面变化。(,g取)。下列说法正确的是( )
①圆柱体的重力是1N
②圆柱体的密度是
③圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强为400Pa
④圆柱体的底面积是5cm2
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有②④正确 D.只有①④正确
题型三:物体浮沉条件
【典例3】.(24-25八年级下·广西百色·期中)如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )
A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力
B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力
C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力
D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变
【变式1】.(24-25八年级下·山东济南·期末)小丽同学在洗碗时,她发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力的作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时排开水的质量大
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
【变式2】.(25-26八年级下·福建厦门·期中)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。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.甲樱桃的密度大于乙樱桃的密度
题型四:根据物体的沉浮判断密度大小
【典例4】.(25-26八年级下·山东济宁·期中)水平桌面上有甲乙两个完全相同的烧杯,内部分别盛有同种液体,将两个体积相同但质量不同的小球A、B分别放入两烧杯中。当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.A球的密度小于B球的密度
B.小球A受到的浮力大于小球B受到的浮力
C.液体对甲容器底的压强大于液体对乙容器底的压强
D.甲容器对水平桌面的压力小于乙容器对水平桌面的压力
【变式1】.(25-26八年级下·重庆万州·期中)如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是: B.它们的重力关系是:
C.它们的密度关系是: D.它们所受的浮力关系是:
【变式2】.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有同种的液体,将两个形状和大小相同的不同物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是( )
A.A受到的浮力大于B受到的浮力
B.A物体的密度大于B物体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强不相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
题型五:物体在不同液体的沉浮比较浮力大小
【典例5】.(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有两个完全相同的甲乙柱形容器分别装有质量相等的盐水和清水,杜老师先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗(忽略清水和盐水质量的变化),草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示,下列判断正确的是( )
A.草莓a的密度大于草莓b的密度
B.草莓c在盐水和清水中受到的浮力相等
C.两容器中有草莓时,乙容器对水平桌面的压强大
D.两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比水对容器底的压强大
【变式1】.(24-25九年级上·山东·月考)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个由同种材料制成的等质量的实心的卡通小动物轻轻放入容器中,小动物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 B.卡通小动物受到的浮力大小关系是
C.液体对容器底部的压强关系是 D.容器对桌面的压强关系是
【变式2】.(2025·河南安阳·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
题型六:漂浮状态密度的计算
【典例6】.(25-26九年级下·新疆·月考)正方体木块正上方压一密度为的合金块时,木块水下深度为8.0cm;将该合金块悬挂于木块正下方时,木块水下深度为7.0cm。则将合金块取走后,木块自由漂浮在水面时水下深度为( )
A.4.0cm B.5.0cm C.5.5cm D.6.0cm
【变式1】.(24-25八年级下·江苏常州·月考)如图甲所示,柱形薄壁容器重为5N,底面积为50cm2,装有20cm深的水,数显式推拉测力计的细杆下固定了一个柱形物块,物块下表面与水面相平,测力计示数为1N。当物块缓慢下降一定距离时,测力计示数恰为0N(图乙)。使物块继续向下运动至上表面与水面相平(水未溢出),测力计的示数为1N(图丙)。下列说法正确的是( )
A.测力计示数为0时物块所受浮力为2N B.该物块的密度为0.5g/cm3
C.图乙中水对容器底部的压力为12N D.图丙中容器对桌面的压强为3200Pa
【变式2】.(2024·河南·三模)为了测量一个实心金属块的密度,小明设计了如图所示的实验。小明按照甲、 乙、丙、丁的顺序完成实验,甲图中水面在溢水口处,小烧杯中为溢出水的体积,不考虑金属块沾水,水的密度ρ水=1g/cm3,则金属块的密度为( )
A.4g/cm³ B.3g/cm³ C.2g/cm³ D.1.5g/cm³
题型七:密度计原理和应用
【典例7】.(2025·四川南充·三模)在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小 B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等 D.两密度计在水面处的刻度值A大于B
【变式1】.(2025·河南驻马店·模拟预测)如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计,将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是( )
A.密度计在烧杯中所受的浮力 B.液体的密度
C.烧杯底部所受液体的压强 D.烧杯底部所受液体的压力
【变式2】.(2025·河北邯郸·模拟预测)如图是小明同学利用吸管自制的简易密度计。吸管的下端密闭并缠绕一段铜丝,将其放入盛有不同液体的两个相同杯子中如图。下列说法正确的是( )
A.吸管下端缠绕一段铜丝的目的是增加配重
B.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
C.放入密度计后,甲容器底部增加的液体压强大于乙容器底部增加的液体压强
D.将自制的密度计液面所在的位置标上刻度值,则刻度值是均匀的
题型八:浮力的应用
【典例8】.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示的实例中,说法正确的是( )
A.图甲,盐水选种时,上浮的种子密度更小,应该被选用
B.图乙,航空母舰上的舰载机起飞后,航母受到的浮力不变
C.图丙,“奋斗者号”潜水艇在海中悬浮时的浮力大于漂浮时所受浮力
D.图丁,柱形桥墩受到的浮力大小随着河流水位下降而减小
【变式1】.(25-26八年级下·重庆·月考)关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.孔明灯在上升时,内部空气密度比外部空气密度大
B.潜水艇在浸没下潜过程中浮力不变
C.用盐水选种,良种沉底、次种漂浮时,良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
D.实心橡皮泥在水中沉底,但捏成小船形状后可以漂浮在水面,说明浮力的大小与物体的形状有关
【变式2】.(25-26八年级下·甘肃临夏·期末)关于浮沉条件的应用,下列说法错误的是( )
A.潜水艇通过改变自身重力实现上浮和下潜
B.气球和飞艇是靠充入密度大于空气的气体来实现升空的
C.轮船从长江驶入东海,所受浮力不变
D.密度计在不同的液体中漂浮,受到的浮力总是等于其重力
题型九:浮力与液面升降问题
【典例9】.(22-23八年级下·福建福州·期末)如图甲所示,物体A是边长为10cm的正方体,硬杆B一端固定在容器底,另一端紧密连接物体A。现缓慢向容器中加水至A刚好浸没,硬杆B受到物体A的作用力F的大小随水深h变化的图像如图乙所示,不计硬杆B的质量和体积(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。下列判断正确的是( )
A.硬杆B长为6cm
B.物体A所受的重力为5N
C.当水深h为11cm时,物体A受到的浮力为6N
D.当物体A刚好浸没时,硬杆B对物体A的拉力为10N
【变式1】.(2026·江苏南通·一模)如图所示,有三个实心小球甲、乙、丙,甲球能在水中悬浮,乙球能在水中下沉,丙球能漂浮在水面上.现将甲、乙、丙三球同时放在一只敞口的小铁盒里,然后将小铁盒漂浮在盛水的容器中,下列判断正确的是( )
A.只将小球甲从盒中取出放入水中后,容器中水面高度下降
B.只将小球乙从盒中取出放入水中后,容器中水面高度不变
C.只将小球丙从盒中取出放入水中后,容器中水面高度不变
D.将甲、乙、丙三球同时放入水中后,容器中水面高度不变
【变式2】.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,足够高的轻质柱形容器底面积为,放在水平桌面上,容器内放有一密度为、边长为10cm的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心,现缓慢向容器中加水,当加入2.8kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力为1N,容器中水的深度为;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为,已知细绳能承受的最大拉力为5N。则细绳的长度为___________cm,___________。
题型十:液体物体有绳子物体
【典例10】.(23-24八年级下·江苏苏州·月考)在科技节,小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13cm时正方体A刚好浸没,力传感器的示数大小F随水深变化的图象如图乙所示。(g取10N/kg)物体A所受到的重力为______N:当容器内水的深度为13cm时,正方体A受到的浮力大小为______N。
【变式1】.(22-23八年级下·黑龙江绥化·期末)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2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1×103kg/m3,g取10N/kg,则物块B受到的浮力是___________N;剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了___________Pa。
【变式2】.(23-24八年级下·重庆九龙坡·期末)如图所示,边长为10cm的正方体A重为6N,与底面积为,高为10cm,重为2N的柱体B粘接在一起,A底部中央用细线与容器底部相连并浸在容器内的水中,此时A刚好浸没,已知容器的底面积为且足够高,则细线的拉力为________N;若细线能承受的最大拉力为6N,现向容器中加水使细线刚好断裂,立即停止加水,AB始终竖立,待AB静止时,水对容器底部的压强比加水前增大________Pa。
题型十一:物体浮力和压强综合问题
【典例11】.(2025·安徽阜阳·三模)如图所示,一个足够深的底面积为500cm2的圆柱形容器中装有适量的水。现将一个底面积为200cm2、高为5cm、密度为的物块A放入水中,待其静止时,再将一个体积为320cm3的物块B放在物块A上,此时物块A刚好浸没且水未溢出。已知水的密度,g取10N/kg。求;
(1)物块A单独静止在水中时所受的浮力;
(2)物块B的密度;
(3)将物块B从物块A上取下后,水对容器底部压强的变化量。
【变式1】.(25-26八年级下·全国·月考)如图甲所示,棱长为10cm的正方体木块A通过20cm的细线与圆柱体容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平。打开容器底部阀门开关向外匀速排液,细线拉力F随排出液体的质量m的变化关系如图乙所示。如果把木块放在水平桌面上,则木块对桌面的压强为600Pa。(g取10N/kg,细线不伸缩,细线的质量和体积不计)
(1)此液体的密度是多少?
(2)容器的底面积是多少?
(3)如果阀门每秒钟排出液体的质量是10g,多少秒后容器底部受到的压强减小600Pa?
【变式2】.(25-26九年级上·重庆·开学考试)生态潜标是大洋考察常用的设备之一,通过搭载高精度传感器布放到海面以下,来长期观测海洋生态环境季节变化.热爱探索的小南自制了一套潜标模型进行研究.如图所示,质量为,高的圆柱体A与边长为的正方体B通过细线连接构成潜标.将其放置在底面积为的薄壁柱状盛水容器中,正方体B沉在水底,圆柱体A在浮力的作用下将细线刚好伸直(细绳不受力),整串潜标装置垂直于水面.此时圆柱体A的下底面距水面.已知A、B物体均不吸水,细线不可伸长.求:
(1)正方体B受到的浮力;
(2)圆柱体A的底面积;
(3)调整潜标时,小南缩短连接的细绳,使得圆柱体A恰好有三分之一浸入水中,此时正方体B对容器底的压强为,求正方体B的密度.
