04浮力的几种常见模型（原卷版）

备考2022年考前易错点查漏补缺04浮力的几种常见模型一、浮沉条件对比与应用1．（2022九下·舟山月考）为了打捞沉在水底的汽车，救援队员用一艘大船装满泥沙，将铁链拉着铁锚缓慢放入水中，用铁锚将汽车固定后，卸掉船里的泥沙，汽车将随着船的上浮逐渐被拉起来。铁链拉着铁锚缓慢放入水中时，经历了如图所示的三种情景：图甲中铁锚部分浸入水中；图乙中铁锚完全浸没水中但未触底；图丙中铁锚沉底。假设三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙，则它们的大小关系是（）A．F甲<FC．F甲>F2．（2022八下·长兴开学考）一个空心的塑料球，在水下恰能悬浮，如图所示，现在沿图中虚线位置将其分割成两部分，则()A．小部分上浮，大部分下沉 B．小部分下沉，大部分上浮C．大、小部分都保持悬浮 D．以上说法都不正确3．（2021八上·淳安期末）有甲、乙、丙三个实心物体，密度分别为ρ甲=0.85g/cm3，ρ乙=1.05g/cm3，ρ丙=1.25g/cm3。现将它们放在密度为1.05g/cm3的液体中，当三个物体静止时，甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是（）A．1、2、4 B．1、4、3 C．1、2、3 D．2、3、44．（2022八上·临海期末）半潜船是专门运输超大型设备的船舶。如图甲所示，半潜船把装货甲板潜入水中，使货物能够进入装货甲板上，然后半潜船上浮至水面，将货物运走。如图乙所示为用半潜船运送损坏的舰艇。下列说法中正确的是（）A．图甲中半潜船处于悬浮状态B．图甲状态下的半潜船所受重力大于浮力C．半潜船处于图甲和图乙状态时所排开水的体积相等D．半潜船从图甲上浮至图乙状态是靠减少自身重力实现的5．（2021八上·天台期末）将一只鸡蛋分别放入盛有清水和盐水的烧杯中，鸡蛋静止时的位置如图，则下列说法正确的是（）A．鸡蛋的密度小于水的密度B．鸡蛋的密度大于盐水的密度C．鸡蛋在两种液体中所受浮力相等D．盐水中鸡蛋受到的浮力与重力相等6．（2021八上·余姚期末）用质量相同的黄金制成大小不同的两个空心金球，放入质量相同的甲、乙两种不同液体中（两个水槽相同），静止时如图所示，不计球内空气的质量。下列说法中正确的是（）A．小金球受到的浮力较大B．大金球受到的浮力较大C．甲液体的密度较小D．甲、乙两液体对水槽底部的压强一样大7．（2021八上·普陀期末）海权握，国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是（）A．悬浮和漂浮时受到的浮力不相等B．潜水艇是通过改变浮力大小实现上浮和下沉的C．上浮过程中所受浮力逐渐变小D．潜水艇完全入水后，下沉越深，所受浮力越大8．（2021八上·拱墅期末）如图所示，质量相等的实心木块、铝块和铁块均静止于水中，已知ρ水<ρ铝<ρ铁，则受到浮力最小的是（）A．木块 B．铝块 C．铁块 D．无法确定9．（2021八上·兰溪月考）体积相同的铜、铁、铝和木四个小球，放入水中静止时情况如图所示，已知这四个小球的密度关系是ρ铜＞ρ铁＞ρ铝＞ρ水＞ρ木头，则下列判断正确的是（）A．四个小球的重力关系是：G铝＞G铁＞G木头＞G铜B．四个小球所受的浮力关系是：F铜＞F木头＞F铁＝F铝C．铝球、木球一定是实心的，铜球和铁球一定是空心的D．四个小球的质量关系是：m铝＞m铁＞m铜＞m木头10．（2021八上·杭州期中）如图所示，自制浮力秤是由轻质塑料桶和配重组成，其中P、Q为自制浮力秤上的两根刻度线，其中一根是空浮在水中时液面重合，另一根是装入1N的钩码时的刻度线，现在自制浮力秤中放入某物体，此时浮力秤静止于水中的液面到Q、P的距离相等。下列分析不正确的是（）A．加入配重的目的是增加浮力秤的稳定性B．该浮力秤静止在水中时浮力与重力相等C．Q点是装入1N钩码时的刻度线D．用直径更大的秤体，可以使PQ间距变大，提高精度11．（2022九下·舟山月考）小科用装有适量水的薄壁小试管、螺母和细线制成一个测量小石块密度的装置。将此装置放入水中静止时，试管露出水面的高度h1为5厘米，如图甲所示；在试管中轻轻放入小石块，当装置在水中静止时，试管露出水面的高度h2为2厘米，如图乙所示。已知小石块放入试管前后，试管中的液面差h3为2厘米。（1）若甲、乙两个装置在水中受到的浮力大小分别为F甲和F乙，则F甲（填“>”“=”或“<”）F乙。（2）计算出小石块的密度为千克/米3。12．（2020八上·杭州月考）将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球，分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中，甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮，如图所示。（1）三个小球的浮力F甲、F丙、F乙大小关系是。（2）三个烧杯底部对桌面的压强P甲、P丙、P乙大小关系是。13．（2020八上·滨江月考）如图为A、B和C三个物体静止在甲乙丙三杯液体中的情形，三个容器是相同的。（1）若A、B和C三个物体体积相同，甲、乙和丙是同种液体，则受到重力最大的物体是（选填“A”、“B”或“C”）。（2）若A、B和C是三个相同的物体，则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是（选填“甲”、“乙”或“丙”）；若将A、B和C三个物体都从容器中取出（忽略带出液体的质量），则三个容器底部压强减小量（选填“甲最多”、“乙最多”、“丙最多”或“一样多”）。二、称重法测浮力及其延伸14．（2022八上·衢江期末）用如图装置验证阿基米德原理，当物块浸入溢水杯时，水会流入空桶。下列说法正确的是（）A．实验前溢水杯未装满水，对实验结果没有影响B．物块浸入水中越深，水对溢水杯底部的压强越大C．物块浸入水中越深，左侧弹簧测力计的示数越大D．通过计算可知实验所用物块的密度为2×103千克/米315．