2026年北师大版中考物理三轮专题复习:密度、压强和浮力综合(一)
2026-06-24
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摘要:
**基本信息**
聚焦密度、压强和浮力综合应用,通过原理融合与场景建模实现专项突破,强化科学思维与问题解决能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|选择填空|15题|公式串联法(ρ=m/V+p=ρgh+F浮=ρ液gV排)、状态分析法(浮沉条件判断)|从单一公式应用到多原理综合推导,构建"密度-压强-浮力"逻辑链|
|实验探究|3题|控制变量法、图像分析法、误差评估|基于实验数据推导规律,培养科学探究与证据分析能力|
|计算综合|5题|受力平衡模型、整体隔离法、工程场景迁移|从静态平衡到动态变化,衔接实际应用,提升物理观念与社会责任|
内容正文:
2026年北师大版中考物理三轮专题复习:密度、压强和浮力综合(一)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的烧杯,分别盛有甲、乙两种不同的液体,图示是甲、乙两种液体的压强与深度的关系图像。将A、B两个体积相等的实心物体分别放入甲、乙两种液体中,两物体静止时,两容器液面相平。下列判断错误的是( )
A.甲、乙两液体的密度: B.A、B两物体受到的浮力:
C.A、B两物体的密度: D.甲、乙两烧杯对桌面的压力:
2.如图所示,关于物体浮沉条件的应用,下列说法正确的是( )
A.甲图:良种在盐水中沉底,良种的密度大于盐水的密度
B.乙图:潜水艇在海面下匀速下潜,受到的浮力变小
C.丙图:轮船从长江驶入海洋的过程中,受到的浮力变大
D.丁图:飞艇利用内部气体密度大于空气密度来实现升空
3.在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图所示,其中甲图中物体浸入水中体积为总体积的。下列说法正确的是( )A.对比甲、乙两图可以探究浮力大小与物体浸入液体中深度的关系B.乙图中手对弹簧测力计的拉力比丙图中手对弹簧测力计的拉力小0.2N
C.丙图中盐水的密度约为1.14g/cm3
D.测力计拉着物体从甲图中位置向下运动,直至示数为0,烧杯对桌面的压力先变大后不变
4.如图所示是我国自主研发的055型驱逐舰,舰长183米、宽20米,满载排水量12000 t,吃水深度为6.6 m。(,)关于该驱逐舰,下列分析正确的是( )
A.驱逐舰满载时舰底受到海水的压强为
B.驱逐舰满载时受到的浮力为
C.舰载直升机飞离后,驱逐舰会上浮一些
D.舰载直升机飞离后,驱逐舰舰底受到海水的压强不变
5.盛有适量水的柱形容器静止于水平桌面上,先把质量与碗相等的土豆放置于碗中,并将其放入柱形容器的水中处于漂浮状态如图甲所示;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底、碗处于漂浮状态如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.乙图中水对碗的浮力小于水对土豆的浮力
B.甲图容器对地面的压强大于乙图容器对地面的压强
C.土豆沉底后,水对碗减少的浮力等于乙图中水对土豆的浮力
D.甲图容器中的水对容器底部的压力大于乙图容器中的水对容器底部的压力
6.小南设计了如图甲所示高度足够高的自动冲水模拟水箱,水箱底面积为200 cm2(含出水口),箱内有边长为10 cm的正方体浮体A和底面积为20 cm2的长方体盖板B,A、B之间用细线相连,当A刚浸没时拉开B实现自动冲水。现水箱内装有360 g的水,若继续向水箱中缓慢加水,水的深度h与加水的质量m之间的关系如图乙所示。(忽略细线的质量、体积及A、B的形变且ρA<ρ水<ρB)下列说法正确的是 ( )
A.浮体A的质量为420 g
B.盖板B的质量为640 g
C.细线刚拉直时箱内水的质量为2760 g
D.水箱底所受水的最大压强为2000 Pa
7.如图所示,有三个实心小球甲、乙、丙,甲球能漂浮在水面上,乙球能在水中悬浮,丙球能在水中下沉。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,液体对容器底部的压强变大
B.只将小球乙从盒中取出放入水中后,液体对容器底部的压力变小
C.只将小球丙从盒中取出放入水中后,液体对容器底部的压强变小
D.将甲、乙、丙三球同时放入水中后,液体对容器底部的压力不变