【专题强化】
一、单选题
1.(25-26八年级下·新疆昌吉·期中)浮力是流体重要力学现象,船舶航行、水上运动、水产养殖都依托浮力原理,物体在液体中受浮力与重力共同影响,下列关于浮力的说法正确的是( )
A.沉入水底的实心金属物体不会受到浮力 B.物体排开液体体积越大,受到浮力越大
C.液体温度升高,物体所受浮力必然减小 D.漂浮物体受到的浮力大于自身重力
2.(25-26八年级下·山东淄博·期中)小亮帮妈妈把一筐重30 N的蔬菜,轻轻放入一个盛满水的洗菜盆中清洗,从盆里溢出了10 N的水,则蔬菜和筐受到的浮力为( )
A.10 N B.20 N C.30 N D.40 N
3.(25-26八年级下·天津河西·期中)甲、乙两个完全相同的容器中装满两种密度不同的液体,现将体积不同的A、B两个小球分别浸没在两种液体中,如图所示,从容器中溢出液体的质量相等。若此时容器中的液体对容器底的压强分别为、,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.无法判断
4.(25-26八年级下·福建厦门·期中)如图,水平桌面上杯内水中有一块浮冰。当冰全部熔化成水后(g取),下列说法正确的是( )
A.漂浮的冰块排开水的质量与冰块质量相等 B.冰块完全熔化成水后,水面下降
C.冰全部熔化后,桌面受到的压强变大 D.冰全部熔化后,水对杯底的压力变大
5.(25-26八年级下·福建厦门·期中)世界游泳冠军杨丽娜在防溺水课程中强调,意外落水时应立即屏住呼吸、头往后仰,且手不能伸出水面,以增大生存几率,如图所示。下列说法正确的是( )
A.屏住呼吸会减小人体排开水的体积 B.头部后仰会减小人体受到的重力
C.手臂伸出水面会减小排开水的质量 D.手臂伸出水面不会改变人体受到的浮力
6.(25-26八年级下·福建福州·期中)水平桌面上两个完全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分别放入两容器中,静止时两球位置如图所示,此时液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.盛甲液体的容器对桌面的压力小于装乙液体的容器对桌面的压力
7.(25-26八年级下·福建福州·期中)弹簧测力计下用细线挂一圆柱体,将圆柱体从装有水的圆柱形容器上方的某一高度处缓缓下降,如图甲所示,然后将其逐渐浸入水中直至触底。如图乙所示,是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像,下列说法中错误的是( )(水的密度ρ水=1×103 kg/m3)
A.分析图像可知,圆柱体的重力是12N B.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压力是8N
C.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压强700Pa D.圆柱体受到的最大浮力是8N
8.(25-26八年级下·北京·期中)如图甲所示为一个浮力感应装置,竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,传感器可以显示出细杆的上端受到作用力的大小,下端与物体M相连,细杆及连接处的重力可忽略不计。向图甲所示的空水箱中加水直到刚好加满,图乙是力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像,取。下列说法正确的是( )
A.物体M的重力为4N
B.物体M完全浸没后,受到细杆作用力方向竖直向上
C.水箱中注入6kg的水时,物体M所受浮力大小为8N
D.物体M的密度为
二、填空题
9.(2026·广东·一模)“辽宁号”航空母舰的满载排水量约为67500t,在海上满载静止时,它所受到的浮力是_________N,如图是国产歼-15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用流速大的地方压强比较__________(选填“大”或“小”)的原理。当战斗机从航母上起飞后,航母所受浮力将__________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
10.(25-26八年级下·重庆·期中)小明将铁丝缠在吸管底部制作了一只简易密度计,为了让密度计能竖直漂浮在液体中,应_________(选填“增加”或“减少”)吸管底部铁丝质量:改进后,分别用它测量甲、乙两种液体的密度,如图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
11.(25-26八年级下·重庆·期中)卓卓将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制了一个简易密度计。两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体放在水平桌面上,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时液面相平,如图所示。密度计在甲液体中受到的浮力_________在乙液体中受到的浮力,甲容器对桌面的压强_________乙容器对桌面的压强(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
12.(25-26八年级下·山东德州·期中)如图所示,水平桌面上有底面积相同的两个容器,分别装有深度相同、质量相等的甲、乙两种不同液体,则液体对容器底部的压强 p甲________p乙;液体对容器底部的压力 F甲________F乙,若将体积相等的A、B两个实心物体分别放入甲、乙两种液体中,A沉底、B漂浮,则 A、B所受的浮力 FA______FB(以上三空均选填“>”“=”或“<”)。
13.(25-26八年级下·上海·期中)如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,边长为0.2米的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面0.1米,则木块下表面处受到水的压强为___________帕,下表面受到的水的压力为___________牛。往里再加入一定量的水,下表面所受压力___________(选填“变大”“不变”或“变小”)
14.(2026·江苏无锡·一模)图甲是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇。(取)
(1)浮空艇形似“大白鲸”,外壳是白色的,这样可以反射光,使艇内气体升温不会过快。内部充的是密度______(选填“大于”“小于”或“等于”)空气的氦气;
(2)若浮空艇体积为,从科考基地(当地空气密度约为)即将升空时,所受浮力为______N;
(3)小明利用气球和重物模拟浮空艇下降的工作原理。如图乙所示,重物包含有定滑轮和电动装置,细线一端连接气球,另一端通过滑轮连接电动装置。充入适量氢气后气球的总质量为,体积为。当重物和气球静止时,地面对的支持力______(选填“大于”“等于”或“小于”)的重力。若要使气球下降,处的拉力至少大于______N。(所受的浮力、细线重力和滑轮摩擦忽略不计,当地空气密度为)
15.(24-25八年级下·湖南长沙·期末)有A、B两个正方体物块,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面,则A受到的浮力是_______N;A的密度是________kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是______kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
三、实验题
16.(25-26八年级下·重庆·期中)在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时,小欣进行了如图所示的实验。
(1)你认为最合理的实验顺序应是________;
(2)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小______(选填“大于”、“小于”或“等于”)它排开水所受的重力;按最合理的顺序,若空桶内原本装有少量水,则测出的______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。本实验______(选填“能”或“不能”)全面验证“阿基米德原理”。
(3)若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”,实验过程中不需要弹簧测力计的是图______(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)所示步骤。
(4)实验完成后,小欣对实验装置进行了改进,如图所示,力传感器A上端固定在水平杆上,下端通过细线与正方体E()相连,水平升降台上放有溢水杯C和力传感器B,小桶D(不计质量)放在力传感器B上,溢水杯C中的水面刚好与溢水口齐平。
①水平升降台匀速上升,当时,正方体E刚好接触水面,之后排开的水全部流入小桶D中,力传感器A的示数变化量______(选填“大于”、“小于”或“等于”)力传感器B的示数变化量,从而验证了阿基米德原理。在这个过程中溢水杯对升降台的压力______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
②当时,正方体E刚好浸没,再过一段时间后,发现力传感器A的示数比正方体E刚好浸没时大,则原因可能是_______________。
17.(25-26八年级下·福建福州·期中)物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
实验一:探究浮力与哪些因素有关,装置如图所示。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(2)观察A、B、C、D四幅图,可得出金属块受到的浮力大小与______有关;
(3)分析D、E步骤,同学发现:物体浸没在不同密度的液体中之后,测力计的读数不同,因此弹簧测力计示数的大小可间接反映液体密度的大小。当弹簧测力计的示数为3N时,物体是浸没在密度为的水中,可将3N的刻度处对应标上;同理,在3.2N刻度线处标上酒精的密度值。若把物体浸没在某种液体中时,弹簧测力计示数为2.8N,则在2.8N的刻度处对应标上此时浸入液体的密度为______。(g取)
实验二:探究浮力的大小,装置如图所示。
(4)按照④②①③的顺序进行实验,当实验中的测量结果(弹簧测力计的示数)满足______的关系式时,说明阿基米德原理成立。
(5)按照以上顺序实验,若排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因______(写出一条即可)。
(6)另一兴趣小组设计了如图所示的实验装置。其中A、B为两个规格相同的力传感器,C是可升降平台。
①将溢水杯装满水,力传感器A下悬挂一金属块。
②旋转C旋钮提升平台,使重物缓慢浸入溢水杯中,观察到力传感器A的示数逐渐______(选填“增大”或“减小”)。若力传感器A的示数变化量为,力传感器B的示数变化量为,则大小关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
(7)继续实验,若将重物浸没在装满煤油的溢水杯中,发现力传感器A的示数变化情况跟刚才浸没在水中时不同,换用煤油再次实验的目的是______。
(8)该实验装置的优点是______(选填下列字母序号)。
A.弹簧测力计A的示数就是重物所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
四、计算题
18.(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)截至2026年3月30日,关于095型攻击核潜艇的公开信息仍以卫星影像与外媒分析为主,官方尚未正式披露细节。2026年2月中旬,法国《海军新闻》、美国《海军新闻》等媒体依据卫星照片称,095首艇已在葫芦岛造船厂下水(图片由AI制作)。卫星测算显示,095艇长约110-115米、艇宽12-13米,水上排水量(漂浮时排开水的质量)为8000吨,水下排水量(浸没时排开水的质量)为9000吨,估计最大潜深500m。()
(1)该潜艇处在400m深度时,受到的压强是多少?
(2)该潜艇处在400m深度时,外壳1cm2的面积上受到海水的压力是多少?
(3)该潜艇在水面漂浮时,重力是多少?
(4)该潜艇的体积是多少?
19.(25-26八年级下·安徽·期中)厦金大桥是正在建设连接厦门和金门岛的一座跨海大桥。建设桥梁的过程中,要向海水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从海面被匀速吊入海水中,在沉入过程中,其下表面到海面的距离h逐渐增大,构件所受浮力、钢绳拉力随h的变化如图乙所示()。求:
(1)构件受到的最大浮力是多大?
(2)构件完全不在水中时,钢绳的拉力是多大?
(3)构件的密度是多少?
