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文档简介
主题二力学专题10浮力及浮沉条件的应用考情概览:理解课标要求,把握命题方向,总结出题角度。真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。新题特训:选用最新优质题、创新题,巩固考点复习效果。考点内容课标要求命题预测浮力概念及弹簧测力计测浮力通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。主要考查浮力产生原因、浮力方向、弹簧测力计法测浮力。题型主要是选择题、填空题、实验探究题。主要命题点有:浮力的方向、判读物体是否受浮力、画浮力的示意图、弹簧测力计法测浮力、探究影响浮力大小的因素等。阿基米德原理知道阿基米德原理阿基米德原理是中考浮力部分命题点较为集中的内容。阿基米德原理主要考查利用阿基米德原理计算浮力。常见考题类型是选择题、填空题、计算题,有事也会出现在综合题里。命题点有:利用阿基米德原理比较浮力大小、利用阿基米德原理计算浮力大小以及综合的分析与计算。浮沉条件及应用能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象府城条件是浮力部分重要的知识内容,也是中考的常考点。利用浮沉条件进行定性分析考查较多。题型基本上是选择题、填空题两种。命题点有:利用浮沉条件定性比较、判断物体的状态,以及轮船、潜水艇、气球飞艇、密度计的原理等。►考向一浮力概念及弹簧测力计测浮力1.(2023·陕西)如图,用细线将一个质量为27g、体积为10cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上,使铝块完全浸没在水中静止不动,此时,该铝块受到的浮力为N,电子测力计的示数N。若使铝块在水中继续下降,它所受的浮力将(选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg,细线重力忽略不计)
2.(2023·江西)【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为N;②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。【解释】(1)图b中橡皮泥受到的浮力大小为N;(2)由以上实验可知,浮力大小与物体的形状;【交流】(3)本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为;(4)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小(选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与无关;(5)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究?3.(2023·广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(1)观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值;调零时,弹簧测力计应在(选填“竖直”或“水平”)方向上调零;(2)如题图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(可塑),测出重力,将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h,请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像;(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮;浸没后,h增加,F浮;(均选填“变大”“变小”或“不变”)(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像(选填“相同”或“不同”);(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:。解题技巧(1)浮力的方同是竖直向上的(2)浮力是由于周围液体对物体上、下表面存在压力差而产生的。下表面所受的竖直向上的压力大于上表面所受的竖直向下的压力,因而产生了浮力,所以浮力的方向总是竖直向上的,即。上下同粗的物体的下表面如果和容器接触密合,则这个物体就不受浮力的作用。(3)把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸入放体中,记下弹簧测力计的示数F,则。►考向二阿基米德原理4.(2023·济南)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较()
A.石头受到的浮力更大些B.西红柿受到的浮力更大些C.石头和西红柿受到的浮力一样大D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小5.(2023·牡丹江)学习了阿基米德原理,小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是。求:(1)金属块浸没在水中受到的浮力;(2)金属块的体积;(3)金属块的密度。6.(2023·雅安)一棱长为的正方体物块放在盛有40L水的薄壁圆柱形容器中,容器重为10N,底面积为。现用竖直向下大小为20N的力F作用在物体上,物体刚好浸没于水中静止,如图所示(,g取10N/kg)。求:(1)物块下表面受到水的压强;(2)物块受到的浮力;(3)容器底部对水平地面的压强。
