专题09 浮力及其应用 2026年中考物理真题(1年汇编)(全国通用01期)2026年中考物理真题分类汇编
2026-07-18
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2份
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70页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-试题汇编 |
| 知识点 | 浮力 |
| 使用场景 | 中考复习-真题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 14.85 MB |
| 发布时间 | 2026-07-18 |
| 更新时间 | 2026-07-18 |
| 作者 | xhxxhxzxxk |
| 品牌系列 | 好题汇编·中考真题分类汇编 |
| 审核时间 | 2026-07-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58865830.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以“天宫课堂”微重力环境、“奋斗者”号深潜器等科技情境为载体,通过实验探究与综合计算,系统考查浮力产生原因、阿基米德原理及浮沉条件应用,适配中考命题趋势。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|非选择题|32题|浮力定性分析、阿基米德原理实验与计算、浮沉条件应用|结合数字化实验(电子秤验证F浮=G排)、国产科技案例(“东方智慧”轮浮力计算),注重控制变量法与跨学科实践(密度计制作)|
内容正文:
专题09 浮力及其应用
考点分类
2026年中考命题解读
创新考法
考点01 浮力
侧重考查浮力产生的原因及定性分析,常结合生活情境判断浮力大小变化
结合“天宫课堂”微重力环境,对比地面与太空中的浮力现象差异
考点02 阿基米德原理
重点考查实验探究过程及F浮=G排 的定量计算,强调控制变量法的应用
利用电子秤和溢水杯设计数字化实验,实时数据采集验证原理
考点03 物体的浮沉条件及应用
综合考查密度、浮力与重力的关系,常以轮船、潜水器为载体进行动态分析
引入国产载人深潜器“奋斗者”号,分析其通过改变自身重力实现下潜上浮
考点1 浮力
1.(2026江西)在弹簧测力计下竖直悬挂一个物体,静止时测力计的示数为4.0N,把该物体浸没在水中(未触碰容器),静止时测力计的示数为2.8N。则物体在水中所受的浮力大小为_____N ,合力大小为_____N。
【答案】 1.2 0
【解析】根据称重法测浮力,竖直悬挂时弹簧测力计的示数等于物体重力,即;物体浸没在水中时,浮力
物体浸没在水中后处于静止状态,静止的物体受平衡力作用,平衡力的合力大小为0N。
2.(2026四川遂宁)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_______。
【答案】(1)①②④ (2)越大 (3)小
【解析】(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。
3.(2026四川广元)某物理兴趣小组“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验过程如图甲所示。(已知)
【实验探究】
(1)小张通过比较图a、b、c得出结论:物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度有关,同学们认为这个结论是错误的,其原因是________________________;大家进一步分析图a、d、e发现:物体所受浮力的大小还与液体的________有关。
【实践应用】
(2)同学们利用圆筒和配重自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离;
②让密度计漂浮在某液体中,测得液面到密度计底部的距离,则此液体的密度________。
【交流改进】
(3)当测量另一种液体的密度时,液面与圆筒口刚好相平,若需测量比该液体密度更小的液体密度,请你提出一条改进密度计的合理建议:________________________。
【答案】(1)未控制排开液体体积相同 密度 (2)1.1 (3)减轻密度计底部的配重(或换用长度更长、横截面积更大的圆筒)
【解析】(1)探究浮力与浸入深度的关系时,需遵循控制变量法,保持液体密度、物体排开液体的体积不变,只改变浸入深度。但b、c两次实验同时改变了浸入深度和排开体积,变量不唯一。且对比c、d可知浮力大小与浸入深度无关;
物体在d、e中均完全浸没,排开液体的体积相同,而液体密度不同,导致弹簧测力计示数不同、浮力大小不同,因此物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
(2)密度计漂浮时浮力等于自身重力,重力不变,因此密度计在水和待测液体中受到的浮力大小相等。设圆筒横截面积为,根据阿基米德原理得
在水中
在待测液体中
由,约去和,推导得
(3)根据漂浮条件,液体密度越小,排开液体的体积越大,密度计浸入液体的深度越深。当前液面与圆筒口刚好相平,说明浸入深度已达圆筒上限,若测量密度更小的液体,浸入深度会进一步增大,液体将进入圆筒,密度计无法正常工作。改进建议如下:
减轻密度计底部的配重,减小总重力,在相同液体中浸入深度变浅,预留更多深度空间;
换用长度更长的圆筒,提升最大浸入深度的上限;
换用横截面积更大的圆筒,排开液体体积相同时,浸入深度更小,避免液面超过筒口。
4.(2026上海)小华为研究“浮力大小与什么因素有关”,如图所示,做实验时,在测力计下方挂一圆柱体,将其浸在某液体中,记录测力计示数F和圆柱体下方浸入液体深度h,如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
h/cm
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
F/N
7.0
6.6
6.2
5.8
5.7
5.7
(1)根据表中数据可知:h越大,F先__________;小华分析数据后,结合实验现象,得出:物体所受浮力F浮与排开液体的体积V排成正比。
(2)小华绘制图像得出物体下表面所受液体的压力F1与物体浸入液体深度h的关系图,如图所示。则物体上表面所受液体的压力F2应是下图中的____________,请选择并说明理由。______________________
A. B. C.
(3)根据(2)的图像,求出:P=__________cm,Q=__________N。
【答案】(1)减小,后不变 (2)B 圆柱体受到的浮力等于其上下表面受到的压力差,浸没后浮力不变,则上下表面受到液体的压力差不变 (3)6.5 1.3
【解析】(1)观察表格数据,随着浸入深度h增大,弹簧测力计示数F从7.0 N逐渐减小到5.7 N,之后保持5.7 N不变,因此F先减小后不变。
(2)圆柱体浸没后,受到的浮力等于其上下表面受到液体的压力差,它受到的浮力不变,所以,它上下表面受到液体的压力差不变,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)由表可知,圆柱体未浸入液体中时,弹簧测力计示数为7.0N,故圆柱体的重力为7.0N。第5、6组数据,弹簧测力计示数不变,则圆柱体受到的浮力不变,说明圆柱体已经浸没于液体中,此时它受到的浮力为
根据(2)的图像,Q表示圆柱体上表面刚浸入液体中时,其下表面受到的压力,故
由表中数据可知,圆柱体未浸没时,浸入液体的深度每增加2.0cm,弹簧测力计示数就减小0.4N,则圆柱体受到的浮力增加0.4N。根据上面的计算,结合第4、5组数据可知,当浮力刚增大为1.3N时,其浸入液体中的深度比第4组数据时增大了0.5cm,故
5.(2026四川成都)在实验探究中,明确实验目的并理解实验方案,正确使用实验仪器,准确采集实验数据,注意操作安全,这些都是基本要求。
(1)以下四个学生必做实验中,必须测量时间的实验是________。
A.探究杠杆的平衡条件 B.测量物体运动的速度
C.测量固体和液体的密度 D.探究液体压强与哪些因素有关
(2)用弹簧测力计测力前需要调零,调零的具体操作方法:将测力计沿受力方向放置,调节________,让指针指到刻度板的零刻度线。
(3)在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中,由图可知,水对物体的浮力大小为________N。
(4)在“探究光的反射定律”实验中,为确保安全,需要注意的是________。
【答案】(1)B (2)刻度板 (3)0.8 (4)不要让激光射入眼睛(其他合理答案也可)
【解析】(1)测量物体运动速度的原理是,必须测量路程和时间;其余三个实验都不需要测量时间,因此选B。
(2)弹簧测力计调零时,沿受力方向放好测力计后,调节刻度板,使指针对准刻度板的零刻度线。
(3)根据称重法测浮力,得到水对物体的浮力
(4)本实验通常用激光笔作为光源,激光能量集中,直射眼睛会灼伤视网膜。因此实验需要注意不要让激光笔直射眼睛,防止损伤眼睛。
6.(2026四川凉山)学校物理兴趣小组利用实验室一些器材,完成了一系列力学实验,请完善实验内容。
(1)在探究重力的大小和质量的关系时,如图甲所示,实验过程中每次向小桶中加入50 mL的水,记录加入水的体积与桶和水的总重力绘制G-V图像如图乙所示,由图像可知小桶的重力为______N,分析数据得出结论:物体所受的重力与质量成______(选填“正比”或“反比”)。
(2)如图丙、丁所示是利用液体压强计探究液体压强与______的关系。
(3)在探究浮力的大小与液体密度的关系时,小组同学发现物体的重力超过弹簧测力计的量程,无法测量物体的重力,于是他们直接将物体分别浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计的示数如图戊、己所示,通过计算得到物体的重力为______N,分析数据得出结论:物体浸没在液体中,液体密度越大,所受的浮力______(选填“越大”“越小”或“不变”)。()
【答案】(1)0.5 正比 (2)深度 (3)6 越大
【解析】(1)当水的体积,即桶中没有水时,弹簧测力计的示数就是小桶的重力,由乙图可知,时,,因此小桶重力为。
图像是倾斜直线,说明总重力和水的体积成正比,水的质量和体积成正比,因此可得结论:物体所受重力与质量成正比。
(2)丙、丁中液体都是水(液体密度相同),橡皮膜朝向相同,只有深度不同,U形管液面高度差不同,因此探究的是液体压强与深度的关系。
(3)设物体重力为,物体体积为,根据称重法和阿基米德原理: 浸没在水中时
即 ①
浸没在煤油中时
即 ②
联立①②消去,解得 。
物体排开液体体积相同时,水的密度大于煤油密度,物体在水中受到的浮力更大,因此结论:物体浸没在液体中,液体密度越大,所受浮力越大。
考点2 阿基米德原理