20.(25-26八年级下·重庆·期中)如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
五、综合题
21.(25-26八年级下·四川成都·期中)学习了跨学科实践《潜艇》后,小华同学了解到如图甲所示是某核潜艇,下潜深度可达到350m,完全下潜到海面下的排水量为,已知:,g取10N/kg。不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成
B.核潜艇是通过改变自身体积实现浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下,潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,此时海水密度突然变小,将会给核潜艇带来安全隐患,为确保安全,应立即采取的措施是______。
(3)核潜艇所受的海水阻力与航速的平方的关系如图乙所示,当核潜艇航速为8m/s时,核潜艇所受的海水阻力为______N。
(4)核潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为,此时核潜艇的总重力是______N。
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专题强化05:浮力
· 题型一:浮力基础
· 题型二:阿基米德的应用
· 题型三:物体浮沉条件
· 题型四:根据物体的沉浮判断密度大小
· 题型五:物体在不同液体的沉浮比较浮力大小
· 题型六:漂浮状态密度的计算
· 题型七:密度计原理和应用
· 题型八:浮力的应用
· 题型九:浮力与液面升降问题
· 题型十:液体物体有绳子物体
· 题型十一:物体浮力和压强综合问题
【知识归纳】
上 浮
下 沉
悬 浮
漂 浮
沉 底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+N=G
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度处。
是“上浮”过程的最终状态。
是“下沉”过程的最终状态。
处于静态,受平衡力作用。
浮力与物重的关系
液体密度与物体密度
物体运动状态
F>G
ρ液>ρ物
物体上浮
F<G
ρ液<ρ物
物体下沉
F=G
ρ液=ρ物
物体悬浮在液体中任何深度处
【题型归纳】
题型一:浮力基础
【典例1】.(25-26八年级下·重庆·期中)关于浮力,下列说法正确的是( )
A.在水中下沉的金属块不受浮力
B.浮力是由于物体上下表面的压力差产生的
C.物体浸没在水中的深度越深,所受浮力越大
D.物体排开水的体积越大,它在水中所受的浮力就越大
【答案】D
【详解】A.在水中下沉的金属块依然受浮力,只是浮力小于自身重力,所以下沉,故A错误;
B.浮力产生的本质原因是液体对物体上下表面的压力差,但对于形状不规则物体,更加严谨的说法是浮力等于液体对物体表面所有压力的合力,与D选项相比,其普适性稍弱,故B错误;
C.根据,物体完全浸没后,深度再增加,排开水的体积不变,浮力大小不变,故C错误;
D.水的密度不变,物体排开水的体积越大,由可知,在水中所受的浮力就越大,故D正确。
故选D。
【变式1】.(25-26八年级下·福建厦门·期中)洗手盆底部的出水口塞着由橡胶制成的水堵头,洗手盆中装着一定质量的水,洗手盆侧壁A点在水面下,柱状物体M被完全压入水中,如图所示,关于上述情境,下列说法正确的是( )
A.水堵头有受到水的浮力作用
B.洗手盆侧壁A点受到水的压力方向是竖直向下
C.物体M受到水施加压力的合力方向是竖直向上
D.物体M受到重力、水向上的压力、水向下的压力、浮力而静止
【答案】C
【详解】A.浮力的本质是物体上下表面受到液体的压力差。水堵头塞在出水口,底部没有水,只有上表面受到水向下的压力,不存在向上的压力差,因此不受浮力,故A错误;
B.液体对接触面的压力方向始终垂直于接触面指向被压物体,A点在洗手盆倾斜的侧壁上,受到水的压力方向垂直侧壁斜向左,故B错误;
C.浮力就是液体对浸在水中的物体所有压力的合力,浮力的方向始终竖直向上,因此物体M受到水的压力的合力方向竖直向上,故C正确;
D.浮力本身就是水对物体所有压力的合力,受力分析时不能重复将“水的上下压力”和“浮力”同时列为物体受到的力,故D错误。
故选C。
【变式2】.(25-26八年级下·重庆万州·期中)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.只有浮在液体表面的物体才受到浮力 B.物体只有浸入液体中,才会受到浮力的作用
C.浮力的方向总是竖直向上的 D.漂浮在水面的木块比沉在水底的铁球受到的浮力大
【答案】C
【详解】AC.浮力本质是液体上下表面压力差,浸没在液体底部、下沉的物体,上下表面依然存在液体压力差,仍然受到浮力,不是只有浮在液面的物体才受浮力。并且压力差的方向永远竖直向上,即浮力方向始终竖直向上。故A错误,C正确;
B.物体浸入气体,同样会受到浮力,比如热气球、孔明灯,故B错误;
D.由阿基米德原理,可知浮力大小和液体密度、排开液体体积有关。不知道木块、铁球谁排开水的体积更大,无法比较浮力大小,故D 错误。
故选 C。
题型二:阿基米德的应用
【典例2】.(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有一质量为500g、底面积为的薄壁圆柱形平底溢水杯,杯底到溢水口的距离为20cm,内盛有的水,如图甲所示。然后将一个金属球用细线连接,挂在弹簧测力计下,缓慢浸入水中,完全浸没后(未接触溢水杯底),弹簧测力计示数为15N,溢出水的质量为400g,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.金属球的密度为
B.图乙中,溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa
C.未放入金属球前,水对容器底部的压强为1750Pa
D.将金属球从弹簧测力计取下,放入水中,待水面稳定后,溢水杯对水平桌面的压强为3000Pa
【答案】D
【详解】A.溢水杯容积
金属球体积
金属球受到的浮力
金属球重力
金属球的质量
金属球密度,故A不符合题意;
B.溢水杯对桌面的总压力
溢水杯对桌面的压强,故B不符合题意;
C.未放入金属球前,水对容器底的压强未放入球时水的深度
水对容器底压强,故C不符合题意;
D.金属球放入水中稳定后,溢水杯对桌面的压强总压力
压强,故D符合题意。
故选D。
【变式1】.(25-26八年级下·辽宁辽阳·期中)如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,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(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是2.5g/cm3 ④圆柱体的底面积是20m3
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】A
【详解】分析①②:当圆柱体完全离开水面后,弹簧测力计拉力等于圆柱体重力,由图乙得,当圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计拉力,根据称重法,浸没时浮力,因此说法①正确,②错误。
分析③:根据阿基米德原理,圆柱体浸没时体积
圆柱体质量
则圆柱体密度,说法③正确。
分析④:由图乙可知,圆柱体从开始露出水面到完全露出水面,上升高度为
即圆柱体高度
则底面积
且④单位为体积单位,数值、单位均错误,说法④错误。
综上,①③正确,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式2】.(25-26八年级下·山东泰安·期中)如图甲,弹簧测力计下端用轻质细线系着不吸水的实心圆柱体,现要将圆柱体匀速下沉浸没在水中且不与容器壁、容器底接触,弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度的变化关系如图乙。圆柱体表面所沾水和细线体积均不计,不考虑液面变化。(,g取)。下列说法正确的是( )
①圆柱体的重力是1N
②圆柱体的密度是
③圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强为400Pa
④圆柱体的底面积是5cm2
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有②④正确 D.只有①④正确
【答案】B
【详解】①由图乙可知,当,圆柱体尚未进入水中,浮力为0,弹簧测力计拉力等于重力,故圆柱体的重力是3N,故①错误;
②③④当到,圆柱体逐渐浸入水中,浮力逐渐增大,拉力逐渐减小,圆柱体的高度为
圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强为
当,圆柱体完全浸没,圆柱体的体积等于排开水的体积,此时浮力为
根据阿基米德原理可得,圆柱体的体积
因为圆柱体高为4cm,所以圆柱体底面积
圆柱体的密度
故②③正确,④错误,故B正确,ACD错误。
故选B。
题型三:物体浮沉条件
【典例3】.(24-25八年级下·广西百色·期中)如图所示,实验中小昭同学通过向水中加盐的方法,原来沉在烧杯底部的鸡蛋慢慢由沉底变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程,下列说法错误的是( )
A.鸡蛋沉底时受到的浮力小于鸡蛋的受到的重力
B.鸡蛋悬浮时受到的浮力等于鸡蛋的受到的重力
C.鸡蛋漂浮时受到的浮力大于鸡蛋的受到的重力
D.鸡蛋漂浮时,继续加盐,受到的浮力不变
【答案】C
【详解】A.由物体的浮沉条件可知,当物体受到的浮力小于其自身重力时,物体会沉底,故A正确,不符合题意;
B.根据物体的浮沉条件可知,当物体悬浮时,物体全部浸入液体中,此时它所受到的浮力等于其自身重力,故B正确,不符合题意;
C.根据物体的浮沉条件可知,当物体漂浮时,物体只有一部分浸入水中,此时它受到的浮力也等于其自身重力,故C错误,符合题意;
D.鸡蛋漂浮时,它受到的浮力始终等于其自身重力不变,往水中加盐,鸡蛋仍然漂浮,故不会改变它受到的浮力的大小,故D正确,不符合题意。
故选C。
【变式1】.(24-25八年级下·山东济南·期末)小丽同学在洗碗时,她发现碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示,下列说法正确的是( )
A.碗漂浮在水面时受到的浮力大于它的重力
B.碗沉入水底后不会受到浮力的作用
C.碗沉入水底后比漂浮在水面上时排开水的质量大
D.碗沉入水底后比漂浮在水面上时洗碗盆的液面下降
【答案】D
【详解】A.依据物体浮沉条件,碗漂浮于水面时处于平衡状态,此时浮力与重力构成平衡力,大小相等,即漂浮时F浮=G,故A错误;
B.碗沉入水底后,因仍浸在水中,必然受到水施加的向上浮力。其下沉的原因在于此时浮力小于重力,并非不受浮力,故B错误;
C.碗漂浮时,F浮1=G碗;沉入水底时F浮2< G碗,由此可得F浮2 < F浮1。根据阿基米德原理F浮= G排= m排g
浮力大小与排开液体的重力、质量成正比,所以碗沉入水底后排开水的质量小于漂浮时排开水的质量,故C错误;
D.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,碗漂浮时浮力大,对应排开水的体积V排1大;沉入水底时浮力小,对应排开水的体积V排2小,即V排2< V排1。由于排开水的体积减小,洗碗盆内液面也会随之下降,故D正确。
故选D。
【变式2】.(25-26八年级下·福建厦门·期中)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。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.甲樱桃的密度大于乙樱桃的密度
【答案】B
【详解】两个樱桃的体积相同,由图可知,,由阿基米德原理可知,。