8.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体实心物块分别放入各容器内,待物块静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
①物块受到的浮力大小关系为
②三个物块的密度大小关系为
③容器对桌面的压强大小关系为
④容器底部受到水的压力大小关系为
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有①④正确 D.只有②④正确
9.科技小组设计了一款智能饮水机模型,可以自动控制注水。水箱结构如图所示,柱形水箱底部中心竖直固定一根直的轻质细杆,细杆顶端安装一个力传感器,传感器上方固定一个实心浮子,传感器可以检测细杆受到浮子对它沿竖直方向的力,传感器显示的数值表示力的大小,正负表示力的方向。设计要求使用过程中,当传感器显示+0.3 N时开始注水,当传感器显示-0.8N时停止注水。已知水箱的底面积,细杆高度,浮子底面积、高度、密度,细杆、传感器的质量和体积均忽略不计,g取10 N/kg。下列说法正确的是( )
A.使用前水箱中无水时,传感器示数显示的是-1N
B.当传感器显示+0.3N时,水对水箱底的压强为350Pa
C.使用过程中从停止注水到下次开始注水,能用的水的体积为1100cm3
D.若浮子的材料和高度不变,将浮子底面积变为16 cm2,则开始注水时水的深度会减小,停止注水时水的深度会增大
10.如图甲所示,边长为10 cm的实心正方体物体漂浮在装有一定质量水的圆柱形薄壁容器中。打开阀门放水,容器中剩余水的质量m与剩余水的深度h变化关系图像如图乙所示。忽略物体吸水。水的密度为,g取10 N/kg。下列说法正确的是( )
A.当h为20 cm时,水对物体底部的压强为2000 Pa
B.容器的底面积为400 cm2
C.h0的值为8
D.物体的密度为
二、填空题
11.小丁使用如图所示的装置探究液体内部压强的特点。这个容器__________(选填“是”或“不是”)连通器。容器的左右两侧分别倒入a、b两种液体,当两侧液体静止时橡皮膜不发生形变,由此判断液体a的密度__________(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b的密度。将一个物体放在液体a中,静止时悬浮,若将其放在液体b中,则该物体静止时处于__________状态(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。
12.把重,密度为 的实心物体投入水中。当物体静止在水中时,物体处于________(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态,物体所受浮力为________,排开水的体积是________。(,取)
13.如图甲所示,容器底面积为,一根细线下吊着物体,容器开始是空的,现在往容器中以的恒定速度注水,绳子的拉力随注水时间变化如图乙所示,物体的质量为________g,物体的密度为________。
14.科技助力新农业发展,图1的漂浮育苗盘可节省育苗用地。小严将边长10cm的正方体空心浮箱A与底面积、高2cm、密度为的柱形物体B用细线连接,AB叠放在重9N、底面积的薄壁柱形容器中央。缓慢向容器中注水,A始终竖立,当注水至13cm时细线刚好伸直,如图2甲所示,此时B受到的浮力为______N。小严向浮箱中加0.2kg泥土,浮箱未沉;继续向容器中注水,整个过程中A所受浮力F与水的深度h的关系,如图2乙所示。当注水至15cm时,容器对水平桌面的压强为______Pa。
15.小明设计了如图所示的装置测量物体的密度:往容器中缓慢加水,当物体的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为4 N;继续往容器中加水,当物体完全浸没时,拉力传感器的示数为12 N。若水的密度为,则物体的密度为________;若将细线剪断,当物体静止时排开水的体积为________。
三、实验题
16.某实验小组的同学利用一底面积为的不吸水物体探究“浮力大小与哪些因素有关”,步骤如图所示。
(1)请在B步骤中画出物体受到的浮力示意图;
(2)B步骤中物体底部受到的液体压强为__________Pa,由A、B、C三个步骤可以得出浮力的大小与__________有关;
(3)小一对A、B、C、D四个步骤进行了观察研究,能正确反映弹簧测力计的示数F和金属块下表面在水中的深度关系的图像是如图中__________;
A.B.C. D.