1.(2026四川广安)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
【答案】C
【解析】ABC.由图乙可知,当时,斜率较小,物体沉在容器底;当时,斜率较大,物体漂浮。故当时,物体的底面刚好碰到容器底。
当,漂浮,浸入深度为h0,故①
当时,②
联立两式可得,
故当时,物体浸入深度为,水对物体底部的压强为,故AB错误,C正确;
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。
2.(2026四川达州)如图甲所示,用调好的天平测得物块的质量大小为________g,将该物块缓慢浸没在装满水的溢水杯中,静止时如图乙所示,溢出水的重力为,物块受到的拉力为________N(物块不吸水,忽略绳的体积,g取10N/kg)。
【答案】 72 0.42
【解析】由图甲可知,游码标尺的分度值为0.2g,游码的示数为2g,物块的总质量为
物块的质量,物块的重力
根据阿基米德原理得,物块排开水的重力就是物块受到的浮力,即,物块静止,处于平衡状态,受到的拉力为
3.(2026四川遂宁)如图甲所示,利用弹簧测力计将位于水槽底部的柱体以1 cm/s的恒定速度竖直提离水面。已知水槽的底面积为,弹簧测力计示数F随时间t关系图像如图乙所示。柱体由浸没到完全露出水面,水槽底部受到水的压强变化量为_______Pa,柱体的高度是_______cm。(忽略柱体带出水的影响,,g取)
【答案】 500/ 25
【解析】由图像可知,柱体浸没时受到的浮力
根据相互作用力的关系可知,柱体对水向下的压力为10N,并通过水作用在水槽的底部。则柱体由浸没到完全露出水面,水槽底部受到的压力减小,水槽底部受到水的压强变化量为
由图像可知,柱体从第40s开始露出水面,到第60s完全离开水面,移动时间为20s,则柱体上升的高度
柱体拉离水面时,容器中水面下降高度
柱体的高度
4.(2026黑龙江)小吉在学完浮力的相关知识后,想进一步了解物体所受的浮力与排开液体所受重力的大小关系,于是进行探究。
实验器材:细线、小瓶、弹簧测力计、水、溢水杯、小桶、盐
实验思路:通过受力分析和测量,比较物体在液体中沉底、悬浮和漂浮状态下,所受浮力与排开液体所受重力的大小关系。
液体
浮沉
状态
物体所受重力G/N
浮力
小桶和排开液体所受总重
小桶所受重力
排开液体所受重力
水
沉底
0.32
0.5
0.2
盐水
悬浮
0.32
0.52
0.2
浓盐水
漂浮
0.32
0.52
0.2
实验过程:
(1)如图a,用弹簧测力计测出小瓶的重力,然后将其浸没在水中。静止时,弹簧测力计的示数如图b,小瓶受到的浮力大小为________N。
(2)将重为0.2 N的小桶放在装满水的溢水杯口,再将小瓶放入溢水杯中沉入水底(图c)。与图b相比,由于液体的密度和小瓶浸在液体中的体积不变,所以浮力大小________(选填“变化”或“不变”)。用弹簧测力计测量小桶和排开水的总重力,填入表中,则排开水的重力大小为________N。
(3)小吉经过多次尝试,分别配制了恰好能使小瓶悬浮和漂浮的盐水,将其分别装满溢水杯,重复(2)的操作,测出小瓶悬浮(图d)和漂浮(图e)时小桶和排开液体的总重力,并填入表中。
实验分析:____________________。
(4)当小瓶悬浮或漂浮在盐水中时,小瓶所受浮力和重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”),所以这两次小瓶所受的浮力大小均为________N。
实验结论:________
(5)根据表中数据分析可知,物体沉底、悬浮和漂浮时,物体所受的浮力与排开液体所受重力的大小________________。
【答案】(1)0.3 (2)不变 0.3 (3)小瓶沉底时浮力等于排开水的重力,悬浮、漂浮时浮力等于排开盐水的重力,且等于自身重力 (4)平衡力 0.32 物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于物体的重力 (5)相等
【解析】(1)小瓶受到的浮力
(2)图c与图b相比,由于液体的密度和小瓶浸在液体中的体积不变,由可知,浮力大小不变;由表中第1组数据可得,排开水的重力大小
(3)小瓶悬浮时,排开盐水的重力大小为
小瓶悬浮时,排开盐水的重力和小瓶的浮力大小相等,且等于物体的重力。
小瓶漂浮时,排开盐水的重力大小为
小瓶漂浮时,排开盐水的重力和小瓶的浮力大小相等,且等于物体的重力。
小瓶沉底时浮力等于排开水的重力,悬浮、漂浮时浮力等于排开盐水的重力,且等于自身重力。
(4)当小瓶悬浮或漂浮在盐水中时,小瓶所受浮力和重力是一对平衡力,所以这两次小瓶所受的浮力大小均为0.32N。
可得结论:物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于物体的重力。
(5)由以上分析可知,物体沉底、悬浮和漂浮时,物体所受的浮力与排开液体所受重力,大小相等。
5.(2026四川凉山)2026年5月,我国建造的全球首艘2.4万箱甲醇双燃料集装箱船“东方智慧”轮正式完工,标志着我国在超大型清洁能源船舶领域取得重大突破。这艘“东方智慧”轮,总长399.9米,型宽61.3米,最多可装载24168个标准集装箱,各项性能指标都是全球同类船型的标杆。“东方智慧”轮某次匀速航行时,总重为23万吨,吃水深度为15 m,推进器功率为,阻力为总重的0.1倍。()求:
(1)船受到的浮力;
(2)船最底部受到水的压强;
(3)船航行20小时行驶的距离。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)船漂浮在海面上,受到的重力与浮力是一对平衡力,船受到的浮力
(2)船的吃水深度为,底部受到水的压强
(3)匀速航行时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,船航行过程中动力
船航行20小时推进器做功
由可得,行驶的距离
6.(2026内蒙古)物理小组研究遥控潜艇模型的浮沉情况。模型体积为,注水前模型质量为,放在水平桌面上,与桌面接触面积为。模型放在水足够深的水槽中,吸水后沉入水底,如图所示。,取。求
(1)注水前模型对水平桌面的压强;
(2)模型沉在水底受到的浮力;
(3)控制水舱向外排水,模型竖直上浮0.2 m,浮力所做的功(顶部始终未露出水面)。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)模型重力
水平桌面上,模型对桌面的压力等于模型自身重力,即压力
根据压强公式得模型对水平桌面的压强
(2)模型沉底时,排开水的体积等于模型体积,即
根据阿基米德原理得模型沉在水底受到的浮力
(3)模型上浮过程中顶部始终未露出水面,因此浮力大小保持不变,已知上浮距离,根据功的计算公式得
考点3 物体的浮沉条件及应用
1.(2026福建)如图,鹦鹉螺的壳内有多个气室,通过气室吸水或排水以控制自身的运动。悬浮的鹦鹉螺把海水吸进气室,它会( )
A.静止 B.漂浮 C.上浮 D.下沉
【答案】D
【解析】悬浮的鹦鹉螺,满足浮力等于自身总重力,即,鹦鹉螺把海水吸进气室后,总重力G增大,而鹦鹉螺整体仍浸没在海水中,排开海水的体积等于自身体积,保持不变,根据阿基米德原理可知,浮力大小不变,此时总重力大于浮力,根据物体的浮沉条件,鹦鹉螺会下沉。
故选D。
2.(2026四川遂宁)我国科技创新瞄准世界前沿,突破了一些核心技术。下列成就中蕴含的物理知识阐述正确的是( )
A.甲图:三峡五级船闸利用了连通器原理
B.乙图:福建舰上的战斗机起飞后,福建舰受到的浮力不变
C.丙图:长征18号核潜艇通过改变排开液体的体积实现上浮和下潜
D.丁图:S1500型浮空风力装置在上升和下降时所受的空气阻力方向相同
【答案】A
【解析】A.连通器定义:上端开口、底部相连通的容器,静止时液面保持相平,船闸闸室与上下游水道构成连通器,通过调节水位让船只通行,故A正确;
B.航母始终漂浮,漂浮条件,战机起飞后,舰船总重力减小,因此浮力随之减小,故B错误;
C.长征18号核潜艇体积固定,排开水的体积不变、浮力不变,依靠向水舱充排水改变自身总重力,从而实现上浮下潜,故C错误;
D.S1500型浮空风力装置在上升和下降时,其阻力始终与运动方向相反,即上升时阻力向下,下降时阻力向上,两次所受空气阻力方向不同,故D错误。
故选A。
3.(2026江苏连云港)如图所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力大于自身的重力
B.马铃薯受到的浮力大于自身的重力
C.马铃薯受到的浮力大于乒乓球受到的浮力
D.乒乓球受到的浮力大于马铃薯受到的浮力
【答案】C
【解析】A.乒乓球漂浮,处于静止状态,受力平衡,受到的浮力等于自身重力,故A错误;
B.马铃薯沉底,由浮沉条件可知,受到的浮力一定小于自身重力,故B错误;
CD.由图可知,乒乓球排开水的体积小于马铃薯排开水的体积,根据知,马铃薯的浮力大于乒乓球受到的浮力,故C正确,D错误。
故选C。
4.(2026黑龙江)在跨学科实践活动中,小龙在木棒(不吸收任何液体)的一端缠绕适量的铜丝自制了一个简易密度计。如图所示,水平桌面中央放着甲乙两个相同的烧杯,装有两种不同液体,分别将简易密度计放入两种液体中,静止后处于竖直漂浮状态,两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.密度计上的刻度线,越往上标注的密度值越大
B.甲烧杯中密度计浸入液体体积大,密度计受到的浮力大
C.乙烧杯中密度计浸入液体体积小,该杯中液体的密度小
D.甲、乙两烧杯对比,乙烧杯对桌面的压强较大
【答案】D
【解析】密度计的工作原理是漂浮时浮力等于自身重力,结合阿基米德原理分析各选项:
A.密度计刻度越往上,对应测量液体时密度计浸入的体积越大,浮力不变,由得,液体密度越小,因此越往上标注的密度值越小,故A错误;
B.同一个密度计在甲、乙液体中都漂浮,浮力始终等于密度计自身重力,因此密度计在两种液体中受到的浮力相等,故B错误;
C.浮力相等,甲中,由得,,乙杯中液体密度更大,故C错误;
D.两烧杯液面相平,,因此乙杯中液体体积更大,且,由
可知,乙液体总重力更大;容器重力、密度计重力都相同,因此乙烧杯总重力更大,底面积相同,根据
乙烧杯对桌面的压强更大,故D正确。
故选D。
5.(2026重庆)为探究浮力大小与排开液体体积的关系,小渝将8颗质量均为20g的相同珠子用轻质细线串成间隔均为0.5cm的珠串挂在拉力传感器下端,每个珠子高1cm。下移传感器,使珠子逐渐浸入底面积20cm2、高12cm,原有水深5.5cm的柱形薄玻璃杯内。当第1颗珠子刚好浸没时,传感器的示数为1.5N,如图所示,整个装置不吸水。下列说法正确的是( )
A.浸入水中的珠子越多,传感器的示数越大
B.第1颗珠子刚浸没时,水对杯底的压强为650Pa
C.第2颗珠子刚浸没时,传感器又向下移动了1.5cm
D.当第1颗珠子刚好触底时,有6颗珠子浸没在水中
【答案】D
【解析】A.浸入水中的珠子越多,排开水的体积越大,根据阿基米德原理 ,珠子受到的浮力越大。传感器示数 ,由于总重力 不变,所以浮力 越大,传感器示数 越小,故A错误;