AB.甲樱桃漂浮,根据浮沉条件,,乙樱桃沉底,,又因为,故,由可知,,A错误,B正确;
C.向水中加盐,液体密度变大,甲受到的浮力变大,甲要上浮一些,仍漂浮,C错误;
D.甲漂浮时,乙沉底时,故,故D错误。
故选B。
题型四:根据物体的沉浮判断密度大小
【典例4】.(25-26八年级下·山东济宁·期中)水平桌面上有甲乙两个完全相同的烧杯,内部分别盛有同种液体,将两个体积相同但质量不同的小球A、B分别放入两烧杯中。当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.A球的密度小于B球的密度
B.小球A受到的浮力大于小球B受到的浮力
C.液体对甲容器底的压强大于液体对乙容器底的压强
D.甲容器对水平桌面的压力小于乙容器对水平桌面的压力
【答案】A
【详解】A.甲、乙烧杯内盛有同种液体,A球漂浮,A球的密度小于液体密度,B球悬浮,B球的密度等于液体密度,则A球的密度小于B球的密度,故A正确;
B.小球A排开液体的体积小于小球B排开液体的体积,由阿基米德原理推导式得,小球A受到的浮力小于小球B受到的浮力,故B错误;
C.两液体的深度相同,由液体对甲容器底的压强等于液体对乙容器底的压强,故C错误;
D.A的重力等于A排开的液体的重力,B的重力等于B排开的液体的重力,则甲、乙容器的总重力相等;在水平面上,容器对水平桌面的压力等于容器的总重力,则甲容器对水平桌面的压力等于乙容器对水平桌面的压力,故D错误。
故选A。
【变式1】.(25-26八年级下·重庆万州·期中)如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是: B.它们的重力关系是:
C.它们的密度关系是: D.它们所受的浮力关系是:
【答案】C
【详解】A.由题可知a与b质量相等,则a、b两球重力相等,且a球漂浮,b球悬浮,根据物体浮沉条件可知两球浮力相同,由阿基米德原理可得,故a、b两球在水中的体积关系为,且b球与c球完全浸没并体积相同,故三球在水中的体积相等,故A错误;
B.由图可知b球与c球完全浸没且体积相同,由阿基米德原理可得两球浮力相等,由浮沉条件可得,,故,故B错误;
C.根据浮沉条件可得密度关系为,,,因此,故C正确;
D.由阿基米德原理可得,三球排开液体体积相等时,三球浮力相等。故D错误。
故选C。
【变式2】.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有同种的液体,将两个形状和大小相同的不同物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是( )
A.A受到的浮力大于B受到的浮力
B.A物体的密度大于B物体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强不相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
【答案】D
【详解】A.根据阿基米德原理,由图可知,相同,所以,故A错误;
B.A、B都漂浮,浮力等于自身重力,即,可得
即,A、B体积相同,由得,故B错误;
C.容器对桌面的压力等于容器、液体、物体的总重力。总液体体积+排开体积=容器中液面以下总体积,因为液面相平,相同。总重力
而,所以
因此两个容器总重力相等,对桌面压力相等;容器底面积S相同,由得,对桌面压强相等,故C错误;
D.液体压强公式为,和深度都相同,因此容器底部受到的液体压强相等,故D正确。
故选D。
题型五:物体在不同液体的沉浮比较浮力大小
【典例5】.(25-26八年级下·重庆·期中)水平桌面上有两个完全相同的甲乙柱形容器分别装有质量相等的盐水和清水,杜老师先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗(忽略清水和盐水质量的变化),草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示,下列判断正确的是( )
A.草莓a的密度大于草莓b的密度
B.草莓c在盐水和清水中受到的浮力相等
C.两容器中有草莓时,乙容器对水平桌面的压强大
D.两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比水对容器底的压强大
【答案】D
【详解】A.如图甲所示,草莓a在盐水中漂浮,草莓b在盐水中悬浮;根据物体的沉浮条件可知,草莓a的密度小于盐水的密度,草莓b的密度等于盐水的密度,因此草莓a的密度小于草莓b的密度,故A错误;
B.草莓c在盐水中和清水中都沉底,排开的液体的体积相同,但液体的密度不同,盐水的密度较大,根据可知,草莓c在盐水中受到的浮力较大,故B错误;
C.两容器质量相同,装入的盐水和清水质量也相同,放入的草莓相同,则两容器中有草莓时,容器、液体和草莓的总重力相同,则两容器对水平桌面的压力相等,容器底面积相等,根据可知,两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等,故C错误;
D.草莓a在盐水中和清水中均漂浮,浮力等于重力,重力不变,则受到的浮力相等;草莓b和c在盐水中和清水中都浸没,排开的液体的体积相同,盐水的密度较大,根据可知,草莓b和c在盐水受到的总的浮力较大,所以三个草莓在盐水中受到的总的浮力较大,根据力的作用的相互性,三个草莓对盐水向下的压力较大,而盐水和清水质量相同、重力也相等,所以,有草莓时,盐水对容器底的压力较大,根据可知,两容器中有草莓时,盐水对容器底部的压强比清水对容器底部的压强大,故D正确。
故选D。
【变式1】.(24-25九年级上·山东·月考)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个由同种材料制成的等质量的实心的卡通小动物轻轻放入容器中,小动物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
B.卡通小动物受到的浮力大小关系是
C.液体对容器底部的压强关系是
D.容器对桌面的压强关系是
【答案】C
【详解】已知三个小动物是同种材料、等质量实心物体,因此三者重力相等,物体密度相等,体积相等。根据浮沉条件,甲中物体沉底:,;乙中物体漂浮:,;丙中物体悬浮:,。
A.由浮沉条件得液体密度关系为,故A错误;
B.浮力大小关系为,故B错误;
C.容器原本盛满液体,放入物体后液体深度h不变,根据可知,h相同,密度满足,因此液体对容器底部压强,故C正确;
D.容器对桌面的压力,甲液体密度最小剩余液体较少,乙液体密度最大剩余液体最多,故容器对桌面压力关系为;容器底面积相同,由得容器对桌面压强关系为,故D错误。
故选C。
【变式2】.(2025·河南安阳·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
【答案】A
【详解】A.两个鸡蛋完全相同,重力相等。甲中鸡蛋悬浮,浮力等于重力();乙中鸡蛋漂浮,浮力也等于重力()。因此,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();漂浮时液体密度大于物体密度(),则,故B错误;
C.两容器液面相平(深度相等),根据,,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,且甲中鸡蛋排开液体体积更大(鸡蛋排开液体体积,,故甲液体体积,乙液体体积,)。根据分析得乙容器中液体质量更大,由得乙容器中的液体重力更大,乙容器中总重力()更大,故乙容器对桌面的压力较大,故D错误。
故选A。
题型六:漂浮状态密度的计算
【典例6】.(25-26九年级下·新疆·月考)正方体木块正上方压一密度为的合金块时,木块水下深度为8.0cm;将该合金块悬挂于木块正下方时,木块水下深度为7.0cm。则将合金块取走后,木块自由漂浮在水面时水下深度为( )
A.4.0cm B.5.0cm C.5.5cm D.6.0cm
【答案】C
【详解】两图中,木块和合金块整体都处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,木块和合金块整体受到的浮力不变,设木块的底面积为,合金块的体积为,则木块和合金块整体受到的浮力
解得
设木块质量为,由
可得
解得
将合金块取走后,木块在水面自由漂浮时,木块受到的浮力等于自身重力,设木块没入水下深度为,根据,和可得
解得,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式1】.(24-25八年级下·江苏常州·月考)如图甲所示,柱形薄壁容器重为5N,底面积为50cm2,装有20cm深的水,数显式推拉测力计的细杆下固定了一个柱形物块,物块下表面与水面相平,测力计示数为1N。当物块缓慢下降一定距离时,测力计示数恰为0N(图乙)。使物块继续向下运动至上表面与水面相平(水未溢出),测力计的示数为1N(图丙)。下列说法正确的是( )
A.测力计示数为0时物块所受浮力为2N B.该物块的密度为0.5g/cm3
C.图乙中水对容器底部的压力为12N D.图丙中容器对桌面的压强为3200Pa
【答案】B
【详解】A.根据图甲知,物块受到的平衡力为数显式推拉测力计竖直向上的拉力1N与竖直向下的重力,可知重力为,根据图乙,测力计示数为0时物块所受浮力与重力是一对平衡力,因此浮力
故A错误;
B.根据图丙,物块完全浸没时,数显式推拉测力计不再是竖直向上的拉力而是竖直向下的压力1N,物块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力,根据受力平衡,物块受到的浮力
因此时物块完全浸没,则有物块的密度与水的密度之比为
解得该物块的密度为
故B正确;
C.根据图乙,由于测力计对物块没有施力,相当于物块漂浮,则物块仅有下底面受到水的压力且等于浮力,根据相互作用力,物块对水的压力
容器中的水的体积为
水的重力为
对水受力分析,容器中的水受到竖直向下的重力、物块的压力和竖直向上的容器底部的支持力,根据力的平衡,容器底部对水的支持力
根据相互作用力,水对容器底部的压力也为11N,故C错误;
D.根据图丙,物块恰好完全浸没,物块仅有下底面受到水的压力且等于浮力,根据相互作用力,物块对水的压力
对水受力分析,容器中的水受到竖直向下的重力、物块的压力和竖直向上的容器底部的支持力,根据力的平衡,容器底部对水的支持力
根据相互作用力,水对容器底部的压力
对容器受力分析,容器受到竖直向下的重力、水的压力和竖直向上的桌面的支持力,根据力的平衡,桌面对容器的支持力
根据相互作用力,容器对桌面的压力
则容器对桌面的压强
故D错误。
故选B。
【变式2】.(2024·河南·三模)为了测量一个实心金属块的密度,小明设计了如图所示的实验。小明按照甲、 乙、丙、丁的顺序完成实验,甲图中水面在溢水口处,小烧杯中为溢出水的体积,不考虑金属块沾水,水的密度ρ水=1g/cm3,则金属块的密度为( )
A.4g/cm³ B.3g/cm³ C.2g/cm³ D.1.5g/cm³
【答案】A
【详解】根据甲、乙两图可知,金属块完全浸没,金属块的体积等于排开水的体积,即金属块的体积V=15cm3,根据丙、丁两图可知,加入金属块后,排开水的体积为
V排=15cm3+45cm3=60cm3
杯子和金属块漂浮,增大的浮力等于金属块的重力,根据阿基米德原理可知,增大的浮力也等于排开水的重力,故金属块的重力等于排开水的重力,即金属块的重力
金属块的质量
则金属块的密度
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
题型七:密度计原理和应用
【典例7】.(2025·四川南充·三模)在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小 B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等 D.两密度计在水面处的刻度值A大于B
【答案】A
【详解】AB.由图可知,密度计A排开水的体积小于密度计B排开水的体积,即,根据,所以,A、B均处于漂浮状态,所以它们所受的浮力等于自身的重力,即,所以,故A正确,B错误;