(4)根据D和E两个步骤所测数据可以计算出浓盐水的密度为__________,若在进行E步骤时物体触底,则会导致浓盐水密度的测量值__________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(5)完成了上述的探究后,某同学想利用分度值为1mm的刻度尺和一个不吸液体底面积为50cm2的长方体木块测出浓盐水的密度,下面是该同学的测量过程。
①如图F,用刻度尺测出木块竖直漂浮时没入盐水的深度为;
②如图G,用刻度尺测出木块竖直漂浮时没入水的深度为;
则浓盐水的密度______(用、和表示);
(6)比较第(5)问和第(4)问中测盐水密度的方法,请你就其中一种方法指出它的优点______________。
17.在探究影响浮力大小的因素时,某小组同学作出了以下猜想:
猜想一:可能与物体浸在液体中的深度有关;
猜想二:可能与物体浸在液体中的体积有关;
猜想三:可能与液体的密度有关;
小组同学设计了以下探究过程:
选择器材:力传感器、完全相同的四个长方体磁力块、足够深的清水和盐水、细绳。
探究步骤:
分析论证:
(1)小华分析①②③次测量数据发现:磁力块在液体中深度越深时,受到的浮力越大。小米认为小华的分析中有浸在液体中的深度和浸在液体中的体积两个变量,结论不可靠。并提出可以分析①③⑤次或_______(填序号)三次测量数据得出:浸在同种液体的物体所受浮力大小与物体浸在液体中的深度无关;
(2)再次分析①②③次或①④⑤次测量数据,均可得出浸在同种液体的物体所受浮力大小与物体浸在液体中的体积有关;根据①⑤⑥次测量数据可知:物体浸在液体中的体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力_______;
(3)小华在整理实验器材时,发现有一磁力块在实验中有少量水渗入内部。渗水后测量得出的浮力比实际值偏_______。
18.小南参与学校“实验创新工作坊”活动时,观察到鱼缸中的鱼无需摆动鱼鳍,仅靠鱼鳔膨胀、收缩改变体积,就能自主上浮、下沉。为探究浮力大小的影响因素,他选用生活中常见材料制成甲、乙、丙三个物体,结合清水与盐水完成实验,实验现象及弹簧测力计示数如下:(已知物块甲、乙重力相同,体积不同;物块乙、丙体积相同、密度不同
【实验探究】
(1)鱼通过鱼鳔改变体积实现浮沉,据此猜想:浮力大小与__________有关。本实验探究多个因素对浮力的影响,必须采用__________法。
(2)通过比较图B中的序号__________,可得出结论:排开液体的体积一定时,液体密度越大,浮力越大。
(3)实验中,若物体不慎接触烧杯底部,测得的浮力将会__________(选“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)利用物体甲的实验数据,可计算出实心甲物体的密度为__________kg/m3;结合清水、盐水两组实验数据,可算出盐水密度为__________kg/m3。
【拓展应用】
(5)小南受实验启发,结合重庆长江水下清淤的真实工程场景开展创新实践:工程中常用浮筒+沉块组合(如图C潜水浮袋原理),完成水下重物打捞。
①若制作与乙物体体积相同的空心浮筒,投入长江水中静止后会漂浮;将同体积某重物沉块完全浸没时,受到的浮力为4 N。
②工程师选用空心浮筒而非实心沉块辅助打捞,请结合浮沉条件与受力分析,从工程实践角度说明其核心优势:_____;
③若打捞该重物时,将该空心浮筒与重物绑定后恰好悬浮在江水中,不计浮筒自重,该重物的重力为_____。
四、计算题
19.如图所示是某大学研究所研制的一款水下机器人,操作者可以通过三种方式控制其在水中浮沉。第一种是利用机器人内部水舱充放水,其水舱的容积为;第二种是利用弹射气囊,每个气囊弹射出膨胀后的体积为,气囊的质量很小可忽略不计;第三种是利用底部安装的推进器提供竖直向上的推力,推力的大小可以在0~40N之间调节。已知内部水舱没有充水时机器人的质量为10kg,它的总体积为,且在水中浮沉时体积不变。g取,水的密度为。求:
(1)当机器人下潜到300m深处时受到水的压强是多大?
(2)当机器人水舱充满水且没有弹射出气囊,浸没在水中悬停时,底部推进器提供竖直向上的推力的大小是多大?
(3)深处水底有一个未与水底紧密接触的物体,重110N,体积为,需利用机器人潜入水中进行打捞,当机器人的机械臂抓紧被打捞物体后,操作员将水舱中的水完全排出后,开始调节底部推进器的推力,请计算分析要水中机器人拉动物体在水中上浮,底部推进器的推力是否需要调至最大?若调至最大机器人还未上浮,至少需要弹射出几个气囊?
20.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处缓慢下放物块,直至浸没于水中并继续缓慢下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。求:
(1)物块完全浸没在水中受到的浮力是多少?
(2)物块体积是多少?
(3)物块的密度是多少?
(4)若容器底面积,物体从刚接触水面到完全浸没时,水对容器底部的压强变化量是多少?