B.每颗珠子质量
8颗珠子的总重力
第1颗珠子刚浸没时,受到的浮力
单颗珠子体积
初始水的体积
第1颗珠子刚浸没时,水深
此时水对杯底的压强
故B错误;
C.第1颗珠子刚浸没时,水深为 ,珠子串底端距离杯底
第2颗珠子刚浸没时,排开水的体积为 ,此时水深
珠子串底端距离杯底
传感器向下移动的距离为
故C错误;
D.当第1颗珠子刚好触底时,设浸没的珠子数量为 。此时水深 等于浸没部分的珠子串长度。浸没部分的体积为 ,水深
浸没部分的珠串长度为 颗珠子的高度和 个细线的长度之和,即
令 ,则
解得 ,此时水深等于(杯子高度),水未溢出,符合条件,故D正确。
故选D。
6.(2026四川自贡)如图所示,小亮同学将重1 N,底面积且足够高的薄壁圆柱形水杯B放在水平升降台上,杯内水深为18 cm。将边长为10 cm的正方体A(可吸水)悬挂于力传感器上,静止时力传感器的示数为25 N。升降台缓慢上升至A刚好浸没,水杯B中的水深变为20 cm,此时A吸水饱和;再将升降台降低3 cm,全过程A无水析出。不考虑细线伸长、水的蒸发和A体积变化, 取 ,。下列说法正确的是( )
A.正方体A吸水饱和时,吸收的水所受重力为3 N
B.正方体A吸水饱和时,水杯B对升降台的压强为2000 Pa
C.升降台下降3 cm后,正方体A受到的浮力为7 N
D.升降台下降3 cm后,力传感器的示数为25 N
【答案】D
【解析】根据题意已知:水杯底面积
正方体A的重力
初始水的体积
初始水的重力
A.A刚好浸没时,杯内总体积(水+A)为
剩余水体积
吸水体积
吸水重力
故A错误。
B.整体(杯+水+A)受力分析,总重力
A浸没时受平衡力
浮力
得,升降台的支持力
压强
故B错误。
C.升降台下降,A位置不变,设水面相对A下降,可得水深,A浸入深度,由剩余水体积不变,代入数据得
解得 ,因此浸入深度
受到的浮力
故C错误。
D.吸水后A总重力为
力传感器拉力
故D正确。
故选D。
7.(2026四川南充)(多选)如图为中国新一代055型万吨级驱逐舰,被定位为航母编队的“带刀护卫”。已知其满载时排水量为12000吨,舰底面积为2000m2;当驱逐舰满载以72km/h的速度匀速直线巡航时,受到的阻力是总重力的0.01倍。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)下列判断正确的是( )
A.驱逐舰发射炮弹后,浮力大小不变
B.驱逐舰满载时,排开海水的体积是
C.驱逐舰满载时,舰体“吃水”深度为6m
D.驱逐舰满载以72km/h匀速直线巡航时,功率为
【答案】BD
【解析】A.驱逐舰始终漂浮,浮力等于总重力;发射炮弹后总质量减小、总重力减小,因此浮力减小,故A错误;
B.根据阿基米德原理,驱逐舰漂浮时
排开海水的体积,故B正确;
C.船体上宽下窄,实际排水截面积小于舰底面积,题干中 2000m2 是舰底面积,不是规则柱体的排水横截面积,不能直接用计算吃水深度,因此不能得出吃水6m,故C错误;
D.驱逐舰满载以72km/h匀速直线巡航时,功率
,故D正确。
故选BD。
8.(2026云南)(多选)图甲中所示的半潜船被称为“海上叉车”。船的中间为载货甲板,需要装载货物时,向船内的水舱注水,使甲板潜入水下且低于货物底部,之后将漂浮货物水平拖至甲板正上方,通过排水使船体托起货物缓慢上浮,直至货物离开水面。某小组制作了质量为的半潜船模型a和质量为的货物模型b来模拟装载过程,模型a底部为可注水的长方体空腔,模型b是边长为的质量分布均匀的正方体,如图乙所示。现将两者放入静水中,均静止漂浮在水面上。不考虑水面升降,模型a、b均不吸水,甲板平面始终与水面平行,,。下列说法正确的是( )
A.模型a注水前,受到的浮力为
B.要将模型b拖至模型a上,需向模型a中注水,使甲板至少下降
C.将模型b拖至模型a上后,模型a开始排水,当模型a中剩余水的质量为时,模型b刚好离开水面
D.模型b离开水面后,忽略模型a和b之间残留的水,模型b对模型a的压强为
【答案】AC
【解析】A.模型a注水前静止漂浮,根据漂浮条件,浮力等于自身重力为,故A正确;
B.原漂浮状态下,货物b的浮力等于重力
得,b是边长为的正方体,底面积
因此b浸入水中深度
即b底部在水面下,甲板需要降到水面下至少才能低于b底部。半潜船a的底面积
注水前a漂浮,原吃水深度
a船底到甲板高度为,因此原甲板在水面上方高度为
甲板总下降距离为,故B错误;
C.当b刚好离开水面时,b不受水的浮力,总重力由a的浮力平衡,此时a的最大吃水深度刚好为船底到甲板的高度,总浮力
总质量
剩余水的质量,故C正确;
D.b离开水面后,对a的压力等于b的重力
受力面积为,压强为,故D错误。
故选AC。
9.(2026陕西)(多选)圆柱形容器甲中装有某种液体,放置在水平桌面上。轻质薄壁圆柱形容器乙(重力不计)的底面积为600cm2,装有10cm深的水,此时将乙轻放入甲中,静止后,乙下表面距甲中液体表面的距离为12.5cm,如图-1所示;将一物块(不吸水)轻放入乙中,物块沉底后,乙中水的深度变为12cm,此时乙下表面距甲中液体表面的距离为18.75cm,如图-2所示。已知水的密度,g取10N/kg,下列说法正确的是()
A.图-1中,容器乙受到的浮力等于水的重力 B.容器甲中液体的密度大于水的密度
C.物块受到的浮力为30N D.物块的密度为
【答案】AD
【解析】A.乙为轻质容器,重力不计,放入甲液体后静止漂浮,根据漂浮条件,浮力等于总重力,总重力等于乙内部水的重力,因此容器乙受到的浮力等于水的重力,故A正确;
B.容器乙受到的浮力等于水的重力,即
所以
液体的密度
容器甲中液体的密度小于水的密度,故B错误;
CD.放入物块后,乙仍漂浮,此时浮力
浮力等于水和物块的总重力,所以
乙内部水的重力
物块的重力
物块的体积
物块浸没在水中,物块受到的浮力
物块密度
故D正确,C错误。
故选AD。
10.(2026湖南)如图为我国某公司建造的全球首艘最大级别甲醇双燃料集装箱船,轮船的热机工作时,将燃料燃烧产生的内能转化为__________能。该船航行时,装载的货物越重,所受浮力越__________。
【答案】 机械 大
【解析】[1]热机工作过程中将燃料燃烧产生的内能转化为轮船运动的机械能。
[2]轮船始终漂浮,浮力大小等于总的重力大小。装载的货物越重,所受浮力越大。
11.(2026黑龙江)我国建造的全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸”号,排水量为12 t,它满载时所受浮力大小为________N。某次悬浮作业时,潜水艇底部距离水面20 m,此时潜水艇底部受到水的压强大小为________Pa。(,g取10N/kg)
【答案】
【解析】根据阿基米德原理,漂浮的船满载时,受到的浮力等于排开水的重力,排水量为
因此浮力为
潜水艇距水面20m的底部受到的压强为
12.(2026四川广安)跨学科实践小组把吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,自制了一个简易密度计。下端缠上铜丝的目的是为了降低密度计的________,使其在液体中保持竖直。将该密度计分别放入甲、乙液体中,静止时两液面等高,如图所示。若甲、乙液体对烧杯底部的压强分别为、,则________(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 重心 <
【解析】用蜡把吸管下端的管口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了通过改变质量的分布来降低密度计的重心,这样可使其在液体中保持竖直。
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,根据
可知,又因为容器内液面高度相同,由可知,液体对容器底部的压强关系为
13.(2026四川凉山)感应发光“冰块”外形仿如真实冰块一般,具有入水即亮的特性(液体感应)。感应发光冰块内部电子元件有:液体感应器、纽扣电池和LED灯泡,液体感应器是先进的触水式______(选填“电源”“用电器”“开关”或“导线”)。将同一发光冰块分别浸没在甲、乙两杯液体中静止时位置如图所示,则甲烧杯中液体密度______乙烧杯中液体密度(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 开关 大于
【解析】液体感应器在接触液体时能使电路接通,不接触液体时电路断开,作用相当于开关,所以填“开关”。
由图可知,同一发光冰块在甲液体中处于漂浮状态,在乙液体中处于沉底状态,根据物体浮沉条件可知,漂浮时物体密度小于甲液体密度,沉底时物体密度大于乙液体密度,即。
14.(2026湖北)吃水线反映的是船身吃水深度。某船身吃水深度如图,此时船底面积上受到水的压力是__________(此水域水的密度取,取)。载重线是船舶满载时在不同水域吃水线的位置。如图国内船舶的载重线标识中,密度最大的水域所对应的载重线是__________(填字母)。
【答案】 5200 X
【解析】由图可知,船底在水中深度,船底受到的液体压强
则船底面积上受到水的压力
轮船始终漂浮,浮力等于总重力,即,保持不变。由可知:液体密度越大,排开水的体积越小,吃水深度越小,即载重线位置越低,图中X线位置最低,对应水域密度最大。
15.(2026四川广元)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,分别装有质量相等的a、b两种液体,两个烧杯中的液面高度不同。则两种液体的密度大小关系为________,两烧杯对桌面的压强大小关系为________。(选填“>”“=”或“<”)
【答案】 < =
【解析】已知两种液体质量,从图中可知,甲烧杯中液体体积(烧杯底面积相同,液面越高体积越大),根据密度公式:质量相等时,体积越大,密度越小,因此。
水平桌面上,烧杯对桌面的压力等于总重力,即
两个烧杯完全相同、液体质量相等,因此总重力相等,对桌面的压力相等,且烧杯底面积相同,根据压强公式,可得。
16.(2026江苏苏州)北宋时期,黄河岸边的铁牛因洪水泛滥而沉入河底,怀丙利用浮船将铁牛成功打捞。
(1)铁牛深陷河底淤泥中(图甲),打捞时先将下部淤泥清除,使铁牛受到更大的________力。然后,将载有沙子的大船停于铁牛上方,用绳索一端捆牢铁牛,另一端固定于船身,将绳索拉紧,把沙子逐渐抛出,一段时间后,船身开始缓慢上浮,继续抛沙,将铁牛逐渐拉离河底至一定高度(图乙)。整个抛沙过程中,船受到浮力大小的变化情况是________。
(2)兴趣小组用船模在大水槽内模拟打捞过程(图丙)。圆柱形船模底面积为40 cm2,内装适量沙子,底部用一根绳子与铁牛相连。在铁牛离开水槽底后被拉起2 cm的过程中,需取出________g沙子。(不考虑水面位置变化)
【答案】(1)浮 先不变后变小 (2)80
【解析】(1)铁牛深陷淤泥时,底部没有水,不受水向上的压力,因此几乎不受浮力;清除下部淤泥后,水进入铁牛底部,铁牛会受到更大的浮力,更容易被拉动。
清除淤泥后,铁牛下方进水,受到更大的浮力。抛沙时,铁牛没被拉起前,绳子拉力增大抵消沙子减少的重力,船的浮力不变;铁牛被拉起后,继续抛沙,船总重力减小,浮力变小,所以变化是先不变后变小。