C.由图可知,密度计A的底部在水中的深度小于密度计B的底部在水中的深度,根据,可知,故C错误;
D.密度计是测量液体密度的仪器,其刻度值表示液体的密度,两支密度计都放在水中,它们在水面处的刻度值都应该等于水的密度,所以两密度计在水面处的刻度值应该相等,故D错误。
故选A。
【变式1】.(2025·河南驻马店·模拟预测)如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计,将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是( )
A.密度计在烧杯中所受的浮力 B.液体的密度
C.烧杯底部所受液体的压强 D.烧杯底部所受液体的压力
【答案】B
【详解】AB. 同一只密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力
密度计在甲液体中排开液体的体积较小,根据可知
故A错误,B正确;
CD. 静止后两烧杯液面相平,根据可知烧杯底部受到的液体压强
烧杯的底面积相同,根据可知烧杯底部受到的液体压力
故CD错误。
故选B。
【变式2】.(2025·河北邯郸·模拟预测)如图是小明同学利用吸管自制的简易密度计。吸管的下端密闭并缠绕一段铜丝,将其放入盛有不同液体的两个相同杯子中如图。下列说法正确的是( )
A.吸管下端缠绕一段铜丝的目的是增加配重
B.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
C.放入密度计后,甲容器底部增加的液体压强大于乙容器底部增加的液体压强
D.将自制的密度计液面所在的位置标上刻度值,则刻度值是均匀的
【答案】A
【详解】A.吸管下端缠绕一段铜丝的目的是,增加配重,使密度计竖直漂浮,故A正确;
B.同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,所受的浮力等于自身的重力,则
所以甲、乙两图中密度计所受的浮力大小相等,由图知,密度计排开液体的体积,根据可知两液体的密度,故B错误;
C.同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,所受的浮力等于自身的重力,放入密度计后,两容器底部增加的压力都等于物体受到的浮力,根据可知,甲容器底部增加的液体压强等于乙容器底部增加的液体压强,故C错误;
D.自制的密度计漂浮,,根据可得,,密度计处于漂浮时,浸没的深度与液体的密度成反比,所以刻度值是不均匀的,故D错误。
故选A。
题型八:浮力的应用
【典例8】.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示的实例中,说法正确的是( )
A.图甲,盐水选种时,上浮的种子密度更小,应该被选用
B.图乙,航空母舰上的舰载机起飞后,航母受到的浮力不变
C.图丙,“奋斗者号”潜水艇在海中悬浮时的浮力大于漂浮时所受浮力
D.图丁,柱形桥墩受到的浮力大小随着河流水位下降而减小
【答案】C
【详解】A.盐水选种时,上浮的种子是干瘪不饱满的种子密度小于盐水,这类种子不应该被选用,我们需要选用下沉的,故A错误;
B.航母始终漂浮,浮力等于总重力,舰载机起飞后,航母总重力减小,浮力也减小,故B错误;
C.根据阿基米德原理知,“奋斗者号”悬浮时,排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,海水密度相同,所以悬浮时浮力大于漂浮时浮力,故C正确;
D.浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力差,柱形桥墩底部固定在河床,不受水的压力,所以桥墩浮力始终为零,不会随水位变化,故D错误。
故选C。
【变式1】.(25-26八年级下·重庆·月考)关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.孔明灯在上升时,内部空气密度比外部空气密度大
B.潜水艇在浸没下潜过程中浮力不变
C.用盐水选种,良种沉底、次种漂浮时,良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
D.实心橡皮泥在水中沉底,但捏成小船形状后可以漂浮在水面,说明浮力的大小与物体的形状有关
【答案】B
【详解】A.孔明灯上升的原理是:加热内部空气,空气受热膨胀溢出,总重力减小,内部空气密度小于外部空气密度,总重力小于浮力才上浮,故A错误;
B.根据阿基米德原理 ,潜水艇浸没后下潜,排开水的体积 始终等于自身体积,因此浮力不变,故B正确;
C.根据浮沉条件:沉底的良种浮力小于重力;漂浮的次种浮力等于重力,故C错误;
D.橡皮泥捏成小船后,改变形状的同时,增大了排开水的体积,不能说明浮力大小与物体形状有关,本质是排开体积改变导致浮力变化,故D错误。
故选B。
【变式2】.(25-26八年级下·甘肃临夏·期末)关于浮沉条件的应用,下列说法错误的是( )
A.潜水艇通过改变自身重力实现上浮和下潜
B.气球和飞艇是靠充入密度大于空气的气体来实现升空的
C.轮船从长江驶入东海,所受浮力不变
D.密度计在不同的液体中漂浮,受到的浮力总是等于其重力
【答案】B
【详解】A.潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,受浮力不变,通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力,即通过改变自身的重力来实现上浮和下沉的,故A正确,不符合题意;
B.飞艇工作时,需要充入密度比空气小的气体,使浮力大于自身重力从而升到空中,故B错误,符合题意;
C.轮船从长江驶入大海的过程中始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,故C正确,不符合题意;
D.密度计在不同液体中漂浮时,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,故D正确,不符合题意。
故选B。
题型九:浮力与液面升降问题
【典例9】.(22-23八年级下·福建福州·期末)如图甲所示,物体A是边长为10cm的正方体,硬杆B一端固定在容器底,另一端紧密连接物体A。现缓慢向容器中加水至A刚好浸没,硬杆B受到物体A的作用力F的大小随水深h变化的图像如图乙所示,不计硬杆B的质量和体积(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。下列判断正确的是( )
A.硬杆B长为6cm
B.物体A所受的重力为5N
C.当水深h为11cm时,物体A受到的浮力为6N
D.当物体A刚好浸没时,硬杆B对物体A的拉力为10N
【答案】C
【详解】A.由题图乙可知,当水深在0~5cm时,硬杆B受到物体A的作用力不变,该作用力等于A的重力;水深在5~11cm时,硬杆B受到物体A的作用力逐渐变小,原因是物体A受到水的浮力变大,据此可知,硬杆B的长度为5cm,故A错误;
BC.当水深为11cm时硬杆B受到物体A的作用力为零,此时物体A受到的重力和浮力相等,且其处于漂浮状态,此时物体A浸入水中深度
物体A排开水的体积
由可知,物体A受到水的浮力
则物体A的重力
故B错误,C正确;
D.当水深为15cm时,物体A恰好浸没此时排开水的体积
由可知,此时物体A受到的浮力
则硬杆B对物体A的拉力
故D错误。
故选C。
【变式1】.(2026·江苏南通·一模)如图所示,有三个实心小球甲、乙、丙,甲球能在水中悬浮,乙球能在水中下沉,丙球能漂浮在水面上.现将甲、乙、丙三球同时放在一只敞口的小铁盒里,然后将小铁盒漂浮在盛水的容器中,下列判断正确的是( )
A.只将小球甲从盒中取出放入水中后,容器中水面高度下降
B.只将小球乙从盒中取出放入水中后,容器中水面高度不变
C.只将小球丙从盒中取出放入水中后,容器中水面高度不变
D.将甲、乙、丙三球同时放入水中后,容器中水面高度不变
【答案】C
【分析】由物体的浮沉条件可知三个球在盒子中时,盒子所受到的浮力,由浮力公式可得排开水的体积;则分别将三个小球放入水中时可由浮力公式求得排开水的体积,则可知水面高度的变化。
【详解】当三个小球放在盒中漂浮于水面时,三个物体的总重力等于盒排开水的总重力,即
A.当把小球甲从小盒中拿出放入水中后,因小球甲在水中悬浮则小球甲在水中排开水的体积不变,则容器中水面高度不变,故A错误;
B.因小球乙在水中会沉至水底,则,所以,也就是浮力比之前变小,小球乙在水中排开水的体积变小,水面下降,故B错误;
C.因小球丙在水中漂浮,说明,小球丙拿走以后,因为两个物体都是漂浮,所以水面高度不变,故C正确;
D.通过前面的分析已然明确,只有将乙拿出放入水中时,容器中的水面高度会下降,而其余两个拿出放入水中时均不变,所以当将甲、乙、丙三球同时放入水中后,容器中水面高度会下降,故D错误。
故选C。
【变式2】.(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,足够高的轻质柱形容器底面积为,放在水平桌面上,容器内放有一密度为、边长为10cm的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心,现缓慢向容器中加水,当加入2.8kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力为1N,容器中水的深度为;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为,已知细绳能承受的最大拉力为5N。则细绳的长度为___________cm,___________。
【答案】 10 12∶11
【详解】当加入2.8kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,加入水的体积
木块A浸在水中的深度为
木块A浸在水中的体积为
容器中水的深度
绳子的长度为
正方体木块A的重力为
细绳刚好断掉时,此时正方体木块A受到的浮力为
此时正方体木块A排开液体的体积为
木块A浸入水中的深度为
此时容器中水的深度为
可得B物体的体积为
当细绳刚好断掉,液面稳定后正方体木块A漂浮在水面上,受到的浮力与其重力相等,浮力为
此时正方体木块A排开液体的体积为
容器内水和B及A排水的总体积为
液面稳定后容器中水的深度为
则
题型十:液体物体有绳子物体
【典例10】.(23-24八年级下·江苏苏州·月考)在科技节,小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13cm时正方体A刚好浸没,力传感器的示数大小F随水深变化的图象如图乙所示。(g取10N/kg)物体A所受到的重力为______N:当容器内水的深度为13cm时,正方体A受到的浮力大小为______N。
【答案】 6 10
【详解】[1]由图乙可知,当h0=0cm时,力传感器的示数为F0=6N,由细杆的质量不考虑可知,正方体A对力传感器的压力等于自身的重力,即正方体A的重力为
G=F0=6N
[2]由图乙可知,当h1=3cm时,力传感器的示数大小F开始减小,则物体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度h2=13cm时,正方体A刚好浸没,则正方体A的边长
l=h2-h1=13cm-3cm=10cm=0.1m
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,此时正方体A排开水的体积
V=l3=(0.1m)3=0.001m3
正方体A受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N
【变式1】.(22-23八年级下·黑龙江绥化·期末)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2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1×103kg/m3,g取10N/kg,则物块B受到的浮力是___________N;剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了___________Pa。