21.如图所示,是某型号水下机器人。该机器人可以通过三种方式控制浮沉,第一种是机器人内部水舱充放水,水舱的容积为;第二种是利用推进器提供竖直向上的推力,可以在0~30 N之间调节;第三种是在机器人外部加装不同数量的浮块,每个浮块质量均为0.4 kg,体积均为。已知该机器人水舱未充水时的质量为9.5 kg,未装浮块时,机器人的总体积(含机械臂)为不变。(g取10 N/kg,)求:
(1)150 m深处水的压强;
(2)当机器人未加浮块、水舱充满水浸没在水中悬停时,的大小;
(3)深处水底有一物体(未与水底紧密接触),其密度均匀且为,体积为,需机器人潜入水中用机械臂抓住物体打捞上来,为确保打捞顺利进行,机器人下水前需制定好能让机器人抓住物体上浮的方案,在调到20 N和水舱中水排空的情况下,在机器人外部至少加装几个浮块才能成功打捞物体实现上浮。请你通过计算说明。
五、综合题
22.轮船、载人潜水器和潜艇都是人类探索海洋的装置。
(1)如图所示,明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”船队,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。当船满载货物与空载时相比,所受浮力______(选填“变大”“不变”或“变小”),若其载重量为3000吨,所受浮力大小为______。(取)
(2)根据图(b)中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:印度洋海水密度______北大西洋海水密度(选填“大于”、“等于”或“小于”),同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,它所受浮力______(选填“变大”、“不变”或“变小”),船体将______(选填“上浮”或“下沉”)。
(3)潜水器能通过注水和排水方式改变水舱内海水的重力,从而在海中实现上浮、下潜和保持既不上浮也不下潜的状态,其结构示意图如图所示。
①浸没在水中的物体,当______G(选填“大于”“小于”或“等于”),物体下沉。
②若潜水器从海水密度较小的海域潜入到密度较大的海域过程中,为了能保持既不上浮也不下沉的运动。现有两种方案可供选择:
A.在潜水器水舱内注入海水 B.将海水从潜水器水舱排出
应该选择的方案是______(选择“A”或“B”)请结合浮力知识,说明你选择的理由:______
③潜水器从水面以上开始下潜,逐渐下潜到水面下一定深度。这一过程中,潜水器所受浮力与浸入深度的关系图像正确的是( )
23.如图甲,永州零陵霞客浮桥始自元代,古以木船联排、铁链固锁,铺板成桥,既可随水位起伏浮沉,汛期又能拆分避险、保障通航安全。跨学科实践小组考察浮桥后自制了一艘小船进行如下一系列研究。(,)
吃水深度/cm
2.5(空载)
3.0
3.5
4.0
4.5(安全极限)
排水体积/cm³
50
120
350
600
850
(1)如图甲,浮桥空载时,当水位上涨时浮桥排开水的体积__________(选填“变大”“不变”或“变小”,忽略铁链对船的作用力)。
(2)如图乙,跨学科实践小组自制了一艘小船,用溢水杯和刻度尺测出它的吃水深度与排水体积的关系如图表,求小船最多可装载多重的物体。
(3)如图丙,同学们用一根质量为钢棒把两只小船固定在一起,并用两个完全相同的实心小球增加小船的稳定性,他们把两个小球分别放入两只小船内,发现小船的吃水深度为,把两个小球分别用细线系在两只船的船底让它们浸没于水中,发现小船的吃水深度较两个相同的小球分别放入两只小船内时变化了,求小球的密度。
试卷第1页,共3页
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《2026年北师大版中考物理三轮专题复习:密度、压强和浮力综合(一)》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
A
C
C
D
C
C
B
D
C
1.B
【详解】A.由图像可知,液体深度相同时,乙液体的压强大于甲液体的压强,由可知,乙液体的密度大于甲液体的密度,即,故A正确;
BC.A漂浮,,B悬浮,,由可得;A、B两个物体的体积相等,由可知,,则。由物体漂浮和悬浮时浮力与物体的重力相等可知,A、B两物体受到的浮力,故B错误,C正确;
D.漂浮和悬浮时,物体受到的浮力都等于物体排开液体的重力,把物体的重力等换成排开液体的重力,两物体静止时,两容器液面相平,则乙液体受到的重力较大,烧杯完全相同,则乙对桌面的压力较大,即,故D正确。