(2) 铁牛离开水槽底后被拉起,绳子长度不变,且水面位置不变,因此船模会相对于水面向下沉,船模排开水的体积增加
增加的浮力等于取出沙子的重力,即,代入得
则
17.(2026四川遂宁)请根据要求作图:
(1)如图为探究浮力产生条件的实验。请作出乒乓球从水底上浮过程中的受力示意图(忽略水的阻力)。
【答案】(1)
【解析】(1)乒乓球从水底上浮,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,且浮力大于重力,作用点都在乒乓球的重心。据此作图。
18.(2026四川眉山)密度计在某液体中静止时,如图所示。请在密度计重心“O”点处,作出它此时所受浮力F和重力G的示意图。
【答案】
【解析】密度计静止漂浮在液体中,所受浮力和重力是一对平衡力,大小相等:重力G方向始终竖直向下,浮力F方向始终竖直向上,两个力的作用点都在重心O点。可据此作图。
19.(2026四川南充)某跨学科实践小组,利用塑料杆、泡沫小球和细铜丝自制了一个微型密度计如图甲所示,用此密度计测量盐水的密度,并进行如下操作(铜丝的体积忽略不计,,g取10N/kg)。
(1)在塑料杆下端缠绕铜丝,其作用是___________(“升高”或“降低”)重心,使密度计能竖立在不同液体中;制作完成后,测得密度计的总质量m=11g,塑料杆的横截面积;
(2)将密度计放在水中,待静止时在塑料杆与液面齐平的位置做好标记A,此时受到的浮力为F1;再把密度计放入待测的盐水中,静止时密度计上的A点高出液面,此时所受浮力为F2,则F1___________F2;
(3)由以上数据测得此盐水的密度___________g/cm3。
【答案】(1)降低 (2)=/等于 (3)1.1
【解析】(1)下端缠绕铜丝,增加底部质量,降低重心,让密度计竖直漂浮。
(2)密度计始终漂浮,漂浮条件;总质量不变,总重力不变,所以在水和盐水中浮力相等,即。
(3)根据,密度计在水中漂浮时
即
所以
密度计在盐水中漂浮时,A点高出液面,排开体积减少
盐水里排开体积
密度计在水中漂浮时
时
盐水的密度
20.(2026新疆)如图所示,小李同学在学习完浮力内容后动手制作一支密度计。
(1)小李同学将塑料吸管的下端封闭并缠上适量铜丝,铜丝的作用是_____________(选填“升高”或“降低”)密度计的重心,使其能够竖直漂浮于液体中。已知该密度计的质量为8 g,当其漂浮在植物油中时,受到的合力大小为_____________N。
(2)他猜想密度计的刻度是均匀的,在给密度计标记刻度时,进行了如下操作:
a.将其放入水中,竖直静止后,在密度计上与水面相平的A处标上1.0 g/cm3;
b.将其放入密度为0.9 g/cm3的植物油中,用同样的方法在密度计上B处标上0.9 g/cm3;
c.在B处上方找到与AB间距相等的C处标上0.8 g/cm3。
他将该密度计放入密度为0.8 g/cm3的酒精中进行检验,发现液面在_____________(选填“C处上方”“C处下方”或“C处”)。
(3)请提出一条可提高此密度计精确度的方法:_____________。
【答案】(1)降低 0 (2)C处上方 (3)增加铜丝的质量/换更细的塑料吸管
【解析】(1)铜丝密度大,缠在密度计下端可以降低密度计的重心,让密度计保持稳定竖直漂浮。
密度计漂浮时处于平衡状态,平衡状态的物体所受合力为0,因此合力大小为0N。
(2)密度计始终漂浮,浮力等于重力,设吸管横截面积为S,浸入深度为h,由阿基米德原理可得,浸入深度,液体密度越小,密度计浸入深度越大,且相同密度差对应的深度差会随液体密度减小而变大。小李让BC间距与AB间距相等,而真实的0.9g/cm3到0.8g/cm3的深度差大于AB间距,因此真实的0.8 g/cm3刻度在标记C点的上方,即放入酒精后液面在C处上方。
(3)要提高密度计精确度,需要增大不同密度对应的刻度间距,根据可知,换用更细的吸管,减小密度计横截面积,可以让相同密度差对应的刻度间距更大,从而提高精确度,也可以适当增加下端铜丝的质量,同样能达到效果。
21.(2026四川泸州)跨学科实践小组的同学们一起研讨制作浮力秤。用剪刀将两个大小不同的矿泉水瓶剪开,用大瓶瓶身作盛水桶,小瓶瓶身作浮筒,细沙作配重,纸锥作秤盘,制成了Ⅰ型秤。
(1)实验时发现浮筒容易歪斜和倾倒,尤其是放入待测物体后,这是因为______。他们将细沙换成铁屑,用另一只略小的水瓶瓶身作秤筒,制成了Ⅱ型秤,就解决了上述问题。
(2)某次实验,Ⅱ型秤空载时盛水桶中的水深为10.25 cm,浮筒浸入水中的深度为5 cm,其余数据如图所示,取。空载时浮筒上的水位线标记为0,往上每增加长度对应所称质量变化______g;当放入的物体时,浮筒相对于盛水桶底部下降了______cm;若不再加水,则该秤的最大秤量是______g。
(3)有同学用长颈烧瓶作浮筒制成了如图所示的Ⅲ型秤,为使它等质量刻度均匀且测量范围大,应通过增减铁屑使它空载时,液面在______(选填“”“B”或“”)点处最佳。请比较Ⅲ型秤相对于Ⅱ型秤的优点是______(答一条即可)。
【答案】(1)浮筒重心偏高,稳定性差 (2)20 1.875 140 (3)B 刻度间距更大,读数精度更高
【解析】(1)Ⅰ型浮筒配重细沙的密度小,浮筒整体重力偏小,重心位置偏高,稳度小;放入物体后,若物体的重心和浮筒的重心不在同一竖直线上,浮筒容易歪斜倾倒;换成铁屑配重后,浮筒整体重力增加,重心降低,稳定性提升。
(2)Ⅱ型秤空载时,盛水桶内水和浮筒排开水的总体积
解得
空载时浮筒上的水位线标记为0,水位相对零刻度线往上每增加长度,排开水的体积增加
排开水的质量的变化量等于对应所称质量变化量
当放入的物体时,由以上计算可知,浮筒浸入水中的深度相对零刻线变化
浮筒浸入水中的深度为7.5cm,此时桶内水和浸入浮筒的总体积为
解得此时桶内水的深度为
此时浮筒相对盛水桶底部的距离为
Ⅱ型秤空载时,浮筒相对盛水桶底部的距离
当放入的物体时,浮筒相对于盛水桶底部下降了
若不再加水,浮筒刚好触底时,该秤的秤量最大,此时桶内水和浸入浮筒的总体积为
解得,最大称量时水的深度,此时浮筒浸入水中的深度也为12cm,浮筒刚好漂浮,最大称量质量
(3)要刻度均匀、长颈烧瓶C处横截面积不均匀,故排除C点;需要在A、B两点中选择量程大的,故选择B点能测量的范围更大,满足要求;Ⅲ型秤颈部较细,和Ⅱ型秤相比较,相同时,的变化量更大,因此Ⅲ型秤相对于Ⅱ型秤的优点是:B点以上刻度间距更大,读数精度更高。
22.(2026四川泸州)“冰山一角”是古人对相关自然现象的一个科学而又浪漫的描述,科技小组的同学们对此进行了研究。在一个足够高的圆筒内装入适量的盐水,再将一质量的冰块放入其中,冰块处于漂浮状态。已知圆筒的底面积,盐水的密度,水的密度,冰的密度,。
(1)求冰块的体积;
(2)求冰块露出盐水面的“一角”与浸入盐水中的体积之比;
(3)忽略两种液体混合后体积的变化,则冰块熔化后液面怎么变化?变化了多少?
【答案】(1) (2) (3)液面上升;
【解析】(1)根据密度公式,变形可得冰块体积
(2)冰块漂浮,根据漂浮条件得
由阿基米德原理得
冰块的重力
联立得
即
露出的体积
因此体积比
(3)冰熔化后质量不变,
冰熔化成水的体积
冰漂浮时浸入的体积
由于,因此
液面上升。体积的变化量
液面高度的变化量
23.(2026四川达州)如图甲所示,水平桌面上放置一底面积为,重为的薄壁溢水杯和物块A、B。将物块A放入溢水杯后,进水管以的流速向溢水杯内注水,其水对溢水杯底部的压强随时间的变化关系如图乙所示。14min后停止注水,再将物块B轻放在A上表面正中央,待稳定后(A、B始终竖直)溢水杯对桌面的压强较放置B前增大了400Pa。已知:溢水口距杯底;实心长方体A、B质地均匀且不吸水,底面积相等,A的高度,的体积,(,取),求:
(1)放入物块A前溢水杯对桌面的压强;
(2)物块A的密度;
(3)物块B的重力。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)放入物块A前,空溢水杯对水平桌面的压力等于溢水杯的重力,即,溢水杯底面积
放入物块A前溢水杯对桌面的压强
(2)由图乙,4min时图像的斜率改变,说明4min之前物块A沉在杯底,4min之后物块A漂浮。时水对杯底的压强,根据液体压强公式得,此时水深
注入水的体积
物块A沉在杯底,注入水的体积满足,代入数据得
解得。
物块A的体积
总注入水的体积
4min时A刚好漂浮,水深
排开水的体积
A漂浮,重力等于浮力,则
A的质量
物块A的密度
(3)放上B后,溢水杯对桌面的压强较放置B前增大了400Pa,增大的压力
注入水的体积
溢水杯的容积
注入水的体积与A排开水的体积之和为
若放上B后仍漂浮,浮力等于重力,水面到达溢水口时B排开水的体积
B排开水的重力
增大的压力,
若水溢出,增大的压力仍为4N不变,与题意矛盾,说明A、B整体沉底,根据题图可知,A、B的高度之和小于20cm,完全浸没,溢出的水的体积
溢出水的重力
由得,物块B的重力
24.(2026四川成都)在研究潜艇的跨学科实践活动中,实验小组将质量为,底面积为的长方体形状的薄壁(厚度不计)水槽放在水平桌面上。向水槽中注入适量的水,水的深度为,如图甲所示。
(1)水的密度用表示,求水槽中水的质量(用相关字母表示)。
(2)实验小组选用的潜艇模型如图乙所示。将模型放入水槽,水没有溢出,模型漂浮在水面,水槽中水的深度变为,重力与质量的比值用表示。求水槽对水平桌面的压强(用相关字母表示)。
(3)实验小组开启遥控装置,让水槽中的水缓慢进入潜艇模型,经过一段时间后,停止吸水,关闭阀门,模型静止时仍然漂浮在水面。实验小组发现,水槽中水的深度不变,仍然为!请通过计算论证实验小组的发现是否正确。
【答案】(1) (2)
(3)正确,吸水前模型漂浮,模型受到的浮力为
模型排开水的体积为
水面下的总体积为
水槽中水的深度为
设吸入潜艇模型的水的质量为,则水槽内水减少的体积为
吸水后模型仍漂浮,则吸水后模型受到的浮力为
此时模型排开水的体积为
水面下的总体积为
水槽中水的深度为
即
水槽内水的深度不变,故实验小组的发现正确。
【解析】(1)由题意,水的体积为
则水的质量
(2)模型放入水中,排开水的体积为
模型漂浮,由漂浮条件得模型的重力
水的重力为
水槽的重力为
水槽对水平桌面的压力等于总重力
水槽对水平桌面的压强
(3)略。
25.(2026四川南充)学校科技小组发现了一口深H=5m的水井,设计了一款自动化安全警示装置来实时显示井中水的深度,图甲为结构简图。底面积S为0.1m2,长度d为0.2m的密闭空心浮体内装有一定质量的沙子,并用轻绳与弹簧下端相连接;当水与井口齐平时,浮体刚好全部浸没在水中,此时弹簧的弹力F=0,绳子恰好伸直;若水位下降,浮体也会跟着下降并逐渐露出水面,从而带动指针绕O点转动,稳定时显示盘上指针所指的刻度表示此时剩余水的深度。已测得该弹簧弹力F随浮体下降的距离x的关系如图乙所示(,g取10N/kg,不考虑浮体对水深的影响及轻绳和弹簧的重力,弹簧始终在弹性限度内)。
(1)求需要的浮体和沙子的总质量m;
(2)当浮体完全露出水面时,显示盘上指针所指位置的示数是多少?