【答案】 10 300
【详解】[1]由题意可知,正方体物块B的体积为
因物体B浸没时,则排开液体的体积等于其自身体积为
所以,根据阿基米德原理可得,物块受到的浮力为
[2]由题意知,因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、细线的拉力作用处于平衡状态,所以,由物块受到的合力为零可得
则物块的重力为
由G=mg可得,物块的质量为
根据可得,物块的密度为
由ρ<ρ水可知,剪断细线,待物块静止后处于漂浮状态,则物块受到的浮力为
由F浮=ρ液gV排得,物块漂浮时排开水的体积为
所以液面下降的深度为
容器底受到水的压强减小了
【变式2】.(23-24八年级下·重庆九龙坡·期末)如图所示,边长为10cm的正方体A重为6N,与底面积为,高为10cm,重为2N的柱体B粘接在一起,A底部中央用细线与容器底部相连并浸在容器内的水中,此时A刚好浸没,已知容器的底面积为且足够高,则细线的拉力为________N;若细线能承受的最大拉力为6N,现向容器中加水使细线刚好断裂,立即停止加水,AB始终竖立,待AB静止时,水对容器底部的压强比加水前增大________Pa。
【答案】 2 500
【详解】[1]正方体A的体积
正方体A浸没在水中时受到的浮力
把正方体A和柱体B看做一个整体,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和细线的拉力处于平衡状态,所以,细线的拉力
[2]细线刚好断裂时,正方体A和柱体B受到的浮力
正方体A和柱体B排开水的体积
柱体B排开水的体积
柱体B浸入水中深度
加入水的体积
加入水的重力
待AB静止时,AB整体受到的浮力
水对容器底部压力的变化量
水对容器底部的压强比加水前增大
水对容器底部的压强比加水前增大500Pa。
题型十一:物体浮力和压强综合问题
【典例11】.(2025·安徽阜阳·三模)如图所示,一个足够深的底面积为500cm2的圆柱形容器中装有适量的水。现将一个底面积为200cm2、高为5cm、密度为的物块A放入水中,待其静止时,再将一个体积为320cm3的物块B放在物块A上,此时物块A刚好浸没且水未溢出。已知水的密度,g取10N/kg。求;
(1)物块A单独静止在水中时所受的浮力;
(2)物块B的密度;
(3)将物块B从物块A上取下后,水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)6N (2) (3)80Pa
【详解】(1)物块A的体积为
物块A的质量为
物块A的重力为
因为物块A的密度小于水的密度,所以物块A会漂浮在水面上。根据物体漂浮条件,物块A所受的浮力等于其自身重力,即物块A单独静止在水中时所受的浮力为
(2)将物块B放在物块A上,此时物块A刚好浸没,A和B作为一个整体漂浮在水面上。此时整体受到的总浮力等于A和B的总重力。物块A刚好浸没,排开水的体积等于物块A的体积,即
整体受到的总浮力为
物块B的重力为
物块B的质量为
物块B的体积为
物块B的密度
(3)将物块B从物块A上取下后,水面会下降,导致水对容器底部的压强减小。压强的变化量由水面高度的变化量决定。B在A上时,排开水的体积为
B取下后,A单独漂浮,此时A排开水的体积为
排开水的体积变化量为
水面高度的变化量
水对容器底部压强的变化量
【变式1】.(25-26八年级下·全国·月考)如图甲所示,棱长为10cm的正方体木块A通过20cm的细线与圆柱体容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平。打开容器底部阀门开关向外匀速排液,细线拉力F随排出液体的质量m的变化关系如图乙所示。如果把木块放在水平桌面上,则木块对桌面的压强为600Pa。(g取10N/kg,细线不伸缩,细线的质量和体积不计)
(1)此液体的密度是多少?
(2)容器的底面积是多少?
(3)如果阀门每秒钟排出液体的质量是10g,多少秒后容器底部受到的压强减小600Pa?
【答案】(1) (2) (3)200s
【详解】(1)设木块A的棱长为L,底面积为,体积为,重力为。
木块A的底面积:;
木块A放在水平桌面上时,对桌面的压力等于其重力,即 。
由压强公式可得,木块A的重力:;
木块A的体积:;
初始状态时,木块A完全浸没在液体中,受到重力、浮力和细线的拉力F的作用,处于平衡状态。
由图乙可知,当排出液体的质量时,细线的拉力。
根据平衡条件有:,所以,木块A受到的浮力:;
木块A完全浸没,排开液体的体积 ;
根据阿基米德原理,可得液体密度:。
(2)由图乙可知,当细线拉力F减小到0时,排出的液体质量为。
此时,木块A处于漂浮状态,所受浮力。
此时木块A排开液体的体积:;
从初始状态到木块漂浮,液面下降的高度:;
在此过程中,排出液体的体积:;
排出的液体体积等于容器中液面下降的体积,即 。
设容器的底面积为。;解得:。
(3)容器底部受到的压强减小 ,根据液体压强公式,可得液面需要下降的总高度:
;
该过程分为两个阶段:第一阶段:细线拉力由减小到0。
此阶段液面下降的高度,由题图可知排出液体的质量。
第二阶段:木块A漂浮,液面继续下降。
此阶段液面需要下降的高度。
在第二阶段,木块A随液面一起下降,排开液体的体积不变。因此,排出液体的体积等于容器底面积与液面下降高度的乘积。
排出液体的体积;
排出液体的质量 ;
两个阶段总共排出液体的质量:。
阀门每秒钟排出液体的质量是,所以所需时间:。
【变式2】.(25-26九年级上·重庆·开学考试)生态潜标是大洋考察常用的设备之一,通过搭载高精度传感器布放到海面以下,来长期观测海洋生态环境季节变化.热爱探索的小南自制了一套潜标模型进行研究.如图所示,质量为,高的圆柱体A与边长为的正方体B通过细线连接构成潜标.将其放置在底面积为的薄壁柱状盛水容器中,正方体B沉在水底,圆柱体A在浮力的作用下将细线刚好伸直(细绳不受力),整串潜标装置垂直于水面.此时圆柱体A的下底面距水面.已知A、B物体均不吸水,细线不可伸长.求:
(1)正方体B受到的浮力;
(2)圆柱体A的底面积;
(3)调整潜标时,小南缩短连接的细绳,使得圆柱体A恰好有三分之一浸入水中,此时正方体B对容器底的压强为,求正方体B的密度.
【答案】(1)10 N (2)0.012m² (3)3.7×10³ kg/m³
【详解】(1)设正方体 B 的棱长为L = 10 cm,则其排开水的体积为
VB = L³ = 10 cm × 10 cm × 10 cm = 1000 cm³= 0.001m³
水的密度取 ρ = 1 g/cm³,重力加速度取 g = 10 N/kg
故正方体 B 受到的浮力为
= 1 ×10³kg/m³×10 N/kg×0.001m³=10 N
(2)设圆柱体 A 底面积为 S,已知其质量 mA = 600 g = 0.6 kg、高 hA= 20 cm
当 A 静止且下底面浸入水下 5 cm 时,圆柱体 A 所受浮力等于其重力:
= 0.6 kg × 10 N/kg = 6 N
又因浸入水中的体积为为 0.05Sm³,对应的浮力为
= 1 ×10³kg/m³×10 N/kg×0.05Sm³=6N
由 50S = 6 N 得 S =0.012m².
(3)将细绳缩短后,圆柱体 A 恰有三分之一浸入水中。则 A 排开水的体积为其总体积的 :
故此时 A 所受浮力为
此时A处于漂浮的状态,受力平衡,同时A受到重力,浮力,绳子对他向下的拉力,则细绳对 A 的拉力 。
题中给出 B 对容器底的压强为 2500 Pa,而 B 与容器底的接触面积为
SB = L2= 10 cm × 10 cm = 100 cm2= 0.01m2
,因为力的作用是相互的,则,容器底部对他的支持力F支=25N
B在水中排开液体的体积不变,则浮力不变
此时绳子对B的力等于绳子对A的力 FB=2N,此时B受到绳子对他向上的拉力,容器底部对他的支持力,浮力以及重力,由平衡条件得
故正方体B的密度为
【专题强化】
一、单选题
1.(25-26八年级下·新疆昌吉·期中)浮力是流体重要力学现象,船舶航行、水上运动、水产养殖都依托浮力原理,物体在液体中受浮力与重力共同影响,下列关于浮力的说法正确的是( )
A.沉入水底的实心金属物体不会受到浮力 B.物体排开液体体积越大,受到浮力越大
C.液体温度升高,物体所受浮力必然减小 D.漂浮物体受到的浮力大于自身重力
【答案】B
【详解】A.浮力的本质是液体对物体上下表面的压力差,沉入水底的实心物体仍然浸在液体中,会受到浮力,只是浮力小于重力所以下沉,故A错误;
B.根据阿基米德原理,浮力大小由液体密度和排开液体体积共同决定,在同种液体中,物体排开液体体积越大,受到的浮力越大,故B正确;
C.若物体漂浮在液面上,浮力始终等于自身重力,液体温度升高时物体重力不变,浮力也不变,因此“浮力必然减小”的结论不成立,故C错误;
D.漂浮的物体受力平衡,受到的浮力等于自身重力,故D错误。
故选 B。
2.(25-26八年级下·山东淄博·期中)小亮帮妈妈把一筐重30 N的蔬菜,轻轻放入一个盛满水的洗菜盆中清洗,从盆里溢出了10 N的水,则蔬菜和筐受到的浮力为( )
A.10 N B.20 N C.30 N D.40 N
【答案】A
【详解】根据阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力大小,等于物体排开液体所受的重力,即。 本题中洗菜盆原本盛满水,溢出的水的重力等于排开水的重力,已知溢出水重,因此蔬菜和筐受到的浮力为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(25-26八年级下·天津河西·期中)甲、乙两个完全相同的容器中装满两种密度不同的液体,现将体积不同的A、B两个小球分别浸没在两种液体中,如图所示,从容器中溢出液体的质量相等。若此时容器中的液体对容器底的压强分别为、,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.无法判断
【答案】B
【详解】根据阿基米德原理,从容器中溢出液体的质量相等,所以。
根据阿基米德原理,两球浸没, ,且,所以。
甲、乙两个完全相同的容器中装满两种密度不同的液体,现将体积不同的A、B两个小球分别浸没在两种液体中,所以,根据,得,故B正确,ACD错误。
故选B。
4.(25-26八年级下·福建厦门·期中)如图,水平桌面上杯内水中有一块浮冰。当冰全部熔化成水后(g取),下列说法正确的是( )
A.漂浮的冰块排开水的质量与冰块质量相等
B.冰块完全熔化成水后,水面下降
C.冰全部熔化后,桌面受到的压强变大
D.冰全部熔化后,水对杯底的压力变大
【答案】A
【详解】A.冰块漂浮在水面上,根据阿基米德原理和漂浮条件
又因为,所以,即漂浮的冰块排开水的质量与冰块质量相等,故A正确;
B.冰熔化成水后,质量不变,即。由A知,因此
水的密度不变,所以熔化后水的体积
这说明冰熔化后变成的水的体积,刚好等于冰原来排开水的体积,因此水面高度不变,故B错误;
C.桌面受到的压力等于杯、水和冰的总重力。冰熔化前后,总质量不变,总重力不变,因此桌面受到的压力不变。受力面积也不变,根据,桌面受到的压强不变,故C错误;
D.冰熔化前,水对杯底的压力等于水的重力加上冰对水的压力(等于冰的重力,力的作用是相互的)。冰熔化后,水对杯底的压力等于杯内所有水的重力,而冰熔化后质量不变,所以总重力不变,因此水对杯底的压力不变,故D错误。
故选A。
5.(25-26八年级下·福建厦门·期中)世界游泳冠军杨丽娜在防溺水课程中强调,意外落水时应立即屏住呼吸、头往后仰,且手不能伸出水面,以增大生存几率,如图所示。下列说法正确的是( )
A.屏住呼吸会减小人体排开水的体积
B.头部后仰会减小人体受到的重力
C.手臂伸出水面会减小排开水的质量
D.手臂伸出水面不会改变人体受到的浮力
【答案】C
【详解】A.意外落水屏住呼吸时,胸腔留存气体,人体体积更大,会增大人体排开水的体积,故A错误;
B.头部后仰人体质量不变,由可知受到的重力不变,故B错误;