解题技巧(1)阿基米德原理所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。(2)是指被物体排开的液体所受的重力,表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。(3)表示被物体排开液体的体积,当物体浸没在液体里时,;当物体只有一部分浸入液体里时,则。(4)由可以看出,浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中应改为。►考向三浮沉条件及应用7.(2023·淄博)将兵乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置1和位置2,最终在位置3静止,如图所示。则乒乓球()
A.在位置1时处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力B.从位置1至位置2的过程中,受到的浮力逐渐变大C.从位置1至位置2的过程中,受到水的压强逐渐变大D.在位置3时受到的浮力小于在位置1时受到的浮力8.(2023·东营)用细线将两个半径相同的实心小球A和B连接在一起,放入水中,静止后的状态如图所示,线已绷紧。下列判断正确的是()
A.F浮A=GA B.F浮A=F浮BC.GA>GB D.ρA>ρ水9.(2023·德州)水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是(
)
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大10.(2023·武威)2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后()
A.舰体略上浮,受到浮力不变 B.舰体略上浮,受到浮力变小C.舰体略下沉,受到浮力不变 D.舰体略下沉,受到浮力变大11.(2023·泰州)用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型(不计进排气管体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是()
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少12.(2023·巴中)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,如图所示。下列说法正确的是()
A.漂浮的种子受到的浮力小于自身重力B.种子下沉过程中受到的浮力大于自身重力C.下沉过程中盐水对种子的压强变大D.沉底的种子只受到重力和支持力13.(2023·甘孜)如图所示,在我国“2022巅峰使命”珠峰科考中,极目一号Ⅲ型浮空艇到达海拔9032m的高度,对珠峰地区气候进行数据测量。浮空艇能升空是因为内部充入了密度比空气密度的气体,在上升过程中,浮空艇受到的大气压强越来越。(两空均选填“大”或“小”)
解题技巧(1)实心物体的浮沉条件上浮下沉悬浮漂浮沉底处于动态(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”过程的最处于静态,受平衡力作用(2)当轮船由河中驶入海中时,由变形得可知,海水密度大,因此减小,即轮船上浮一些;反之,由海中驶入河中,轮船将下沉一些。(3)潜水艇下潜和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。(4)密度计原理是物体漂浮在液面上的条件,即(不变),增大时减小,密度计在液面以上的体积增大。刻度线越靠下越密,密度值越大。1.(新情境)(2023·常州)为拯救濒危物种中华鲟,生物学家在放养的中华鲟身上拴上定位硬壳胶囊。数天后,胶囊与潜入水中的中华鲟脱离,最终漂浮于江面发射定位信号,脱离后,胶囊受到的浮力随时间变化的关系为下列图中的()
A.
B.
C.
D.
2.(跨学科)(2023·泰安)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,g取,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度。
3.(新考法)(2023·天津)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究;请你完成下列任务:【实验探究】通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论,这就是阿基米德原理;
【理论探究】第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如下图所示;第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在下图中标出);
【原理应用】水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力。1.(2023·永州)将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两种不同的液体中,如图所示,鸡蛋在甲液体中悬浮,在乙液体中沉底且对容器底有压力,比较甲、乙液体的密度ρ甲、ρ乙和鸡蛋在甲、乙液体中受到的浮力F甲、F乙的大小关系,下列正确的是()
A. B.C. D.2.(2023·湖北)物理课上,老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲。将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。下列说法正确的是()