(3)若显示剩余水深为2.9m,求此时水对浮体底部的压强。
【答案】(1)20kg (2)0.8m (3)1000Pa
【解析】(1)当水与井口齐平时,浮体刚好全部浸没,此时弹簧的弹力为0,浮体受到的浮力与重力平衡,浮体受到的浮力为
则浮体和沙子的总重力
总质量
(2) 当浮体完全露出水面时,浮力为0,弹簧的弹力等于浮体和沙子的总重力,即
由图乙可知,弹力与下降距离成正比,比例系数
则此时浮体下降的距离
水面下降的距离等于浮体下降的距离加上浮体的长度,即
显示盘上指针所指位置的示数为剩余水深
(3)若显示剩余水深为2.9m,则水面下降的距离
设此时浮体下降的距离为x',浮体浸入水中的深度为h浸,根据几何关系有
可得
即
此时浮体受到向上的弹力,浮力和自身重力受力平衡,即
可得
代入数据得
解得
此时水对浮体底部的压强
26.(2026四川遂宁)科创小组设计了一款节能自动排水箱,如图所示。水箱深度为40 cm;M是面积为的放水阀门;N是底面积为,高为15 cm,重为4 N的浮子;M与N用长为20 cm的细绳相连。当水箱里水面达到一定高度时,M在细绳拉力的作用下被拉开,开始排水。为实现节能,在进水管口添加由电压控制的电磁阀从而控制进水管的开启和关闭(图中未画出)。浮子O可带动金属滑片P随水面变化始终沿竖直方向上下运动。L是长为35 cm,阻值为的一段阻值均匀的电阻丝,一端与水箱上边齐平,滑片P与L接触良好。电源电压为6 V,,电压表测量范围为0-3 V。(细绳、放水阀门体积和质量均忽略不计。,g取)
(1)求浮子N漂浮时(细绳无作用力),受到的浮力。
(2)蓄水后,闭合电路开关。求水深度为25 cm时,电压表的示数。
(3)放水阀门M刚好被拉开时,电压表的示数为多少?(结果保留一位小数)
(4)当N浸没时若还未排水,或水箱水位较低时都视为排水箱存在故障,需电磁阀关闭进水。在考虑电路安全以及节约用水情况下,请写出电压表示数与水位高度h间的关系式(要求写出自变量h的取值范围)。
【答案】(1)4N (2)2.25V (3)1.7V (4),其中
【解析】(1)浮子N漂浮且细绳无作用力,根据漂浮条件,浮力等于自身重力即
(2)电路中定值电阻R与整段电阻丝L串联,电阻丝均匀,单位长度阻值为
电压表测量滑片到上端电阻的电压。
电阻丝L上端与水箱上边齐平,水箱深度为40cm,故滑片P接入电路的电阻丝长度为
则接入电阻
电路中的电流
电压表示数
(3)设阀门刚好拉开时水深为h,阀门 M 受到水的压力等于细绳拉力,即拉力
浮子N,受力平衡此时所受浮力等于重力与拉力之和即
N底部距离箱底高度等于绳长20cm,浸入深度
则所受浮力为
联立整可得
因为 放水阀门面积
浮子底面积
解得
则此时接入电阻长度即电阻阻值
此时电压表示数
(4)为保证电压表安全,其最大示数为3V,则由串联电路分压原理可得
解得,对应滑片最大接入长度
又因为
则对应水深
绳长 20cm,浮子自身高度 15cm,水面高度达到时浮子完全浸没,此时判定故障,电磁阀关水;
则正常工作水位上限:
因此自变量的取值范围为
h单位为cm,滑片接入电阻丝长度
则滑片接入电阻
电压表示数与水位高度的关系式为
27.(2026四川广元)小明在实验室模拟浮箱种植情境,他将底面积为、足够高的柱形容器置于水平桌面上,A是棱长为的正方体浮箱模型,通过长为4cm的细线连接着底面积为的柱形物体B(B与容器底部未紧密黏合)。先将A、B两物体叠放在容器中央,然后缓慢向容器中注水,注水过程中A、B一直保持竖直状态。当水的深度为12cm时,细线处于自由状态,如图甲所示,此时物体B对容器底的压力为1.7N;继续向容器中注水,细线断裂前正方体A所受浮力F与水的深度h的关系如图乙所示,当水的深度为时,细线刚好达到最大拉力1.5N。细线不可伸长,且质量、体积不计。,g取。求:
(1)图甲中水对容器底的压强;
(2)物体B的重力大小;
(3)当向容器中加入6L水时,此时水的深度。
【答案】(1)1200Pa (2)2.7N (3)16.75cm
【解析】(1)图甲中水的深度
则水对容器底的压强
(2)由图乙可知,水深为4cm时A开始受到浮力,说明A下底面初始距离容器底高度为4cm,因此物体B的高度;B完全浸没在水中,B排开水的体积
物体B所受的浮力
对B受力分析,B静止时,重力等于浮力与容器底的支持力之和,支持力等于B对容器底的压力,则物体B的重力
(3)第一阶段:当水深为4cm时,水的体积
第二阶段:由题意可知,A的浮力达到6N后保持不变,说明此时A刚开始漂浮,浮力等于A的重力,即
此时A排开水的体积为
A的底面积为
A漂浮时浸入深度
则A刚开始漂浮时,容器内水的体积为
第三阶段:细线拉直时,容器内水的体积为
此时水的深度
第四阶段:细线拉直后继续加水,当细线达到最大拉力时,B受到的重力,受到向上的合力
所以B仍然沉底。
A受到的浮力为
此时A排开水的体积
此时A浸入深度
此时加入水的体积
此时水的体积仍小于6L,继续加水细线断裂,A漂浮在水面,B仍然沉底,因此从细线刚拉直到加入水的总体积的过程中所加水的体积
水上升的高度为
当向容器中加入6L水时,水的深度
28.(2026四川眉山)如图甲是饮水机自动注水装置的模型简图。柱形水箱底面积为,一根质量和体积不计的竖直硬细杆上端固定在力传感器上,下端与体积为的实心长方体A(不吸水)上表面中心连接。打开进水口水龙头,向水档中缓慢注水,细杆对力传感器作用力的大小F随注入水的质量m变化的关系如图乙所示,当长方体A刚好全部浸没水中时,传感器控制开关停止注水。,,g取10N/kg(不考感进、出水口管内蓄水)。求:
(1)长方体A的质量;
(2)当长方体A刚浸没时,力传感器的示数;
(3)当注入水的质量为6kg时,水箱底部受到水的压强。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)根据密度公式,得长方体A的质量
(2)长方体A的重力
A完全浸没时,
长方体A刚浸没时的浮力
对A受力分析:A受向上的浮力、向下的重力和细杆向下的作用力,力传感器的示数等于细杆作用力的大小,根据力的平衡:
解得:
(3)结合图乙分析:注入水质量 时,水面未到达A的下表面,A不受浮力,力传感器示数不变。
当注入水时,水面刚好到达A下表面,此时水深 满足:
当注入水质量为时,力传感器示数为0,此时
可得排开水的体积:
从注入到水,注入水的体积
设水面上升,则
解得:
可得A的底面积
因此
当注入水质量为时,从注入 到,注入水的质量,
设水面上升,则
解得:
总水深
根据液体压强公式:
29.(2026新疆)如图所示,外底面积为的厚壁容器P漂浮于装有水的柱状容器Q内,容器P的底部到水面的距离为6 cm,此时容器Q中水的深度为20 cm。将一个合金块缓慢放入容器P内,稳定后容器P的底部到水面的距离变为10 cm;再将另一个完全相同的合金块缓慢放入容器P内,稳定后容器Q中水的深度仍为20 cm,整个过程中没有水溢出且容器P的底部保持水平。已知合金块的密度为,水的密度为。求:
(1)容器Q中水的深度为20 cm时,水对容器Q底部的压强;
(2)一个合金块的质量;
(3)容器P材质的密度。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)水对容器Q底部的压强
(2)容器P外底面积
初始时容器P漂浮,容器受到的浮力等于重力,即……①
放入第一个合金后仍漂浮,则……②
①②相减得,金属块的重力
合金质量
代入数值可得,金属块的质量
(3)放入两个合金后,Q水深不变,说明总排开水的体积等于容器P初始排开水的体积
此时P沉底,总排开体积满足
单个合金体积
容器P材质的体积
容器P的质量
则容器P材质的密度
30.(2026重庆)我国自主设计的“爱达花城号”邮轮于2026年5月正式试航,如图甲所示。该邮轮满载排水量为1.419×108kg。船舷上画有不同海水的“吃水线”,表示船安全航行时最大排水体积的位置,如图乙所示(仅画出了淡水线F,其余线未画出)。淡水密度取1.0×103kg/m3,常见的海水密度如表所示。求:
海水
密度/(kgm-3)( )
冬季海洋(W)
1.030×103
夏季海洋(S)
1.025×103
热带海洋(T)
1.020×103
(1)邮轮在淡水中静止时,水对8m深处船体的压强;
(2)邮轮在淡水中满载航行时排开水的体积;
(3)根据表中的海水密度在图乙的虚线框中画出夏季海洋线S和冬季海洋线W的合理位置,标注吃水线名称并说明依据。
【答案】(1) (2) (3),根据漂浮条件,邮轮满载时浮力不变,由阿基米德原理可知液体密度越大排开体积越小。 因冬季海水密度大于夏季海水密度大于淡水密度,故冬季吃水线W应在夏季吃水线S的下方,且两者都在淡水线F下方。
【解析】(1)水对8m深处船体的压强
(2)邮轮在淡水中满载航行时排开水的体积
(3)邮轮满载在不同海水中航行时均处于漂浮状态,其受到的浮力等于自身重力,保持不变。根据阿基米德原理可知,当浮力一定时,液体密度越大,排开液体的体积越小,船的吃水深度越浅,吃水线位置越低。由表格数据可知,海水密度关系为。在图乙的虚线框中,以已有的淡水线F为基准,夏季海洋线S应画在F线的下方,冬季海洋线W应画在S线的下方。从上到下三条线的顺序为F、S、W。
31.(2026山西)逢路快跑、遇水“滑行”。图甲是水陆两栖救援车实战演习的场景,该车满载时总质量为。(取,河水密度取,柴油热值取)
(1)若以图乙中的长方形表示救援车,在图中画出它静止在水平地面时受力示意图。
(2)救援车满载时静止在水平地面,若车轮接地总面积为,求救援车对地面压强。
(3)求救援车满载漂浮在河水中时,排开河水的体积。
(4)救援车在河水中匀速直线航行时,若前进的动力为,行驶消耗柴油,求救援车柴油机的效率。
【答案】(1) (2) (3) (4)
【解析】(1)救援车静止在水平地面,受两个平衡力:竖直向下的重力G车、竖直向上的支持力F支,二者大小相等。过长方形中心,分别沿竖直向下、竖直向上画两条长度相等的带箭头线段,向下标注G车,向上标注F支即可。
(2)救援车满载静止在水平地面时,对地面的压力
救援车对地面的压强
(3)救援车满载漂浮在河水中时,受到的浮力
根据得,救援车排开河水的体积
(4)救援车在河水中匀速直线航行时,前进的动力所做的功
0.5kg柴油完全燃烧放出热量
救援车柴油机的效率
32.(2026天津)现利用图1所示的器材制作“电子浮力秤”,用电压表(测量范围)的示数表示所称物体质量的大小。圆柱形薄壁外筒内装有适量水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,秤盘通过轻质绝缘硬杆与滑动变阻器的滑片P连接。称量前滑片P位于A端;当秤盘上所放物体的质量达到最大称量值时,滑片P位于B端,此时浮体刚好浸没且未触底,称量过程中水未溢出。请根据下表中的评价指标完成电路部分的设计。
等级评价指标
合格
良好
优秀
称量物体的质量越大,电压表的示数越大
满足合格要求且称量时电压表的示数变化范围为
满足良好要求且电压表的示数随所称物体质量的变化而均匀变化
(1)【合格设计】图2所示的电路,为达到合格等级,应将C点连接到滑动变阻器的_______(选填“A”或“B”)端;