（2021八上·兰溪月考）用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N(如图甲)。将体积为100cm3的物体A全部投入水中，弹簧测力计的示数T1为1N(如图乙)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量(如图丙)，弹簧测力计的示数为T2.则（）A．浸没水中的物体A所受浮力为5NB．浸没水中的物体A所受浮力为4NC．弹簧测力计的示数T2为7ND．弹簧测力计的示数T2为4N16．（2021八上·龙湾期中）如图所示是某金属圆柱体从水面缓慢浸入水中时，根据实验数据，描绘出弹簧测力计示数F随圆柱体浸入深度h变化的关系图像。根据图像信息，下列判断正确的是()A．该圆柱体的高度是10厘米B．当h为4厘米时，圆柱体所受的浮力为3.4牛C．浸没后，h继续增大时，弹簧测力计示数仍为3牛D．圆柱体未浸没之前，h增大时，弹簧测力计示数变大17．（2021八上·杭州期中）陪伴了诸暨人整整26年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时，往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示，假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中，在沉入过程中，其下表面到水面的距离h逐渐增大，构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示。下列判断正确的是（）A．构件的边长为4mB．构件密度为3×103kg/m3C．浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线D．当构件的下表面距江面4m深时，构件上表面受到江水的压强为4×104Pa18．（2021八上·义乌期中）在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”实验时，具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差，最合理的操作步骤应该是（）A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁C．乙、甲、丁、丙 D．丁、甲、乙、丙19．（2021八上·金华期中）如图所示，弹簧测力计下端悬挂高度为lcm、质量为m的圆柱体，它在水中受到最大浮力为mg2，圆柱体下表面刚刚与水面接触到全部浸没后，测力计示数F拉及圆柱体所受的浮力F浮A．B．C．D．20．（2021八上·余姚期中）探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验如图所示，其中所用金属块a和塑料块b的密度不同，但重力均为1.6N。下列分析正确的是()A．金属块a浸没在水中时，受到浮力的大小为0.3NB．利用甲、乙，可以探究浮力的大小与物体体积的关系C．利用乙、丙，可以探究浮力的大小与物体密度的关系D．利用丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系21．（2020八上·柯桥月考）如图甲所示，高为1m均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定速度下降，直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力，则下列说法正确的是（）A．石料受到的重力为900NB．石料的密度为1.8×103kg/m3C．如果将该石料立在水平地面上，则它对地面的压强为2.8×104PaD．石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N22．（2020八上·西湖月考）如图所示，在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小水桶，桶与水的总质量为5kg，用细线系一个质量为1.78kg的实心铜球，用手提细线上端将小球缓慢浸没在水中，使其在水中静止，且不与桶壁、桶底接触；当铜球在水中静止时，小球受到的浮力是_N,弹簧测力计的示数是N.(ρ铜=8.9x103kg/m3)23．（2020八上·滨江期中）把边长L=0.5m、密度ρA=0.6×103kg/m的正方体A放入底面积为S=1m2的柱形盛水容器中，如图甲所示。将物块B轻放在A的上面，容器中的水面上升了0.01m，如图乙所示，则物块B的质量为kg。24．（2020八上·嘉兴期中）杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海大桥，大桥在水下施工时，要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中，在下沉过程中，其下表面到水面的距离为h(如图甲)，钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化，如图乙所示。其中反映浮力随h变化图线的是(填序号)，该物体的重力为N。25．某兴趣小组利用边长为a的正方体木块、弹簧测力计、底部固定一个定滑轮的溢水杯、水桶、细线及定量的水等器材来验证阿基米德原理。用弹簧测力计通过细绳和定滑轮拉着木块缓慢下降，直到浸没在水中，记录弹簧测力计的示数变化如乙图所示。（1）若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式成立，则阿基米德原理对于密度较小的物体也适用，即F浮=G排液。（2）从木块漂浮在水面开始直至完全浸没后，弹簧测力计示数变化如图乙所示，请在图丙中绘制出该过程中木块浮力随深度变化的图像。（3）小科设计另一方案也测得浸没在水中的木块的浮力，为完成实验目的，下列一定需要进行的实验步骤是。26．（2020八上·温岭期中）探究“浸在水中的物体所受浮力与浸入深度的关系”。