A.整个橙子的密度等于水的密度B.大块橙子受到的浮力大于其重力C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小D.两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力3.(2023·河北)(多选)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是()
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化4.(2023·大连)(多选)用同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,将盒放入水中,盒在水中静止时的位置如图所示。已知材料密度为,盒的体积为V,水的密度为,则下列说法正确的是(
)
A.玩具鱼的质量为 B.盒与玩具鱼的体积之比为C.水对盒下表面的压力为 D.盒空心部分的体积为5.(2023·海南)“强军筑梦,挺进深蓝”。海军372潜艇起航驶离军港,奔赴深海大洋。该潜艇完全浸没后,下潜过程中所受的浮力,从密度小的海域进入密度大的海域所受的浮力(均选填“变大”“不变”或“变小”)。6.(2023·重庆)小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为。
7.(2023·连云港)“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具,距今700多年。如图所示,它上面有三个壶,分别是日壶、月壶和星壶,也叫送水壶,最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口,壶盖上开有一个进水孔,小水滴从日壶滴进月壶,再从月壶滴进星壶,最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件:一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3:00……以此类推;另一个是浮箭,由小木块上连接一把木尺组成,随着受水壶里水量的增加,浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度,就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图,其中正确的是。(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为,则G(选填“>”“=”或“<”)。随着受水壶水位的升高,浮箭下部小木块浸没在水中的深度,受水壶壶底受到水的压强。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量。8.(2023·齐齐哈尔)有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯中盛满酒精,乙溢水杯中盛满某种液体。将一个不吸收任何液体的小球轻轻地放入甲溢水杯中,小球浸没在酒精中,溢出酒精的质量是;将小球从甲溢水杯中取出后擦干,再轻轻地放入乙溢水杯中,溢出液体的质量是,小球露出液面的体积与浸入液体中的体积之比为。已知,则小球的密度是;乙溢水杯中液体的密度是。9.(2023·常德)一实心铁球质量为15.8g,则该实心铁球的体积为cm3;为使铁球能悬浮于水中,我们将实心铁球制成空心铁球,则空心部分体积为cm3(ρ铁=7.9×103kg/m3)。10.(2023·广安)水平桌面上有一装满水的溢水杯,杯底面积为,将重为4.8N的圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中。当A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数如图甲所示,此时A受到的浮力为N。剪断细线,将A缓慢沉入水底,静止时如图乙所示(A与杯底不密合),与图甲相比,溢水杯对桌面的压强增加了Pa。
11.(2023·临沂)作出图中漂浮在水面上的小球所受力的示意图(O为小球的重心)。
12.(2023·苏州)综合实践活动课上,小明用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值0.8、0.9、1.0、1.1的位置并标上密度值。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。(1)O位置处的刻度值为;(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度h=(用、、H表示);(3)管壁上标注的4个刻度值,相邻两刻度值之间的距离(相等/不相等);(4)小明突发奇想,将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果(偏大/偏小/无变化);(5)若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计精确程度将。13.(2023·长春)物理实践小组设计了一个测量固体密度的方案(仅用于不吸水、不溶于水的固体)。如图甲所示,将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口,将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中,大容器的横截面积是圆筒的横截面积的5倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“0”,在大容器的水面位置标出初始水位线。