C.手臂原本浸在水中,伸出水面后,浸在水中的人体总体积减小,排开水的体积减小,由可知,排开水的质量减小,故C正确;
D.手臂伸出水面后,排开水的体积减小,根据可知,人体受到的浮力会减小,故D错误。
故选C。
6.(25-26八年级下·福建福州·期中)水平桌面上两个完全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分别放入两容器中,静止时两球位置如图所示,此时液面相平。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度小于乙液体的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.盛甲液体的容器对桌面的压力小于装乙液体的容器对桌面的压力
【答案】C
【详解】A.A球在甲中漂浮,说明;B球在乙中悬浮,说明。由于A、B是完全相同的小球,,因此,故A不符合题意;
B.漂浮和悬浮时,浮力都等于小球自身重力,即,。两球重力相等,因此,故B不符合题意;
C. 此时液面相平,说明液体深度h相同,根据液体压强公式,因为,所以,即甲液体对容器底部的压强更大,故C符合题意;
D.容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力。容器相同、小球重力相同;液面相平时,A排开甲液体的体积更小,因此甲液体的体积更大,结合,可得甲液体的重力更大,因此盛甲液体的容器对桌面的压力更大,故D不符合题意。
故选C。
7.(25-26八年级下·福建福州·期中)弹簧测力计下用细线挂一圆柱体,将圆柱体从装有水的圆柱形容器上方的某一高度处缓缓下降,如图甲所示,然后将其逐渐浸入水中直至触底。如图乙所示,是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像,下列说法中错误的是( )(水的密度ρ水=1×103 kg/m3)
A.分析图像可知,圆柱体的重力是12N
B.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压力是8N
C.圆柱体刚浸没时下表面受到水的压强700Pa
D.圆柱体受到的最大浮力是8N
【答案】C
【详解】A.由图像可知,当时,弹簧测力计示数为,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知
故A正确;
B.由图像可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的浮力
根据浮力产生的原因
因为刚浸没,所以
圆柱体刚浸没时下表面受到水的压力是8N。
故B正确;
C.由图像可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为
因此受到的液体压强
故C错误;
D.由图像可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的最大浮力
故D正确。
故选C。
8.(25-26八年级下·北京·期中)如图甲所示为一个浮力感应装置,竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,传感器可以显示出细杆的上端受到作用力的大小,下端与物体M相连,细杆及连接处的重力可忽略不计。向图甲所示的空水箱中加水直到刚好加满,图乙是力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像,取。下列说法正确的是( )
A.物体M的重力为4N
B.物体M完全浸没后,受到细杆作用力方向竖直向上
C.水箱中注入6kg的水时,物体M所受浮力大小为8N
D.物体M的密度为
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,水箱中没有水时,力传感器对物体M的拉力等于物体M的重力,即,故A错误;
B.物体M完全浸没后,力传感器示数为,对M受力分析可知,M处于平衡状态,受到竖直向下的重力和压力,竖直向上的浮力。则此时浮力为
,浮力向上,重力向下,因此细杆对M的作用力方向竖直向下,故B错误;
C.由图乙可知,加水质量达到时,M已经完全浸没,浮力不再发生变化,因此注入水时,M受到的浮力仍为,故C错误;
D.物体M完全浸没时,根据阿基米德原理,M的体积
M的质量
M的密度
故D正确。
故选D。
二、填空题
9.(2026·广东·一模)“辽宁号”航空母舰的满载排水量约为67500t,在海上满载静止时,它所受到的浮力是_________N,如图是国产歼-15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用流速大的地方压强比较__________(选填“大”或“小”)的原理。当战斗机从航母上起飞后,航母所受浮力将__________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
【答案】 小 变小
【详解】已知满载排水量
由根据阿基米德原理可得
流体压强的规律是流速越大的位置压强越小,飞机机翼上凸下平,上方空气流速大压强小,下方流速小压强大,产生向上的升力;航母始终漂浮在水面,浮力始终等于航母的总重力;战斗机起飞后,航母总重力减小,因此所受浮力变小。
10.(25-26八年级下·重庆·期中)小明将铁丝缠在吸管底部制作了一只简易密度计,为了让密度计能竖直漂浮在液体中,应_________(选填“增加”或“减少”)吸管底部铁丝质量:改进后,分别用它测量甲、乙两种液体的密度,如图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 增加 <
【详解】为了让简易密度计能够竖直漂浮在液体中,需要降低它的重心以增加稳定性。因此应该增加吸管底部的铁丝质量来降低重心。
密度计在甲、乙液体中均漂浮,浮力等于重力,即相等;由图知密度计排开液体的体积,根据 ,浮力相同时,越大,液体密度越小,故。
11.(25-26八年级下·重庆·期中)卓卓将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制了一个简易密度计。两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体放在水平桌面上,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时液面相平,如图所示。密度计在甲液体中受到的浮力_________在乙液体中受到的浮力,甲容器对桌面的压强_________乙容器对桌面的压强(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 等于 小于
【详解】密度计漂浮在甲、乙液体中,则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力,所以密度计在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力。
由阿基米德原理,浮力相等时,越大,液体密度越小。
从图中可以看到,密度计在甲液体中排开液体的体积大于在乙液体中排开液体的体积,即,因此甲液体的密度小于乙液体的密度,即。
两个容器完全相同,且静止时液面相平,说明液体与密度计浸入部分的总体积相等。因为,所以甲液体的体积小于乙液体的体积,即。
液体的重力,结合、可得。
容器对桌面的压力,因为、相同,,所以
容器底面积S相同,根据压强公式可知,甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强。
12.(25-26八年级下·山东德州·期中)如图所示,水平桌面上有底面积相同的两个容器,分别装有深度相同、质量相等的甲、乙两种不同液体,则液体对容器底部的压强 p甲________p乙;液体对容器底部的压力 F甲________F乙,若将体积相等的A、B两个实心物体分别放入甲、乙两种液体中,A沉底、B漂浮,则 A、B所受的浮力 FA______FB(以上三空均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】 > > >
【详解】由图可知,甲是柱形容器,乙是上宽下窄的容器,底面积相同、液体深度相同时,甲液体的体积 ;已知甲、乙液体质量相等,根据密度公式 可得 。
根据液体压强公式 ,液体深度 相同,,因此 。容器底面积相同,根据压力公式 ,,因此 。
A、B体积相等,A沉底,因此 ;B漂浮,因此。则 A、B排开水的体积。根据阿基米德原理可知,,,则A、B所受的浮力。
13.(25-26八年级下·上海·期中)如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,边长为0.2米的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面0.1米,则木块下表面处受到水的压强为___________帕,下表面受到的水的压力为___________牛。往里再加入一定量的水,下表面所受压力___________(选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】 39.2 不变
【详解】根据可知,木块下表面处受到水的压强为
根据,木块下表面受到的水的压力为
若在容器中再加入一些水,木块还处于漂浮状态,受到的浮力仍等于自身重力,故木块下表面受到水的压力也不变。
14.(2026·江苏无锡·一模)图甲是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇。(取)
(1)浮空艇形似“大白鲸”,外壳是白色的,这样可以反射光,使艇内气体升温不会过快。内部充的是密度______(选填“大于”“小于”或“等于”)空气的氦气;
(2)若浮空艇体积为,从科考基地(当地空气密度约为)即将升空时,所受浮力为______N;
(3)小明利用气球和重物模拟浮空艇下降的工作原理。如图乙所示,重物包含有定滑轮和电动装置,细线一端连接气球,另一端通过滑轮连接电动装置。充入适量氢气后气球的总质量为,体积为。当重物和气球静止时,地面对的支持力______(选填“大于”“等于”或“小于”)的重力。若要使气球下降,处的拉力至少大于______N。(所受的浮力、细线重力和滑轮摩擦忽略不计,当地空气密度为)
【答案】(1)小于
(2)
(3) 小于 21.8
【详解】(1)浮空艇内部充的是密度小于空气的氦气,使得自身的浮力大于重力,从而实现浮空。
(2)即将升空时,浮空艇所受浮力为
(3)[1]当重物和气球静止时,重物A在细线竖直向上的拉力、自身竖直向下的重力、地面竖直向上的支持力的作用下保持平衡,根据力的平衡条件可知,地面对的支持力小于的重力。
[2]气球受重力、拉力和浮力,气球的重力为
气球所受浮力为
则若要使气球下降,处的拉力至少为
15.(24-25八年级下·湖南长沙·期末)有A、B两个正方体物块,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面,则A受到的浮力是_______N;A的密度是________kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是______kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 10 0.4×103 1.5
【详解】[1][2]甲图中A漂浮受到的浮力与其重力相等,则浮力为
此时物体A排开液体的体积为
已知物体A有五分之三体积露出水面,则物体A的体积为
A的密度是
[3]乙图中物体A完全浸没,此时物体A受到的浮力为
A、B整体分析可知,A受到的浮力等于A、B两物体的总重力,则B物体的重力为
则物块B的质量是
三、实验题
16.(25-26八年级下·重庆·期中)在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时,小欣进行了如图所示的实验。
(1)你认为最合理的实验顺序应是________;