(2)【良好设计】为达到良好等级,图2电路中所用电源的电压应为_______,滑动变阻器的最大电阻应为的_______倍;
(3)【优秀设计】利用现有器材,在图3中重新设计并连接电路,使其达到优秀等级_______;
(4)【拓展延伸】已知浮体的高度和横截面积分别为和,外筒横截面积为,若浮力秤的最大称量值为浮体和秤盘总质量的n倍,不考虑P与AB间的摩擦,则滑动变阻器A、B两端之间的距离应为_____。
【答案】(1)B (2) 2 (3) (4)
【解析】(1)图2所示的电路,电压表测定值电阻R0两端电压,要求达到合格等级,质量越大 电压表示数越大。物体质量越大,滑片越靠近B端,C接B端,此时滑动变阻器接入电路电阻减小,电路电流变大,故电压表示数越大。符合情况,故C接B端。
(2)滑片移到B端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,电压表示数最大为U0,等于电源电压,因此电源电压为U0;滑片在A端时,滑动变阻器全部接入电路中,电压表示数为,根据串联分压规律有
解得
即滑动变阻器的最大电阻是R0的2倍。
(3)将电源、开关、定值电阻R0、滑动变阻器整个AB电阻丝依次串联接入电路中,再将电压表并联在R0靠近开关的一端与滑片P之间。此时滑动变阻器全部接入电路中,移动滑片时电路的总电阻不变,电路电流恒定,电压表示数与滑片移动距离成正比,因此随质量均匀变化,因为,当滑片在A端,电压表测R0两端的电压,为,当滑片在B端,电压表测电源电压即U0,电压表示数能够同时满足示数范围。
(4)设浮体和秤盘总质量为M,最大称量时总质量为
根据漂浮条件:初始时有
最大称量(刚好浸没)时有
解得浸入深度变化量
设AB间距为L,液面上升Δh,排开水体积变化满足
且
联立得
因此
解得
试卷第1页,共3页
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专题09 浮力及其应用
考点分类
2026年中考命题解读
创新考法
考点01 浮力
侧重考查浮力产生的原因及定性分析,常结合生活情境判断浮力大小变化
结合“天宫课堂”微重力环境,对比地面与太空中的浮力现象差异
考点02 阿基米德原理
重点考查实验探究过程及F浮=G排 的定量计算,强调控制变量法的应用
利用电子秤和溢水杯设计数字化实验,实时数据采集验证原理
考点03 物体的浮沉条件及应用
综合考查密度、浮力与重力的关系,常以轮船、潜水器为载体进行动态分析
引入国产载人深潜器“奋斗者”号,分析其通过改变自身重力实现下潜上浮
考点1 浮力
1.(2026江西)在弹簧测力计下竖直悬挂一个物体,静止时测力计的示数为4.0N,把该物体浸没在水中(未触碰容器),静止时测力计的示数为2.8N。则物体在水中所受的浮力大小为_____N ,合力大小为_____N。
2.(2026四川遂宁)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_______。
3.(2026四川广元)某物理兴趣小组“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验过程如图甲所示。(已知)
【实验探究】
(1)小张通过比较图a、b、c得出结论:物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度有关,同学们认为这个结论是错误的,其原因是________________________;大家进一步分析图a、d、e发现:物体所受浮力的大小还与液体的________有关。
【实践应用】
(2)同学们利用圆筒和配重自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离;
②让密度计漂浮在某液体中,测得液面到密度计底部的距离,则此液体的密度________。
【交流改进】
(3)当测量另一种液体的密度时,液面与圆筒口刚好相平,若需测量比该液体密度更小的液体密度,请你提出一条改进密度计的合理建议:________________________。
4.(2026上海)小华为研究“浮力大小与什么因素有关”,如图所示,做实验时,在测力计下方挂一圆柱体,将其浸在某液体中,记录测力计示数F和圆柱体下方浸入液体深度h,如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
h/cm
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
F/N
7.0
6.6
6.2
5.8
5.7
5.7
(1)根据表中数据可知:h越大,F先__________;小华分析数据后,结合实验现象,得出:物体所受浮力F浮与排开液体的体积V排成正比。
(2)小华绘制图像得出物体下表面所受液体的压力F1与物体浸入液体深度h的关系图,如图所示。则物体上表面所受液体的压力F2应是下图中的____________,请选择并说明理由。______________________
A. B. C.
(3)根据(2)的图像,求出:P=__________cm,Q=__________N。
5.(2026四川成都)在实验探究中,明确实验目的并理解实验方案,正确使用实验仪器,准确采集实验数据,注意操作安全,这些都是基本要求。
(1)以下四个学生必做实验中,必须测量时间的实验是________。
A.探究杠杆的平衡条件 B.测量物体运动的速度
C.测量固体和液体的密度 D.探究液体压强与哪些因素有关
(2)用弹簧测力计测力前需要调零,调零的具体操作方法:将测力计沿受力方向放置,调节________,让指针指到刻度板的零刻度线。
(3)在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中,由图可知,水对物体的浮力大小为________N。
(4)在“探究光的反射定律”实验中,为确保安全,需要注意的是________。
6.(2026四川凉山)学校物理兴趣小组利用实验室一些器材,完成了一系列力学实验,请完善实验内容。
(1)在探究重力的大小和质量的关系时,如图甲所示,实验过程中每次向小桶中加入50 mL的水,记录加入水的体积与桶和水的总重力绘制G-V图像如图乙所示,由图像可知小桶的重力为______N,分析数据得出结论:物体所受的重力与质量成______(选填“正比”或“反比”)。
(2)如图丙、丁所示是利用液体压强计探究液体压强与______的关系。
(3)在探究浮力的大小与液体密度的关系时,小组同学发现物体的重力超过弹簧测力计的量程,无法测量物体的重力,于是他们直接将物体分别浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计的示数如图戊、己所示,通过计算得到物体的重力为______N,分析数据得出结论:物体浸没在液体中,液体密度越大,所受的浮力______(选填“越大”“越小”或“不变”)。()
考点2 阿基米德原理
1.(2026四川广安)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
2.(2026四川达州)如图甲所示,用调好的天平测得物块的质量大小为________g,将该物块缓慢浸没在装满水的溢水杯中,静止时如图乙所示,溢出水的重力为,物块受到的拉力为________N(物块不吸水,忽略绳的体积,g取10N/kg)。
3.(2026四川遂宁)如图甲所示,利用弹簧测力计将位于水槽底部的柱体以1 cm/s的恒定速度竖直提离水面。已知水槽的底面积为,弹簧测力计示数F随时间t关系图像如图乙所示。柱体由浸没到完全露出水面,水槽底部受到水的压强变化量为_______Pa,柱体的高度是_______cm。(忽略柱体带出水的影响,,g取)
4.(2026黑龙江)小吉在学完浮力的相关知识后,想进一步了解物体所受的浮力与排开液体所受重力的大小关系,于是进行探究。
实验器材:细线、小瓶、弹簧测力计、水、溢水杯、小桶、盐
实验思路:通过受力分析和测量,比较物体在液体中沉底、悬浮和漂浮状态下,所受浮力与排开液体所受重力的大小关系。
液体
浮沉
状态
物体所受重力G/N
浮力
小桶和排开液体所受总重
小桶所受重力
排开液体所受重力
水
沉底
0.32
0.5
0.2
盐水
悬浮
0.32
0.52
0.2
浓盐水
漂浮
0.32
0.52
0.2
实验过程:
(1)如图a,用弹簧测力计测出小瓶的重力,然后将其浸没在水中。静止时,弹簧测力计的示数如图b,小瓶受到的浮力大小为________N。
(2)将重为0.2 N的小桶放在装满水的溢水杯口,再将小瓶放入溢水杯中沉入水底(图c)。与图b相比,由于液体的密度和小瓶浸在液体中的体积不变,所以浮力大小________(选填“变化”或“不变”)。用弹簧测力计测量小桶和排开水的总重力,填入表中,则排开水的重力大小为________N。
(3)小吉经过多次尝试,分别配制了恰好能使小瓶悬浮和漂浮的盐水,将其分别装满溢水杯,重复(2)的操作,测出小瓶悬浮(图d)和漂浮(图e)时小桶和排开液体的总重力,并填入表中。
实验分析:____________________。
(4)当小瓶悬浮或漂浮在盐水中时,小瓶所受浮力和重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”),所以这两次小瓶所受的浮力大小均为________N。
实验结论:________
(5)根据表中数据分析可知,物体沉底、悬浮和漂浮时,物体所受的浮力与排开液体所受重力的大小________________。
5.(2026四川凉山)2026年5月,我国建造的全球首艘2.4万箱甲醇双燃料集装箱船“东方智慧”轮正式完工,标志着我国在超大型清洁能源船舶领域取得重大突破。这艘“东方智慧”轮,总长399.9米,型宽61.3米,最多可装载24168个标准集装箱,各项性能指标都是全球同类船型的标杆。“东方智慧”轮某次匀速航行时,总重为23万吨,吃水深度为15 m,推进器功率为,阻力为总重的0.1倍。()求:
(1)船受到的浮力;
(2)船最底部受到水的压强;
(3)船航行20小时行驶的距离。
6.(2026内蒙古)物理小组研究遥控潜艇模型的浮沉情况。模型体积为,注水前模型质量为,放在水平桌面上,与桌面接触面积为。模型放在水足够深的水槽中,吸水后沉入水底,如图所示。,取。求
(1)注水前模型对水平桌面的压强;
(2)模型沉在水底受到的浮力;
(3)控制水舱向外排水,模型竖直上浮0.2 m,浮力所做的功(顶部始终未露出水面)。
考点3 物体的浮沉条件及应用
1.(2026福建)如图,鹦鹉螺的壳内有多个气室,通过气室吸水或排水以控制自身的运动。悬浮的鹦鹉螺把海水吸进气室,它会( )
A.静止 B.漂浮 C.上浮 D.下沉
2.(2026四川遂宁)我国科技创新瞄准世界前沿,突破了一些核心技术。下列成就中蕴含的物理知识阐述正确的是( )
A.甲图:三峡五级船闸利用了连通器原理
B.乙图:福建舰上的战斗机起飞后,福建舰受到的浮力不变
C.丙图:长征18号核潜艇通过改变排开液体的体积实现上浮和下潜