(1)请在答题卡的图中画出圆筒受到的重力的示意图。(答题卡图中的O点为圆筒的重心)(2)为使圆筒静止后竖直漂浮在水面,在沙粒、泡沫粒中应选择作为圆筒的配重颗粒。(3)将待测金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后(细线的质量、体积忽略不计,金属块始终不触底)如图乙所示,与图甲相比圆筒所受的浮力(选填“变大”、“不变”或“变小”)。分别测出圆筒静止后水面到“0”点和到初始水位线的距离h1和h2,则该金属块的密度表达式为ρ金属=(用h1、h2和ρ水表示)。14.(2023·常德)小霞同学按照如图1所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(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)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与有关;(4)小明还想用图2所示装置验证阿基米德原理:①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会(选填“变大”、“变小”、“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;②在图2中,已知重物是底面积为100cm2,高为8cm,重为10N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6cm,则重物最终浸入的深度为cm(弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm)。15.(2023·随州)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。
(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是(选填“①→②”或“②→①”);(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F=N;(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与(选填“液体密度”或“金属密度”)有关;(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水=(用F1、F2、F3、ρ水表示)。16.(2023·哈尔滨)在探究“浮力大小与什么因素有关”实验中:(1)东宝测量物体A在水中所受浮力的方法如图,由图可知,物体受到的重力为N,物体受到的浮力为N,浮力的方向是;
(2)伟鹏同学在实验中获得如下的数据,分析表中的数据能否得到浮力大小与物体排开液体体积的定量关系?若能,请写出主要分析过程(可省略计算步骤)及结论;若不能,请说明理由。实验次数浮力/N液体密度排开液体体积/10.40.85020.90.910030.51.05042.21.120050.61.25017.(2023·德阳)小张在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,做了以下的部分操作。用同一弹簧测力计挂着同一金属物块依次完成如图所示的三次测量:
(1)乙图所示的实验中,物块受到的浮力大小为N;(2)分析乙图、丙图,说明浮力的大小与有关;(3)本实验数据可计算出盐水的密度为kg/m3。(已知水的密度为1.0×103kg/m3)18.(2023·烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小?哪些能够计算出物体排开液体的重力大小?(用图中的序号表示)(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系?(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作?(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可)19.(2023·巴中)某兴趣小组在做浮力相关实验时,将力传感器固定在铁架台上,底面积为的实心均匀圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连,力传感器的示数等于细线拉力的大小。底面积的柱形容器B放在水平升降台上,装有深的水,如图甲所示。从某时刻开始让升降台上升使A逐渐浸入水中,力传感器的示数F与升降台上升高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩,A始终保持竖直,且不吸水,整个过程无水溢出。请回答下列问题:(1)求A的质量;(2)当升降台上升高度为时,A浸入水中深度为,求此时A受到的浮力;(3)求A的密度。
20.(2023·安徽)“浮沉子”最早是由科学家笛卡尔设计的。小华用大塑料瓶(大瓶)和开口小玻璃瓶(小瓶)制作了图1所示的“浮沉子”;装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的瓶盖使其密封,两瓶内均有少量空气。将小瓶视为圆柱形容器,底面积为S,忽略其壁厚(即忽略小瓶自身的体积)。当小瓶漂浮时,简化的模型如图2所示,小瓶内空气柱的高度为h。手握大瓶施加适当的压力,使小瓶下沉并恰好悬浮在图3所示的位置。将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A,A的质量为m,水的密度为,g为已知量,求:(1)图2中A所受浮力的大小;(2)图2中A排开水的体积;(3)图2和图3中小瓶内空气的密度之比。