故选B。
2.A
【详解】A.根据物体浮沉条件,当物体密度大于液体密度时,物体下沉。良种在盐水中沉底,说明良种的密度大于盐水的密度,故A正确;
B.潜水艇在海面下匀速下潜时,排开海水的体积不变,海水密度不变,根据阿基米德原理,受到的浮力不变,故B错误;
C.轮船从长江驶入海洋,始终处于漂浮状态,漂浮时浮力等于自身重力,轮船重力不变,所以受到的浮力不变,故C错误;
D.飞艇升空是利用内部气体密度小于空气密度,从而使浮力大于重力实现升空,故D错误。
故选A。
3.C
【详解】A.探究浮力与浸入深度的关系,需要控制排开液体体积、液体密度相同。甲乙两图中物体排开水的体积不同,故A错误;
B.手对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数和测力计重力的和,乙图中手对弹簧测力计的拉力比丙图中手对弹簧测力计的拉力大0.2N,故B错误;
C.根据称重法和阿基米德原理有 ①
②
联立解得,。
丙图完全浸没盐水中
,即,故C正确;
D.将烧杯、水、物体看作整体,烧杯对桌面的压力,测力计拉着物体从甲图中位置向下运动时:①未完全浸没时,V排增大,浮力增大,F拉减小,压力增大;②完全浸没后到接触烧杯底前,V排不变,F拉不变,压力不变;③接触烧杯底后F拉继续减小,压力继续增大,直到后压力才不变。 因此整个过程压力是:先变大→再不变→再变大→后不变,故D错误。
故选C。
4.C
【详解】A.舰底受到海水的压强
故A错误;
B.满载时受到的浮力
故B错误;
C.驱逐舰始终漂浮,漂浮时浮力等于自身总重力。舰载直升机飞离后,驱逐舰总重力减小,因此受到的浮力减小;根据阿基米德原理,、不变,浮力减小则排开海水的体积减小,因此驱逐舰会上浮一些,故C正确;
D.舰载直升机飞离后,驱逐舰上浮,舰底所处的海水深度减小,根据,、不变,减小,则舰底受到的海水压强减小,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】A.因为碗和土豆的质量相等,则它们的重力相等,由物体沉浮条件可知,乙图中碗漂浮,则水对碗的浮力,;土豆沉底,浮力小于重力,则,故A错误;
B.由于容器对桌面的压力等于容器的总重力,所以容器对桌面的压力不变,由知容器对桌面的压强不变,故B错误;
C.因为碗和土豆的质量相等,则它们的重力相等,由物体沉浮条件可知,水对碗减少的浮力,而乙中土豆沉底,则,所以水对碗减少的浮力大于乙图中水对土豆的浮力,故C错误;
D.在甲图中,土豆和碗整体受到的浮力为,在乙图中,土豆和碗整体受到的浮力为,由可知,土豆和碗整体排开水的体积减小,水面下降,由可知水对容器底部压强的变小,容器底面积不变,故压力减小,故D正确。
故选D。
6.C
【分析】由图可知,B是具有一定高度的物体,初始时有水,但水还未接触A。随着水的不断增加,A的情况为:①开始加水,浮力小于重力,保持静止;②继续加水,浮力等于重力,开始漂浮,并开始拉动细线向上;③继续加水,细线绷直,此时A仍然漂浮;④继续加水,浮力大于重力,直至A完全浸没;⑤A恰好完全浸没时,A拉到B,水从出水口流出。分别根据各个状态可得出此时水的深度和A浸入水中的深度,据此计算A的质量,通过恰好浸没时细线受力平衡得出A和B的受力情况,根据平衡力大小相等列出方程即可得出B的质量。
【详解】A.初始时水箱内装有360g的水,水的体积为
由图甲和图乙可知,之间加水时水深变化速度一定,说明加水是在A的周围加水。即初始时水的深度等于B的高度,为
此时浮体A还未受到浮力,加水至浮体A恰好漂浮时,浮力等于重力,此时A浸入深度
浮体A受到的浮力
则浮体A的质量为
故A错误;
B.由图乙可知,细线刚好拉直时,此时水的深度为16cm,故细线的长度等于总深度减去初始水深和浮体A浸入水中的深度,即
继续加水至A完全浸没时,B的上表面到水面的距离为细线长度与A的高度之和,即
此时A受到的浮力
绳子对A的拉力大小与A受到浮力和A的重力的合力大小相等,即①
对B受力分析,刚好拉开时B处于平衡状态,绳子对B的拉力与B的重力和B受到水的压力的合力大小相等,即②
绳子受力平衡,绳子对A的拉力大小等于绳子对B的拉力,故联立①②得
代入数据可解得,故B错误;
C.细线刚拉直时总水深,水中有B和处于漂浮的A,则水的体积为
因此细线刚拉直时箱内水的质量为
故C正确;
D.加水至A完全浸没时,B到水面的距离为20cm,则水的总深度为
则水箱底所受水的最大压强为
故D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.只将甲球取出放入水中: 甲球漂浮,,此时总浮力和原来相等。 根据,不变,水面高度不变,由可知,液体对容器底部的压强不变,故A错误;