D.丁图:S1500型浮空风力装置在上升和下降时所受的空气阻力方向相同
3.(2026江苏连云港)如图所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力大于自身的重力
B.马铃薯受到的浮力大于自身的重力
C.马铃薯受到的浮力大于乒乓球受到的浮力
D.乒乓球受到的浮力大于马铃薯受到的浮力
4.(2026黑龙江)在跨学科实践活动中,小龙在木棒(不吸收任何液体)的一端缠绕适量的铜丝自制了一个简易密度计。如图所示,水平桌面中央放着甲乙两个相同的烧杯,装有两种不同液体,分别将简易密度计放入两种液体中,静止后处于竖直漂浮状态,两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.密度计上的刻度线,越往上标注的密度值越大
B.甲烧杯中密度计浸入液体体积大,密度计受到的浮力大
C.乙烧杯中密度计浸入液体体积小,该杯中液体的密度小
D.甲、乙两烧杯对比,乙烧杯对桌面的压强较大
5.(2026重庆)为探究浮力大小与排开液体体积的关系,小渝将8颗质量均为20g的相同珠子用轻质细线串成间隔均为0.5cm的珠串挂在拉力传感器下端,每个珠子高1cm。下移传感器,使珠子逐渐浸入底面积20cm2、高12cm,原有水深5.5cm的柱形薄玻璃杯内。当第1颗珠子刚好浸没时,传感器的示数为1.5N,如图所示,整个装置不吸水。下列说法正确的是( )
A.浸入水中的珠子越多,传感器的示数越大
B.第1颗珠子刚浸没时,水对杯底的压强为650Pa
C.第2颗珠子刚浸没时,传感器又向下移动了1.5cm
D.当第1颗珠子刚好触底时,有6颗珠子浸没在水中
6.(2026四川自贡)如图所示,小亮同学将重1 N,底面积且足够高的薄壁圆柱形水杯B放在水平升降台上,杯内水深为18 cm。将边长为10 cm的正方体A(可吸水)悬挂于力传感器上,静止时力传感器的示数为25 N。升降台缓慢上升至A刚好浸没,水杯B中的水深变为20 cm,此时A吸水饱和;再将升降台降低3 cm,全过程A无水析出。不考虑细线伸长、水的蒸发和A体积变化, 取 ,。下列说法正确的是( )
A.正方体A吸水饱和时,吸收的水所受重力为3 N
B.正方体A吸水饱和时,水杯B对升降台的压强为2000 Pa
C.升降台下降3 cm后,正方体A受到的浮力为7 N
D.升降台下降3 cm后,力传感器的示数为25 N
7.(2026四川南充)(多选)如图为中国新一代055型万吨级驱逐舰,被定位为航母编队的“带刀护卫”。已知其满载时排水量为12000吨,舰底面积为2000m2;当驱逐舰满载以72km/h的速度匀速直线巡航时,受到的阻力是总重力的0.01倍。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)下列判断正确的是( )
A.驱逐舰发射炮弹后,浮力大小不变
B.驱逐舰满载时,排开海水的体积是
C.驱逐舰满载时,舰体“吃水”深度为6m
D.驱逐舰满载以72km/h匀速直线巡航时,功率为
8.(2026云南)(多选)图甲中所示的半潜船被称为“海上叉车”。船的中间为载货甲板,需要装载货物时,向船内的水舱注水,使甲板潜入水下且低于货物底部,之后将漂浮货物水平拖至甲板正上方,通过排水使船体托起货物缓慢上浮,直至货物离开水面。某小组制作了质量为的半潜船模型a和质量为的货物模型b来模拟装载过程,模型a底部为可注水的长方体空腔,模型b是边长为的质量分布均匀的正方体,如图乙所示。现将两者放入静水中,均静止漂浮在水面上。不考虑水面升降,模型a、b均不吸水,甲板平面始终与水面平行,,。下列说法正确的是( )
A.模型a注水前,受到的浮力为
B.要将模型b拖至模型a上,需向模型a中注水,使甲板至少下降
C.将模型b拖至模型a上后,模型a开始排水,当模型a中剩余水的质量为时,模型b刚好离开水面
D.模型b离开水面后,忽略模型a和b之间残留的水,模型b对模型a的压强为
9.(2026陕西)(多选)圆柱形容器甲中装有某种液体,放置在水平桌面上。轻质薄壁圆柱形容器乙(重力不计)的底面积为600cm2,装有10cm深的水,此时将乙轻放入甲中,静止后,乙下表面距甲中液体表面的距离为12.5cm,如图-1所示;将一物块(不吸水)轻放入乙中,物块沉底后,乙中水的深度变为12cm,此时乙下表面距甲中液体表面的距离为18.75cm,如图-2所示。已知水的密度,g取10N/kg,下列说法正确的是()
A.图-1中,容器乙受到的浮力等于水的重力 B.容器甲中液体的密度大于水的密度
C.物块受到的浮力为30N D.物块的密度为
10.(2026湖南)如图为我国某公司建造的全球首艘最大级别甲醇双燃料集装箱船,轮船的热机工作时,将燃料燃烧产生的内能转化为__________能。该船航行时,装载的货物越重,所受浮力越__________。
11.(2026黑龙江)我国建造的全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸”号,排水量为12 t,它满载时所受浮力大小为________N。某次悬浮作业时,潜水艇底部距离水面20 m,此时潜水艇底部受到水的压强大小为________Pa。(,g取10N/kg)
12.(2026四川广安)跨学科实践小组把吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,自制了一个简易密度计。下端缠上铜丝的目的是为了降低密度计的________,使其在液体中保持竖直。将该密度计分别放入甲、乙液体中,静止时两液面等高,如图所示。若甲、乙液体对烧杯底部的压强分别为、,则________(选填“>”“<”或“=”)。
13.(2026四川凉山)感应发光“冰块”外形仿如真实冰块一般,具有入水即亮的特性(液体感应)。感应发光冰块内部电子元件有:液体感应器、纽扣电池和LED灯泡,液体感应器是先进的触水式______(选填“电源”“用电器”“开关”或“导线”)。将同一发光冰块分别浸没在甲、乙两杯液体中静止时位置如图所示,则甲烧杯中液体密度______乙烧杯中液体密度(选填“大于”“小于”或“等于”)。
14.(2026湖北)吃水线反映的是船身吃水深度。某船身吃水深度如图,此时船底面积上受到水的压力是__________(此水域水的密度取,取)。载重线是船舶满载时在不同水域吃水线的位置。如图国内船舶的载重线标识中,密度最大的水域所对应的载重线是__________(填字母)。
15.(2026四川广元)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,分别装有质量相等的a、b两种液体,两个烧杯中的液面高度不同。则两种液体的密度大小关系为________,两烧杯对桌面的压强大小关系为________。(选填“>”“=”或“<”)
16.(2026江苏苏州)北宋时期,黄河岸边的铁牛因洪水泛滥而沉入河底,怀丙利用浮船将铁牛成功打捞。
(1)铁牛深陷河底淤泥中(图甲),打捞时先将下部淤泥清除,使铁牛受到更大的________力。然后,将载有沙子的大船停于铁牛上方,用绳索一端捆牢铁牛,另一端固定于船身,将绳索拉紧,把沙子逐渐抛出,一段时间后,船身开始缓慢上浮,继续抛沙,将铁牛逐渐拉离河底至一定高度(图乙)。整个抛沙过程中,船受到浮力大小的变化情况是________。
(2)兴趣小组用船模在大水槽内模拟打捞过程(图丙)。圆柱形船模底面积为40 cm2,内装适量沙子,底部用一根绳子与铁牛相连。在铁牛离开水槽底后被拉起2 cm的过程中,需取出________g沙子。(不考虑水面位置变化)
17.(2026四川遂宁)请根据要求作图:
(1)如图为探究浮力产生条件的实验。请作出乒乓球从水底上浮过程中的受力示意图(忽略水的阻力)。
18.(2026四川眉山)密度计在某液体中静止时,如图所示。请在密度计重心“O”点处,作出它此时所受浮力F和重力G的示意图。
19.(2026四川南充)某跨学科实践小组,利用塑料杆、泡沫小球和细铜丝自制了一个微型密度计如图甲所示,用此密度计测量盐水的密度,并进行如下操作(铜丝的体积忽略不计,,g取10N/kg)。
(1)在塑料杆下端缠绕铜丝,其作用是___________(“升高”或“降低”)重心,使密度计能竖立在不同液体中;制作完成后,测得密度计的总质量m=11g,塑料杆的横截面积;
(2)将密度计放在水中,待静止时在塑料杆与液面齐平的位置做好标记A,此时受到的浮力为F1;再把密度计放入待测的盐水中,静止时密度计上的A点高出液面,此时所受浮力为F2,则F1___________F2;
(3)由以上数据测得此盐水的密度___________g/cm3。
20.(2026新疆)如图所示,小李同学在学习完浮力内容后动手制作一支密度计。
(1)小李同学将塑料吸管的下端封闭并缠上适量铜丝,铜丝的作用是_____________(选填“升高”或“降低”)密度计的重心,使其能够竖直漂浮于液体中。已知该密度计的质量为8 g,当其漂浮在植物油中时,受到的合力大小为_____________N。
(2)他猜想密度计的刻度是均匀的,在给密度计标记刻度时,进行了如下操作:
a.将其放入水中,竖直静止后,在密度计上与水面相平的A处标上1.0 g/cm3;
b.将其放入密度为0.9 g/cm3的植物油中,用同样的方法在密度计上B处标上0.9 g/cm3;
c.在B处上方找到与AB间距相等的C处标上0.8 g/cm3。
他将该密度计放入密度为0.8 g/cm3的酒精中进行检验,发现液面在_____________(选填“C处上方”“C处下方”或“C处”)。
(3)请提出一条可提高此密度计精确度的方法:_____________。
21.(2026四川泸州)跨学科实践小组的同学们一起研讨制作浮力秤。用剪刀将两个大小不同的矿泉水瓶剪开,用大瓶瓶身作盛水桶,小瓶瓶身作浮筒,细沙作配重,纸锥作秤盘,制成了Ⅰ型秤。
(1)实验时发现浮筒容易歪斜和倾倒,尤其是放入待测物体后,这是因为______。他们将细沙换成铁屑,用另一只略小的水瓶瓶身作秤筒,制成了Ⅱ型秤,就解决了上述问题。
(2)某次实验,Ⅱ型秤空载时盛水桶中的水深为10.25 cm,浮筒浸入水中的深度为5 cm,其余数据如图所示,取。空载时浮筒上的水位线标记为0,往上每增加长度对应所称质量变化______g;当放入的物体时,浮筒相对于盛水桶底部下降了______cm;若不再加水,则该秤的最大秤量是______g。
(3)有同学用长颈烧瓶作浮筒制成了如图所示的Ⅲ型秤,为使它等质量刻度均匀且测量范围大,应通过增减铁屑使它空载时,液面在______(选填“”“B”或“”)点处最佳。请比较Ⅲ型秤相对于Ⅱ型秤的优点是______(答一条即可)。
22.(2026四川泸州)“冰山一角”是古人对相关自然现象的一个科学而又浪漫的描述,科技小组的同学们对此进行了研究。在一个足够高的圆筒内装入适量的盐水,再将一质量的冰块放入其中,冰块处于漂浮状态。已知圆筒的底面积,盐水的密度,水的密度,冰的密度,。
(1)求冰块的体积;
(2)求冰块露出盐水面的“一角”与浸入盐水中的体积之比;
(3)忽略两种液体混合后体积的变化,则冰块熔化后液面怎么变化?变化了多少?