21.(2023·北京)某科技小组的同学想制作一个简易浮力秤来测质量。他们剪掉空塑料瓶的瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,左侧标记的是长度值,若在刻度线右侧标上相应的质量值,即可做成一个简易浮力秤,如图所示。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为50cm2,不放被测物体时浮力秤的总质量为170g,水的密度为1.0g/cm3,g取10N/kg。(1)画出图中浮力秤的受力示意图。(2)求图中所示状态浮力秤受到的浮力。(3)求浮力秤上2cm刻度线对应的质量值。
22.(2023·聊城)如图所示,是某项目研究小组设计的一自动加水装置,将一重为12N,底面积为的圆柱体放在水箱底部。从进水口注入水,随着水面升高,圆柱体竖直上浮。当水面上升到传感器底端P时,由传感器控制进水口开关停止注水,此时传感器底端P对圆柱体有20N的竖直向下的压力。g取10N/kg,。求:(1)水箱内无水时,圆柱体对水箱底部的压强;(2)圆柱体刚好浮起时浸入水中的体积;(3)停止注水时,圆柱体受到的浮力。
23.(2023·宜宾)如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为,g取10N/kg,求:(1)图乙中木块所受的浮力大小;(2)木块的体积;(3)木块的密度;(4)图丙中F的大小。
主题二力学专题10浮力及浮沉条件的应用考情概览:理解课标要求,把握命题方向,总结出题角度。真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。新题特训:选用最新优质题、创新题,巩固考点复习效果。考点内容课标要求命题预测浮力概念及弹簧测力计测浮力通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。主要考查浮力产生原因、浮力方向、弹簧测力计法测浮力。题型主要是选择题、填空题、实验探究题。主要命题点有:浮力的方向、判读物体是否受浮力、画浮力的示意图、弹簧测力计法测浮力、探究影响浮力大小的因素等。阿基米德原理知道阿基米德原理阿基米德原理是中考浮力部分命题点较为集中的内容。阿基米德原理主要考查利用阿基米德原理计算浮力。常见考题类型是选择题、填空题、计算题,有事也会出现在综合题里。命题点有:利用阿基米德原理比较浮力大小、利用阿基米德原理计算浮力大小以及综合的分析与计算。浮沉条件及应用能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象府城条件是浮力部分重要的知识内容,也是中考的常考点。利用浮沉条件进行定性分析考查较多。题型基本上是选择题、填空题两种。命题点有:利用浮沉条件定性比较、判断物体的状态,以及轮船、潜水艇、气球飞艇、密度计的原理等。►考向一浮力概念及弹簧测力计测浮力1.(2023·陕西)如图,用细线将一个质量为27g、体积为10cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上,使铝块完全浸没在水中静止不动,此时,该铝块受到的浮力为N,电子测力计的示数N。若使铝块在水中继续下降,它所受的浮力将(选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg,细线重力忽略不计)
【答案】0.10.17不变【解析】[1]铝块完全浸没在水中静止不动,则排开水的体积等于物体的体积,有受到的浮力为[2]根据称重法可得,铝块完全浸没时所受的浮力为则电子测力计的示数为[3]若使铝块在水中继续下降,根据可知,它所受的浮力将保持不变。2.(2023·江西)【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为N;②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。【解释】(1)图b中橡皮泥受到的浮力大小为N;(2)由以上实验可知,浮力大小与物体的形状;【交流】(3)本实验在其它因素都相同的前提下,只改变物体的形状来进行探究。在物理学中,这种研究方法称为;(4)在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,橡皮泥所受浮力大小(选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与无关;(5)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,能否完成本实验的探究?【答案】42无关控制变量法不变深度能【解析】[1]由图a可知,弹簧测力计的所示是4N,所以橡皮泥的重力为4N。(1)[2]由图b可知,弹簧测力计的示数是2N,橡皮泥受到的浮力F浮=G-Fb=4N-2N=2N(2)[3]由实验现象可知,同一块橡皮泥捏成不同形状物体浸没在水中,弹簧测力计的示数相同,由称重法可知浮力相同,说明浮力的大小与物体的形状无关。(3)[4]探究浮力的大小与物体的形状的关系,保持其它因素都相同,只改变物体的形状,用到控制变量法。(4)[5][6]在第④步实验中,将橡皮泥从图d位置向下移放到图e位置时,深度增加,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知浮力大小不变,说明浮力大小与深度无关。(5)[7]用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计,用橡皮筋吊着橡皮泥浸入水中,记录橡皮筋的长度,比较每次橡皮筋的长度可以知道拉力的大小,从而比较浮力的大小,能完成本实验的探究。3.(2023·广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中;