B.只将乙球取出放入水中: 乙球悬浮,,此时总浮力和原来相等。不变,水面高度不变,由可知,液体对容器底部的压力不变。故B错误;
C.只将丙球取出放入水中: 丙球下沉,,取出后铁盒仍漂浮,总浮力
总浮力减小,减小,水面下降,由可知,液体对容器底部的压强变小。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,由可知,液体对容器底部的压力变小。故D错误。
故选C。
8.B
【详解】由题知道,A、B、C三个正方体的体积相同;
①由图可知,三个正方体排开水的体积关系为,由可知,浮力的大小关系为,故①错误;
②由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件知道,,,由于,所以;由于正方体A、B、C的体积相同,由可知,物体密度的大小关系,故②正确;
③由④中推导可知容器底部受到水的压力大小相同,三个容器对桌面的压力等于水的压力和容器重力的和,由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力相等,由可知,容器对桌面的压强大小相等,故③正确;
④由图可知,三个容器内水面高度相同,由可知,容器底部受到水的压强相等,三个容器的底面积相同,由可知,容器底部受到水的压力大小相同,故④错误。
综上,只有②③正确,故选B。
9.D
【详解】A.浮子的质量
浮子的重力
水箱无水时,浮子向下压传感器,因此传感器示数应为+1N,故A错误。
B.当传感器示数为+0.3N时,对浮子受力分析,可得浮子受到的浮力
由可得,浮子排开的水的体积为
浮子浸入水中的高度
则水箱中水的深度
根据,可知水对水箱底的压强,故B错误;
C.停止注水时,对浮子受力分析,可知浮子所受的浮力
浮子排开水的体积
浮子浸入水中的高度
水箱中水的深度
能用的水的体积,故C错误;
D.开始注水时,有,即
整理得
浮子底面积减小了,减小,则水的深度减小,停止注水时,有,即
浮子底面积减小了,增大,则水的深度增大,故D正确。
故选D。
10.C
【详解】AC.由图乙可知,当时,斜率较小,物体沉在容器底;当h ≥ h0时,斜率较大,物体漂浮。故当时,物体的底面刚好碰到容器底,此时水对物体底部的压强为,则物体漂浮时浸入水的深度为
当深度为时,物体漂浮,水对物体底部的压强为,故A错误,C正确;
B.当时,物体漂浮不接触容器底,排开水的体积不变,放出的水的质量为
根据两个点和得容器的底面积为,故B错误;
D.物体漂浮时,物体的重力等于它所受到的浮力,即
则物体的密度为,故D错误。
故选C。
11. 不是 大于 沉底
【详解】这个容器中间有隔板和橡皮膜,左右两侧液体不能自由连通,不是连通器;
橡皮膜不发生形变,说明左右两侧液体对橡皮膜的压强相等,由图可知液体a到橡皮膜的深度小于液体b到橡皮膜的深度,根据可知液体a的密度大于液体b的密度;
物体在液体a中悬浮,说明物体密度等于液体a的密度;由于液体b的密度小于液体a的密度,所以物体放入液体b中会沉底。
12. 漂浮 10
【详解】根据物体浮沉条件,当实心物体密度小于液体密度时,物体静止后漂浮。,因此物体静止时处于漂浮状态;
漂浮物体所受浮力等于自身重力,因此
根据阿基米德原理,变形得
13. 240
【详解】[1]由图乙可知,在开始注水前,物体静止,处于平衡状态,绳子的拉力为2.4N,此时对物体进行受力分析,物体受到拉力与重力,且G=F拉,所以物体的重力为2.4N,根据G=mg可得物体的质量为
[2] 由[1]可知,物体的质量为m=0.24kg,由图乙可知,7min后,拉力不再改变,说明7min时,液面达到了物体的上表面,物体刚好处于浸没状态,此时对物体进行受力分析,物体受到拉力、重力与浮力,且G=F浮+F拉,所以可得物体所受浮力为F浮=G-F拉=2.4N-0.4N=2N
根据可得,物体的体积,即此时物体排开液体的体积为
根据,可得物体的密度为
14. /
【详解】[1]B的体积为
如图2甲所示,浸没,,此时受到的浮力为
[2]由图2可知,注水至时细线刚好伸直,此时漂浮,受到的浮力为,则的重力为
当向浮箱中加泥土后继续加水直至细线再次刚好伸直时,仍恰好漂浮,浮力等于重力,则受到的浮力变化量为
则排开水的体积变化量为
则浸入水中的深度变化量为
因为,所以当注水至时,细线再次刚好伸直,细线无拉力。此时漂浮,受到的浮力为
排开水的体积为
则容器中水的体积为
则容器中水的重力为
的重力为
则当注水至时,容器对水平桌面的压力为
则容器对水平桌面的压强为
15.