实验器材：弹簧测力计、烧杯、水、圆柱体（体积相同的不同物体）。实验要求：将物体所受的浮力大小及弹簧测力计示数与浸入深度的关系用图像表示出来。实验结束后，A、B、C、D四组根据实验过程及结果画出了以下四幅图像，并进行汇报。（1）老师一看，马上指出D同学所画的图形是错误的，你认为老师判断的依据是：（2）根据图像A和C，得出F1、F2、F3三者的等量关系是（3）A，B，C三种物质中密度最大的是（4）根据图像B，计算出该物质的密度为g/cm3三、浮力与其他知识融合27．（2021八上·余姚期中）图甲所示，是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆，里面是一个栽培盆，裁培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动，浮子的顶端可显示水位高低，栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用，从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知：浮子重为0.02N，横截面积为0.5cm2。下列说法错误的是()A．储水盆内所用营养液浓度越高，浮子受到的浮力不变B．浮子在水中漂浮时，浸入水中的深度是0.04mC．营养液对漂浮的浮子底面的压强为400PaD．营养液加水稀释时浮子就会上浮一些28．（2021八上·绍兴期中）如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有正方体木块A，容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口．此时木块A刚好完全浸没在水中，接着打开阀门B，缓慢放水，直至木块A完全离开水面时，再关闭阀门B这个过程中，弹簧弹力与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示，已知ρ水=1.0×103kg/m3，ρ木块=0.6×103kg/m3，木块体积为V，不计弹簧所受浮力，则下列说法正确的是()A．CD段弹簧被压缩B．C点与E点的纵坐标c、e的绝对值之比为2：3C．C点弹簧处于原长D．D点的横坐标d值为0.3V029．（2021·海曙模拟）如图甲所示的力学装置，杠杆OAB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OB=20A，竖直细杆a的上端通过力传感器相连在天花板上，下端连接杠杆的A点，竖直细杆b的两端分别与杠杆的B点和物体M固定，水箱的质量为0.8kg，底面积为200cm2，不计杠杆、细杆及连接处的重力，力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小，图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图像，则()A．物体M的密度为0.6×103kg/m3B．当传感器示数为0N时，加水质量为1.4kgC．当加水质量为1.8kg时，容器对桌面的压强为D．加水质量为2kg时，水对水箱底部的压力为31N30．（2020九上·兰溪期中）如图所示，光滑带槽的长木条AB（质量不计）可以绕支点O转动，木条的A端用竖直细线连接在地板上，OA=0.6m，OB=0.4m。在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C，C的密度为0.8×103kg/m3，B端正下方放一盛满水的溢水杯。现将木块C缓慢浸入溢水杯中，当木块浸入水中一半时，从溢水口处溢出0.5N的水，杠杆处于水平平衡状态，然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动，经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0，下列结果不正确的是（忽略细线的重力，g取10N/kg）（）A．木块受到的浮力为0.5NB．木块C受到细线的拉力为0.3NC．小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2ND．小球的运动速度为0.2m/s31．（2020九上·温岭期末）如图所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片垂直固定在等臂金属杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球，此时杠杆平衡。再将铁球同时分别浸没到密度相等的稀硫酸和硫酸铜溶液中。反应一段时间后会出现的情况正确的是()A．电灯逐渐变亮，电路总功率变大B．金属滑片向左偏转，连入电路R的阻值变大C．左边烧杯中铁球表面有气泡产生，溶液质量变小D．右边烧杯中铁球表面有一层红色金属附着，球的质量变小32．（2019·浙江模拟）实心铝块B、C的体积分别为20cm3和10cm3，当B浸没在水中时，木块A恰能在粗糙的水平桌面上做匀速直线运动。铝块B始终在水中且未碰底，B与水间粘滞阻力及滑轮摩擦均忽略不计，ρ铝=2.7g/cm3。关于A所受摩擦力方向与大小判断正确的是（）A．水平向右，0.07N B．水平向右，0.27NC．水平向左，0.07N D．水平向左，0.27N33．（2021·衢州）将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”来测量酒的密度。步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间分为10等份。步骤Ⅲ：测量酒的密度。（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3，已知酒精密度为0.8g/cm3，应用密度知识可判断出其酒精度(填“变大”“不变”或“变小")。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是。