(1)观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值;调零时,弹簧测力计应在(选填“竖直”或“水平”)方向上调零;(2)如题图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(可塑),测出重力,将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h,请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像;(3)分析图像可知:浸没前,h增加,F浮;浸没后,h增加,F浮;(均选填“变大”“变小”或“不变”)(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,重复上述实验。两次实验所得的F浮随h变化的图像(选填“相同”或“不同”);(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:。【答案】量程竖直见解析变大不变不同酒精【解析】(1)[1][2]使用弹簧测力计前,应该先观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值;调零时,应该在竖直方向下拉动弹簧测力计,防止卡壳。(2)[3]由甲图可得,物块重力G=1.0N,当物块慢慢浸入水中时,在竖直方向上只受竖直向上的拉力,浮力和竖直向下的重力作用,即当浸入水中深度为2cm时,此时弹簧测力计的示数为0.8N,则浮力为同理,当深度为4cm和6cm时,浮力分别为0.4N和0.6N;当物块完全浸入水中后,根据随着浸入水中的深度增加,排开水的体积保持不变,所以浮力大小保持不变,如图所示
(3)[4]分析图像可知,物块浸没前,根据深度h增加,物块排开水的体积增加,浮力变大。[5]物块浸没后,根据深度h增加,物块排开水的体积等于物块的体积,此时排开水的体积保持不变,浮力大小不变。(4)[6]若把此物块捏成高为6cm的圆锥体,物块的高度和体积不变,但物块在浸入水中的过程中,排开水的体积增加的速率变小,最后浸没水中时浮力依然会保持不变,故两次实验所得的F浮随h变化的图像会不相同。(5)[7]若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,只需要增加密度不等于水的液体,重复上述实验,形成对比数据。解题技巧(1)浮力的方同是竖直向上的(2)浮力是由于周围液体对物体上、下表面存在压力差而产生的。下表面所受的竖直向上的压力大于上表面所受的竖直向下的压力,因而产生了浮力,所以浮力的方向总是竖直向上的,即。上下同粗的物体的下表面如果和容器接触密合,则这个物体就不受浮力的作用。(3)把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸入放体中,记下弹簧测力计的示数F,则。►考向二阿基米德原理4.(2023·济南)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较()
A.石头受到的浮力更大些B.西红柿受到的浮力更大些C.石头和西红柿受到的浮力一样大D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小【答案】A【解析】把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,西红柿排开的水的体积小于石头排开的水的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,石头受到的浮力大。故选A。5.(2023·牡丹江)学习了阿基米德原理,小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先用弹簧测力计测出金属块的重力是,再把金属块浸没到水中,静止时,弹簧测力计的示数是。求:(1)金属块浸没在水中受到的浮力;(2)金属块的体积;(3)金属块的密度。【答案】(1)0.1N;(2);(3)【解析】(1)金属块受到的浮力(2)根据阿基米德原理,金属块完全浸没在水中时,排开的水的体积因金属块浸没在水中,故金属块的体积(3)根据G=mg,金属块的质量金属块的密度6.(2023·雅安)一棱长为的正方体物块放在盛有40L水的薄壁圆柱形容器中,容器重为10N,底面积为。现用竖直向下大小为20N的力F作用在物体上,物体刚好浸没于水中静止,如图所示(,g取10N/kg)。求:(1)物块下表面受到水的压强;(2)物块受到的浮力;(3)容器底部对水平地面的压强。
【答案】(1)2000Pa;(2)80N;(3)4.9×103Pa【解析】(1)根据题意可知,水对物块下表面的压强为(2)物块排开水的体积物块受到的浮力为(3)水的体积水的质量水的重力为物块处于平衡状态,竖直方向上三力平衡,即有所以容器底部对水平地面的压力为容器底部对水平地面的压强解题技巧(1)阿基米德原理所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。(2)是指被物体排开的液体所受的重力,表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。(3)表示被物体排开液体的体积,当物体浸没在液体里时,;当物体只有一部分浸入液体里时,则。(4)由可以看出,浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中应改为。►考向三浮沉条件及应用7.(2023·淄博)将兵乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置1和位置2,最终在位置3静止,如图所示。则乒乓球()