【详解】对物体受力分析:物体受到向上的浮力、向下的重力、向下的拉力,平衡时满足
设物体体积为,重力为,当一半体积浸入水中时
当物体完全浸没时
联立①②,解得,物体体积,物体的密度为
物体密度小于水,剪断后漂浮,浮力等于重力
得物体静止时排开水的体积
16.(1)
(2) 120 物体排开液体的体积
(3)D
(4) 偏大
(5)
(6)第(5)问方法的优点:操作简便,无需使用弹簧测力计,避免了因物体触底或读数不准带来的误差;
/第(4)问方法的优点:原理直接,是探究和测量浮力的基本方法,适用范围更广(不要求物体漂浮)。
【详解】(1)在B步骤中,物体受到竖直向下的重力、弹簧测力计竖直向上的拉力和液体对它竖直向上的浮力 。根据图A,物体的重力,根据图B,弹簧测力计的示数
物体处于平衡状态,所以 ,因此,物体受到的浮力
所以,从物体重心画一个竖直向上的箭头,并标注为 。
(2)在B步骤中,物体上表面未浸入水中,所以上表面受到的液体压力为0。根据浮力产生的原因,浮力等于物体下表面受到的向上的压力,即
物体的底面积
物体底部受到的液体压强
由图可知,A、B、C三个步骤,液体密度相同(都是水),但物体排开液体的体积不同( ),弹簧测力计的示数也不同,计算出的浮力也不同( , )。这表明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)在A、B、C、D四个步骤中,当金属块从接触水面开始,随着深度的增加,排开水的体积增大,根据,浮力增大。弹簧测力计的示数 ,由于不变,增大,所以减小。当金属块完全浸没后,排开水的体积不再变化,浮力保持不变,因此弹簧测力计的示数也保持不变。所以,随的变化关系是先减小后不变,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)根据D步骤,物体完全浸没在水中时受到的浮力
根据阿基米德原理可得,物体的体积
根据E步骤,物体完全浸没在浓盐水中时受到的浮力
浓盐水的密度
若在E步骤中物体触底,容器底部会给物体一个向上的支持力。此时弹簧测力计的示数 。这个示数会比不触底时小。根据公式 计算出的浮力会偏大。再根据 ,会导致计算出的浓盐水密度测量值偏大。
(5)由题可知,木块在浓盐水和水中均处于漂浮状态,所以受到的浮力都等于其自身的重力。
因此,
根据阿基米德原理,设木块底面积为
在浓盐水中
在水中
所以,
浓盐水的密度
(6)第(5)问方法的优点:操作简便,无需使用弹簧测力计,避免了因物体触底或读数不准带来的误差。
第(4)问方法的优点:原理直接,是探究和测量浮力的基本方法,适用范围更广(不要求物体漂浮)。
17.(1)①②④
(2)越大
(3)小
【详解】(1)要探究浮力大小与物体浸在液体中深度的关系,需要控制液体密度、排开液体体积相同,只改变浸在液体中深度。因此应选①②④(都在清水中,排开液体的体积相同,浸入液体的深度不同)。
(2)根据①⑤⑥次测量数据可知,磁力块排开液体体积相同,⑤是清水、⑥是盐水(盐水密度更大),测力计示数更小,由可知浮力更大,因此物体浸在液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
(3)渗水时,磁力块内部进水,相当于物体整体等效重力增加,排开外部液体的不变,真实浮力不变;测力计拉力为,计算时仍用原来的计算,代入得,所以测出的浮力比实际值偏小。
18.(1) 排开液体的体积 控制变量
(2)①④⑦/②⑤⑧/③⑥⑨
(3)偏大
(4)
(5) 空心浮筒在水中排开液体的体积大,受到浮力大于重力,且上浮时能提供向上的拉力帮助打捞重物。而实心沉块下沉,不能提供向上的拉力。
【详解】(1)鱼通过鱼鳔改变体积实现沉浮,所以猜想浮力大小与排开液体的体积有关。在探究多个因素对浮力的影响时,需要控制其他因素不变,只改变一个因素来研究其对浮力的影响,因此必须采用控制变量法。
(2)探究浮力大小与液体的密度有关,保持物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,比较①④⑦(或②⑤⑧、③⑥⑨)三次弹簧测力计的示数才能得出结论,盐水的密度较大,弹簧测力计的示数较小,由称重法可知浮力较大,物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,受到的浮力越大。
(3)实验中,若物体不慎接触烧杯底部,烧杯底部会对物体有向上的支持力,弹簧测力计示数会变小,根据,不变,变小,则测得的浮力将会偏大。
(4)由图B中①可知甲的重力为,由①④可知物体甲在水中受到的浮力
根据,物体甲完全浸没,,则
物体甲的质量