（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：。34．（2020八上·滨江期中）为探究“浮在液面上的实心球体露出液面的体积与哪些因素有关"，某小组同学用甲、乙两种不同物质制成的若干实心球体，放入盛水量筒中进行实验，他们将测量及计算得到的有关数据记录在表一中。表一：ρ水>ρ甲>ρ乙实验序号12345678物质甲乙球体的体积(厘米3)1015203010122030球体浸入水中的体积(厘米3)8121624561015球体露出水面的体积(厘米3)2346561015（1）分析比较表中实验序号1~4(或5~8)中球体露出水面体积随球体体积变化的倍数关系，可初步得出：。（2）若用乙物质制成体积为15厘米3的实心球体，当它浮在水面上时露出水面的体积应为厘米3。（3）在上述活动的基础上，小组同学认为还须进一步探究所得结论是否适用其他液体，表二所列三个方案中，符合探究要求的是(选填序号)。表二：ρ酒精<ρ水<ρ盐水序号方案A仍用上述球体换在盐水中进行实验B换用柱形物体并在酒精中进行实验C换用其它物质的球体仍在水中进行实验（4）如图所示为一种自动贮水器的示意图，若图中的浮子是用甲物质制成的，如果换用乙物质制成相同体积的实心球体为浮子，贮水器中的最高水位将(选填“升高”或“降低”)。35．（2022·慈溪模拟）水库管理员探测到水库中有一块石头堵住了水管，于是启动水上作业船（如图所示）用电动机和滑轮组把体积1m3，密度为3×103kg/m3的矿石从水底匀速打捞起来。（g取10N/kg，水的密度为1×103kg/m3）（1）求矿石露出水面前所受的拉力。（2）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为2.5kw，矿石上升过程中的s﹣t图像如图乙所示，求电动机工作10s克服额外力做的功。（3）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？36．（2022九下·舟山月考）—个质量为500kg、体积为0.2m3的立方体沉在5m深的水底，水面距离地面2m。若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.4m/s的速度将立方体从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N(不计绳重、摩擦和水的阻力)。求：（1）图甲位置时，立方体受到水的浮力；（2）物体完全露出水面后继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；（3）打捞过程中电动机拉力与物体上升高度的关系如图乙所示。分析郅个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。37．（2022九上·慈溪竞赛）某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示，电源电压U恒为15V，定值电阻R0＝10Ω，R1为一竖直固定的光滑金属棒，总长40cm，阻值为20Ω，其接入电路的阻值与对应棒长成正比。弹簧上端固定，滑片P固定在弹簧下端且与R1接触良好，滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端，重80N，高60cm，底面积为100cm2。当水位处于最高位置A时，M刚好浸没在水中，此时滑片P恰在R1最上端；当水位降至最低位置B时，M的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力F与其伸长量△L的关系如图乙所示。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）闭合开关S，试问：（1）当水位下降时，金属棒接入电路的长度，电压表示数。（两空均填“增大”或“减小”）（2）当水位处于位置A时，电压表的示数为多少？（3）水位由位置A降至B这一过程，弹簧的长度增加了多少？定值电阻R0消耗的电功率变化了多少？38．（2021八上·瑞安月考）如图甲所示，小明同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验，在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊，气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制，压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处，R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，闭合开关S，电压表的示数为3V，再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于或大于3V时，气囊就充气打开，使汽车漂浮在水中，试验装置相关参数如表所示。电源电压4.5VR1接触水的面积15cm2长方体水池底面积20m2（1）求汽车入水前电路中的电流是安。（2）当汽车漂浮时，测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内），求汽车受到的重力。（3）求气囊充气打开时汽车底部A处受到水的压力。39．（2021八上·绍兴期中）下表为硫酸密度与硫酸溶液中的溶质的质量分数对照表（20℃）有一物块A,其体积为250cm3,密度为1.30g/cm3。一只容器中盛有某硫酸溶液5千克,将物块A放入该溶液中静止后如图所示，此时物块A有2/15的体积露出液面。密度（g/ml）1.011.071.141.221.301.401.501.611.731.81质量分数（%）1102030405060708090（1）求物块A静止时受到的浮力大小?（2）求这种硫酸溶液的溶质质量分数是多少?（3）要使物块A全部浸入溶液中,至少需要往容器中加水多少千克?(