(2)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小______(选填“大于”、“小于”或“等于”)它排开水所受的重力;按最合理的顺序,若空桶内原本装有少量水,则测出的______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。本实验______(选填“能”或“不能”)全面验证“阿基米德原理”。
(3)若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”,实验过程中不需要弹簧测力计的是图______(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)所示步骤。
(4)实验完成后,小欣对实验装置进行了改进,如图所示,力传感器A上端固定在水平杆上,下端通过细线与正方体E()相连,水平升降台上放有溢水杯C和力传感器B,小桶D(不计质量)放在力传感器B上,溢水杯C中的水面刚好与溢水口齐平。
①水平升降台匀速上升,当时,正方体E刚好接触水面,之后排开的水全部流入小桶D中,力传感器A的示数变化量______(选填“大于”、“小于”或“等于”)力传感器B的示数变化量,从而验证了阿基米德原理。在这个过程中溢水杯对升降台的压力______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
②当时,正方体E刚好浸没,再过一段时间后,发现力传感器A的示数比正方体E刚好浸没时大,则原因可能是_______________。
【答案】(1)丁甲乙丙
(2) 等于 不变 不能
(3)乙
(4) 等于 不变 E吸水
【详解】(1)实验要先测量出实心合金块的重力和空桶的重力,之后再将合金块浸入溢水杯中收集排开的水,最后测量桶和排开水的总重力,因此合理顺序为丁甲乙丙。
(2)根据实验数据浮力为
排开水的重力
因此浸在水中的物体所受浮力等于排开水的重力;若空桶原本有少量水,测空桶重力时已经将原有水的重力计入空桶重力
原有水的重力被抵消,因此测出的不变;本次实验只验证了浸没在水中的下沉物体的情况,没有验证其他情况,因此不能全面验证阿基米德原理。
(3)漂浮的物体浮力等于自身重力,不需要用弹簧测力计拉着物体浸没在液体中测量拉力,因此不需要弹簧测力计的是乙步骤。
(4)力传感器A的示数
因此示数变化量,力传感器B的示数变化量等于排开水的重力,根据阿基米德原理,因此两者变化量相等;溢水杯中,放入物体后,物体对水的压力大小等于浮力,浮力等于溢出的水的重力,溢出的水流出后,溢水杯总重力不变,因此溢水杯对升降台的压力不变。
力传感器A的示数,示数变大说明浮力减小,若E具有吸水性,E的总重力会变大,但E的体积基本不变,所以基本不变,因此A示数变大。
17.(25-26八年级下·福建福州·期中)物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
实验一:探究浮力与哪些因素有关,装置如图所示。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(2)观察A、B、C、D四幅图,可得出金属块受到的浮力大小与______有关;
(3)分析D、E步骤,同学发现:物体浸没在不同密度的液体中之后,测力计的读数不同,因此弹簧测力计示数的大小可间接反映液体密度的大小。当弹簧测力计的示数为3N时,物体是浸没在密度为的水中,可将3N的刻度处对应标上;同理,在3.2N刻度线处标上酒精的密度值。若把物体浸没在某种液体中时,弹簧测力计示数为2.8N,则在2.8N的刻度处对应标上此时浸入液体的密度为______。(g取)
实验二:探究浮力的大小,装置如图所示。
(4)按照④②①③的顺序进行实验,当实验中的测量结果(弹簧测力计的示数)满足______的关系式时,说明阿基米德原理成立。
(5)按照以上顺序实验,若排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因______(写出一条即可)。
(6)另一兴趣小组设计了如图所示的实验装置。其中A、B为两个规格相同的力传感器,C是可升降平台。
①将溢水杯装满水,力传感器A下悬挂一金属块。
②旋转C旋钮提升平台,使重物缓慢浸入溢水杯中,观察到力传感器A的示数逐渐______(选填“增大”或“减小”)。若力传感器A的示数变化量为,力传感器B的示数变化量为,则大小关系是______(选填“>”“<”或“=”)。
(7)继续实验,若将重物浸没在装满煤油的溢水杯中,发现力传感器A的示数变化情况跟刚才浸没在水中时不同,换用煤油再次实验的目的是______。
(8)该实验装置的优点是______(选填下列字母序号)。
A.弹簧测力计A的示数就是重物所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
【答案】(1)
(2)排开液体的体积
(3)
(4)
(5)放入金属块前,溢水杯未盛满水
(6) 减小 =
(7)得到普遍规律,避免偶然性
(8)B
【详解】(1)由图A可知,物体受到的重力
由图D可知,物体浸没在水中,物体受到的浮力
(2)观察A、B、C、D四幅图,发现物体浸入水中体积不同,测力计的示数也不一样,即物体所受浮力不同,可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)由图D可知,物体的体积等于排开液体的体积,物体的体积
若把物体浸没在某种液体中时,物体受到的浮力
此液体的密度
(4)由图①②可知金属块受到的浮力
由图③④可知金属块排开液体的重力
若实验中的测量结果,满足的关系式时,浮力的大小等于物体排开液体所受重力,说明阿基米德原理成立。
(5)如果溢水杯中的水未达到溢水口,被物体排开的水没有全部流进小桶,导致小桶内排开水的重力偏小,明显小于所受的浮力,故造成这种结果的原因可能是放入金属块前,溢水杯未盛满水。
(6)金属块逐渐进入水中,受到的浮力逐渐增大,金属块的重力不变,传感器的示数,则观察到力传感器的示数逐渐减小。
力传感器的示数变化量为,力传感器的示数变化量为,由阿基米德原理可知,大小关系是
(7)只用水做实验,可能存在偶然性,换用煤油再次实验,目的是得到普遍规律,避免偶然性。
(8)A.由称重法可知,弹簧测力计的示数等于物体的重力减去受到的浮力,故A不符合题意;
B.实验器材生活化,能同步观察测力计、示数的变化,从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故B符合题意。
故选B。
四、计算题
18.(25-26八年级下·湖北鄂州·期中)截至2026年3月30日,关于095型攻击核潜艇的公开信息仍以卫星影像与外媒分析为主,官方尚未正式披露细节。2026年2月中旬,法国《海军新闻》、美国《海军新闻》等媒体依据卫星照片称,095首艇已在葫芦岛造船厂下水(图片由AI制作)。卫星测算显示,095艇长约110-115米、艇宽12-13米,水上排水量(漂浮时排开水的质量)为8000吨,水下排水量(浸没时排开水的质量)为9000吨,估计最大潜深500m。()
(1)该潜艇处在400m深度时,受到的压强是多少?
(2)该潜艇处在400m深度时,外壳1cm2的面积上受到海水的压力是多少?
(3)该潜艇在水面漂浮时,重力是多少?
(4)该潜艇的体积是多少?
【答案】(1) (2) (3) (4)
【详解】(1)潜艇处在400m深度时,受到的压强
(2)外壳的面积上受到海水的压力
(3)在水面漂浮时,浮力等于重力,即
则在水面漂浮时,核潜艇的重力
(4)水下浸没时,排开水的质量等于水下排水量
潜艇的体积等于潜艇完全浸没时排开水的体积,即
19.(25-26八年级下·安徽·期中)厦金大桥是正在建设连接厦门和金门岛的一座跨海大桥。建设桥梁的过程中,要向海水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从海面被匀速吊入海水中,在沉入过程中,其下表面到海面的距离h逐渐增大,构件所受浮力、钢绳拉力随h的变化如图乙所示()。求:
(1)构件受到的最大浮力是多大?
(2)构件完全不在水中时,钢绳的拉力是多大?
(3)构件的密度是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图乙可知,当后,浮力和拉力不再变化,说明此时正方体构件刚好完全浸没,因此构件边长。构件体积
浸入过程中,浮力随排开体积增大而增大,完全浸没后浮力不变,因此上升图线为浮力,下降图线为拉力,构件完全浸没时排开海水体积
此时浮力最大,由阿基米德原理可得,构件受到的最大浮力
(2)构件匀速下沉,受力平衡,由图乙得完全浸没时钢绳拉力 ,构件重力满足
构件完全不在水中时,浮力为0,匀速吊起时拉力等于重力,因此拉力
(3)根据重力公式,变形得构件密度
20.(25-26八年级下·重庆·期中)如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
【答案】(1)
(2)
;
(3)应向外排水,
【详解】(1)由题意得,储水浮舱排开海水的体积
根据阿基米德原理,储水浮舱受到的浮力
浮力方向竖直向上,作用点画在储水浮舱重心处,据此作图。
(2)将储水浮舱和网箱视为整体,总排开海水体积为
整体受到的总浮力
整体静止,根据力的平衡条件,向上的总浮力等于向下的总重力与缆绳总拉力之和,即 , 因此缆绳总拉力
(3)整个浮舱完全浸没后,整体总排开海水体积
此时整体的总浮力
整体受力平衡,满足 ,其中
代入数据得
,说明总重力,需要减少
因此储水浮舱应向外排水,排出水的重力为
五、综合题
21.(25-26八年级下·四川成都·期中)学习了跨学科实践《潜艇》后,小华同学了解到如图甲所示是某核潜艇,下潜深度可达到350m,完全下潜到海面下的排水量为,已知:,g取10N/kg。不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成
B.核潜艇是通过改变自身体积实现浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下,潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,此时海水密度突然变小,将会给核潜艇带来安全隐患,为确保安全,应立即采取的措施是______。
(3)核潜艇所受的海水阻力与航速的平方的关系如图乙所示,当核潜艇航速为8m/s时,核潜艇所受的海水阻力为______N。
(4)核潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为,此时核潜艇的总重力是______N。
【答案】(1)D
(2)从水舱中向外排水
(3)
(4)
【详解】(1)A.核潜艇在水下需要承担较大的压强,所以潜水艇的外壳用硬度大的特种钢材制成的,故A错误;
B.核潜艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,故B错误;
C.核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不相同,由可知,所受的浮力不相等,故C错误;
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度减小,由可知,所受的浮力变小,故D正确。
故选D。
(2)因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮。
(3)由图乙可知,当航速的平方为100m2/s2时,核潜艇受到的阻力,当核潜艇航速为6m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为
(4)完全下潜到海面下后的浮力为
则根据阿基米德原理可知
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积
由可知,此时潜艇的总重量
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