所以物体甲的密度
由①⑦可知物体甲在盐水中受到的浮力
根据,,则盐水密度
(5)工程师选用空心浮筒而非实心沉块辅助打捞,核心优势是:空心浮筒在水中排开液体的体积大,受到浮力大于重力,且上浮时能提供向上的拉力帮助打捞重物。而实心沉块下沉,不能提供向上的拉力。
重物的体积与乙相同,完全浸没时浮力为4N,即
浮筒与乙体积相同,在水中完全浸没时浮力为
空心浮筒与重物绑定后悬浮,总浮力等于总重力,不计浮筒自重,因此:
19.(1)3×106Pa
(2)30N
(3)需要调至最大;至少需要弹射出3个气囊
【详解】解:(1)由得,机器人下潜到深处时受到水的压强
(2)由、得,水舱充满水的重力
机器人的重力
由阿基米德原理得,机器人所受的浮力
当机器人浸没在水中悬停时受力平衡,
推进器提供竖直向上的推力
(3)被打捞物体所受浮力
要水中机器人拉动物体在水中上浮,需要的向上力的大小至少为:
,所以底部推进器的推力需要调至最大
需要气囊提供的浮力至少为
每个弹射出膨胀的气囊所受浮力
所以至少需要弹射出3个气囊。
20.(1)
8 N
(2)
8×10-4 m3
(3)
2.25×103 kg/m3
(4)
400 Pa
【详解】(1)由图乙可知,物块未浸入水中时,弹簧测力计的示数等于物块重力,即 ;物块完全浸没后弹簧测力计示数稳定,得 。
对浸没在水中的物块受力分析,根据称重法测浮力,物块受到的浮力为
(2)物块完全浸没时,物块体积等于排开水的体积,即 。根据阿基米德原理 得
(3)由重力公式 ,可得物块的质量
根据密度公式 ,可得物块的密度
(4)已知容器底面积 ,物块完全浸没后,排开水的体积等于物块体积,水面上升的高度 满足 ,因此
根据液体压强公式 ,水对容器底部的压强变化量为
21.(1)
(2)
(3)至少需要加装3个浮块。
【详解】(1)150m深处水的压强为
(2)机器人自身重力为
水舱充满水时,水的重力为
机器人浸没在水中,排开水的体积等于总体积,受到的浮力为
机器人悬停时受力平衡所以
故机器人悬浮时推力大小为
(3)物体重力为
物体浸没时受到的浮力
物体对机器人的拉力为
计算现有条件(水舱排空,)下机器人可提供的净升力为
还需要浮块提供的总升力:
单个浮块重力为
单个浮块浸没时的浮力为
单个浮块的净升力为
所需浮块数量为
浮块数量取整数,因此至少需要加装3个浮块。
22.(1) 变大
(2) 小于 不变 上浮
(3) 小于 A 潜水器悬浮时,潜入密度更大的海域时,浮力变大,需增大总重力才能保持平衡,因此向水舱内注入海水。 A
【详解】(1)轮船满载货物时,总重力比空载时大,轮船始终漂浮,浮力等于总重力,因此满载时所受浮力变大。
由题意可知,载重量为,所受浮力为
(2)同一轮船始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,因此浮力不变;由图可知,印度洋吃水深度更深,更大,根据,不变时,越大,越小,因此印度洋海水密度小于北大西洋海水密度;同一艘轮船从印度洋开往北大西洋,海水密度变大,不变,因此减小,船体上浮。
(3)浸没在水中的物体,根据浮沉条件,当浮力小于重力时,物体下沉。
潜水器悬浮时,从海水密度较小的海域潜入密度较大的海域,根据,变大,不变,因此变大。因此需要增加自身重力,让重力等于浮力,即向水舱内注入海水,则应该选择方案A。
潜水器从水面以上下潜的过程:未完全浸没时:随着深度增加,排开水的体积逐渐变大,根据,浮力逐渐变大;完全浸没后:深度继续增加,不再变化,因此浮力保持不变。故选A。
23.(1)不变
(2)8N
(3)/
【详解】(1)浮桥空载时漂浮,水位上涨时浮桥始终处于漂浮状态,重力G桥不变,因此浮力F浮也不变,根据阿基米德原理,ρ水不变、g不变,所以浮桥排开水的体积也不变。
(2)由表中数据可知空载时,排水体积,此时小船所受浮力等于自身重力,即
安全极限时排水体积,此时小船所受浮力
设最多可装载的物体重力为G物,则
(3)设每个小球的质量为m,体积为V。
小球放在船内时吃水深度为4.0cm,由表可知,此时单个船排水体积,两只船总排水体积为
则此时所受浮力
因为小船漂浮,所以整体的重力即小球重力G球、钢棒重力G棒和小船重力G船之和等于浮力,即
则
小球质量
当小球挂在船底的时候,由于受到浮力,分担了一部分排开水的体积,所以小船排开水的体积减小,则船的吃水深度是减小了0.5cm,此时新的吃水深度为,由表可知,此时单个船排水体积,两只船总排水体积为
此时总浮力为船受到的浮力加上两个小球受到的浮力,仍然等于整体的重力,即
则
则小球的密度
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