23.(2026四川达州)如图甲所示,水平桌面上放置一底面积为,重为的薄壁溢水杯和物块A、B。将物块A放入溢水杯后,进水管以的流速向溢水杯内注水,其水对溢水杯底部的压强随时间的变化关系如图乙所示。14min后停止注水,再将物块B轻放在A上表面正中央,待稳定后(A、B始终竖直)溢水杯对桌面的压强较放置B前增大了400Pa。已知:溢水口距杯底;实心长方体A、B质地均匀且不吸水,底面积相等,A的高度,的体积,(,取),求:
(1)放入物块A前溢水杯对桌面的压强;
(2)物块A的密度;
(3)物块B的重力。
24.(2026四川成都)在研究潜艇的跨学科实践活动中,实验小组将质量为,底面积为的长方体形状的薄壁(厚度不计)水槽放在水平桌面上。向水槽中注入适量的水,水的深度为,如图甲所示。
(1)水的密度用表示,求水槽中水的质量(用相关字母表示)。
(2)实验小组选用的潜艇模型如图乙所示。将模型放入水槽,水没有溢出,模型漂浮在水面,水槽中水的深度变为,重力与质量的比值用表示。求水槽对水平桌面的压强(用相关字母表示)。
(3)实验小组开启遥控装置,让水槽中的水缓慢进入潜艇模型,经过一段时间后,停止吸水,关闭阀门,模型静止时仍然漂浮在水面。实验小组发现,水槽中水的深度不变,仍然为!请通过计算论证实验小组的发现是否正确。
25.(2026四川南充)学校科技小组发现了一口深H=5m的水井,设计了一款自动化安全警示装置来实时显示井中水的深度,图甲为结构简图。底面积S为0.1m2,长度d为0.2m的密闭空心浮体内装有一定质量的沙子,并用轻绳与弹簧下端相连接;当水与井口齐平时,浮体刚好全部浸没在水中,此时弹簧的弹力F=0,绳子恰好伸直;若水位下降,浮体也会跟着下降并逐渐露出水面,从而带动指针绕O点转动,稳定时显示盘上指针所指的刻度表示此时剩余水的深度。已测得该弹簧弹力F随浮体下降的距离x的关系如图乙所示(,g取10N/kg,不考虑浮体对水深的影响及轻绳和弹簧的重力,弹簧始终在弹性限度内)。
(1)求需要的浮体和沙子的总质量m;
(2)当浮体完全露出水面时,显示盘上指针所指位置的示数是多少?
(3)若显示剩余水深为2.9m,求此时水对浮体底部的压强。
26.(2026四川遂宁)科创小组设计了一款节能自动排水箱,如图所示。水箱深度为40 cm;M是面积为的放水阀门;N是底面积为,高为15 cm,重为4 N的浮子;M与N用长为20 cm的细绳相连。当水箱里水面达到一定高度时,M在细绳拉力的作用下被拉开,开始排水。为实现节能,在进水管口添加由电压控制的电磁阀从而控制进水管的开启和关闭(图中未画出)。浮子O可带动金属滑片P随水面变化始终沿竖直方向上下运动。L是长为35 cm,阻值为的一段阻值均匀的电阻丝,一端与水箱上边齐平,滑片P与L接触良好。电源电压为6 V,,电压表测量范围为0-3 V。(细绳、放水阀门体积和质量均忽略不计。,g取)
(1)求浮子N漂浮时(细绳无作用力),受到的浮力。
(2)蓄水后,闭合电路开关。求水深度为25 cm时,电压表的示数。
(3)放水阀门M刚好被拉开时,电压表的示数为多少?(结果保留一位小数)
(4)当N浸没时若还未排水,或水箱水位较低时都视为排水箱存在故障,需电磁阀关闭进水。在考虑电路安全以及节约用水情况下,请写出电压表示数与水位高度h间的关系式(要求写出自变量h的取值范围)。
27.(2026四川广元)小明在实验室模拟浮箱种植情境,他将底面积为、足够高的柱形容器置于水平桌面上,A是棱长为的正方体浮箱模型,通过长为4cm的细线连接着底面积为的柱形物体B(B与容器底部未紧密黏合)。先将A、B两物体叠放在容器中央,然后缓慢向容器中注水,注水过程中A、B一直保持竖直状态。当水的深度为12cm时,细线处于自由状态,如图甲所示,此时物体B对容器底的压力为1.7N;继续向容器中注水,细线断裂前正方体A所受浮力F与水的深度h的关系如图乙所示,当水的深度为时,细线刚好达到最大拉力1.5N。细线不可伸长,且质量、体积不计。,g取。求:
(1)图甲中水对容器底的压强;
(2)物体B的重力大小;
(3)当向容器中加入6L水时,此时水的深度。
28.(2026四川眉山)如图甲是饮水机自动注水装置的模型简图。柱形水箱底面积为,一根质量和体积不计的竖直硬细杆上端固定在力传感器上,下端与体积为的实心长方体A(不吸水)上表面中心连接。打开进水口水龙头,向水档中缓慢注水,细杆对力传感器作用力的大小F随注入水的质量m变化的关系如图乙所示,当长方体A刚好全部浸没水中时,传感器控制开关停止注水。,,g取10N/kg(不考感进、出水口管内蓄水)。求:
(1)长方体A的质量;
(2)当长方体A刚浸没时,力传感器的示数;
(3)当注入水的质量为6kg时,水箱底部受到水的压强。
29.(2026新疆)如图所示,外底面积为的厚壁容器P漂浮于装有水的柱状容器Q内,容器P的底部到水面的距离为6 cm,此时容器Q中水的深度为20 cm。将一个合金块缓慢放入容器P内,稳定后容器P的底部到水面的距离变为10 cm;再将另一个完全相同的合金块缓慢放入容器P内,稳定后容器Q中水的深度仍为20 cm,整个过程中没有水溢出且容器P的底部保持水平。已知合金块的密度为,水的密度为。求:
(1)容器Q中水的深度为20 cm时,水对容器Q底部的压强;
(2)一个合金块的质量;
(3)容器P材质的密度。
30.(2026重庆)我国自主设计的“爱达花城号”邮轮于2026年5月正式试航,如图甲所示。该邮轮满载排水量为1.419×108kg。船舷上画有不同海水的“吃水线”,表示船安全航行时最大排水体积的位置,如图乙所示(仅画出了淡水线F,其余线未画出)。淡水密度取1.0×103kg/m3,常见的海水密度如表所示。求:
海水
密度/(kgm-3)( )
冬季海洋(W)
1.030×103
夏季海洋(S)
1.025×103
热带海洋(T)
1.020×103
(1)邮轮在淡水中静止时,水对8m深处船体的压强;
(2)邮轮在淡水中满载航行时排开水的体积;
(3)根据表中的海水密度在图乙的虚线框中画出夏季海洋线S和冬季海洋线W的合理位置,标注吃水线名称并说明依据。
31.(2026山西)逢路快跑、遇水“滑行”。图甲是水陆两栖救援车实战演习的场景,该车满载时总质量为。(取,河水密度取,柴油热值取)
(1)若以图乙中的长方形表示救援车,在图中画出它静止在水平地面时受力示意图。
(2)救援车满载时静止在水平地面,若车轮接地总面积为,求救援车对地面压强。
(3)求救援车满载漂浮在河水中时,排开河水的体积。
(4)救援车在河水中匀速直线航行时,若前进的动力为,行驶消耗柴油,求救援车柴油机的效率。
32.(2026天津)现利用图1所示的器材制作“电子浮力秤”,用电压表(测量范围)的示数表示所称物体质量的大小。圆柱形薄壁外筒内装有适量水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,秤盘通过轻质绝缘硬杆与滑动变阻器的滑片P连接。称量前滑片P位于A端;当秤盘上所放物体的质量达到最大称量值时,滑片P位于B端,此时浮体刚好浸没且未触底,称量过程中水未溢出。请根据下表中的评价指标完成电路部分的设计。
等级评价指标
合格
良好
优秀
称量物体的质量越大,电压表的示数越大
满足合格要求且称量时电压表的示数变化范围为
满足良好要求且电压表的示数随所称物体质量的变化而均匀变化
(1)【合格设计】图2所示的电路,为达到合格等级,应将C点连接到滑动变阻器的_______(选填“A”或“B”)端;
(2)【良好设计】为达到良好等级,图2电路中所用电源的电压应为_______,滑动变阻器的最大电阻应为的_______倍;
(3)【优秀设计】利用现有器材,在图3中重新设计并连接电路,使其达到优秀等级_______;
(4)【拓展延伸】已知浮体的高度和横截面积分别为和,外筒横截面积为,若浮力秤的最大称量值为浮体和秤盘总质量的n倍,不考虑P与AB间的摩擦,则滑动变阻器A、B两端之间的距离应为_____。
试卷第1页,共3页
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