A.在位置1时处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力B.从位置1至位置2的过程中,受到的浮力逐渐变大C.从位置1至位置2的过程中,受到水的压强逐渐变大D.在位置3时受到的浮力小于在位置1时受到的浮力【答案】D【解析】ABD.乒乓球在1、2位置时排开的水的体积相同,所受的浮力相同,因为乒乓球最终漂浮,所以浸没在水中时,所受的浮力大于重力,乒乓球在3位置时漂浮,排开水的体积比1、2位置小,所受的浮力小于1、2位置的浮力,故AB不符合题意,D符合题意;C.从1至2位置,水的深度变浅,据,乒乓球受到水的压强变小,故C不符合题意。故选D。8.(2023·东营)用细线将两个半径相同的实心小球A和B连接在一起,放入水中,静止后的状态如图所示,线已绷紧。下列判断正确的是()
A.F浮A=GA B.F浮A=F浮BC.GA>GB D.ρA>ρ水【答案】B【解析】A.小球A受到重力、浮力和绳的拉力,A处于静止状态,受到的力是平衡力,所以F浮A=GA+FA故A错误;BC.两个小球的体积相同,都浸没水中,排开水的体积相同,由F浮=ρgV排可知AB小球受到的浮力相等,即F浮A=F浮B小球B受到重力、浮力和绳的拉力,B处于静止状态,受到的力是平衡力,所以GB=F浮B+FB由A可知A的重力GA=F浮A-FAB对A的拉力和A对B的拉力是相互作用力,大小相等,即FA=FB所以GA<GB故C错误,B正确;D.由A可知A的重力GA=F浮A-FA所以A的重力小于浮力,即GA<F浮A,mAg<F浮A,ρAVAg<ρ水VAg,ρA<ρ水故D错误。故选B。9.(2023·德州)水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是(
)
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大【答案】D【解析】A.由图可知,密度计在水和浓盐水中均为漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,密度计在水中和浓盐水中受到的浮力大小均与密度计自身的重力大小相等,所以密度计在两液体中受到的浮力相等,故A错误;B.由图可知,密度计在甲液体中排开液体的体积更大,由密度计在两液体中受到的浮力相等和F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度更小,所以甲液体是水,故B错误;C.两液体的深度相同,甲液体的密度更小,由p=ρgh可知,甲液体对容器底的压强更小,故C错误;D.甲液体的密度小于乙,由图可知,甲液体的体积小于乙,由m=ρV可知,甲液体的质量小于乙液体,甲液体的重力小于乙液体。两容器中密度计的质量相同,所以甲容器对桌面的压力更小,乙容器对桌面的压力更大,故D正确。故选D。10.(2023·武威)2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后()
A.舰体略上浮,受到浮力不变 B.舰体略上浮,受到浮力变小C.舰体略下沉,受到浮力不变 D.舰体略下沉,受到浮力变大【答案】B【解析】当战斗机从军舰上起飞后,航空母舰的重力减小,处于漂浮状态,浮力等于重力,所以舰体受到的浮力减小,由可知,液体的密度不变,排开液体的体积减小,舰体略上浮,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。11.(2023·泰州)用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型(不计进排气管体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是()
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少【答案】D【解析】A.当模型漂浮于水面时,由浮沉条件可知,它受到的浮力等于重力,故A错误;B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,瓶内水被排出来,模型重力将变小,小于浮力,模型将上浮,故B错误;C.从瓶中抽气时,瓶内气体压强变小,水进入瓶内,模型重力将变大,大于浮力,模型会下沉,此时排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力不变,故C错误。D.潜水艇是依靠改变自身重力实现浮沉的,让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,此时应向外抽气,让水进入瓶中,是模型受到的重力大于浮力,实现下沉;然后停止抽气,接着适当充气,向外排水,使模型的重力等于浮力而悬浮,所以瓶内气体是先减少后增加,瓶内的水先增加后减少,故D正确。故选D。12.(2023·巴中)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,如图所示。下列说法正确的是()
A.漂浮的种子受到的浮力小于自身重力B.种子下沉过程中受到的浮力大于自身重力C.下沉过程中盐水对种子的压强变大D.沉底的种子只受到重力和支持力【答案】C【解析】A.一部分种子漂浮在盐水中,受力平衡,受到的浮力大小等于其自身的重力,故A错误;B.种子下沉过程中受力不平衡,由物体的浮沉条件可知,此时种子受到的重力大小大于浮力,故B错误;C.种子在下沉过程中所处的深度不断增大,由可知,种子受到的液体压强也在不断增大,故C正确;D.由物体的浮沉条件可知,沉底的种子受到的重力大小大于浮力,所以沉底的种子除了受重力和浮力的作用,还受容器底对其的支持力,故D错误。故选C。13.(2023·甘孜)如图所示,在我国“2022巅峰使命”珠峰科考中,极目一号Ⅲ型浮空艇到达海拔9032m的高度,对珠峰地区气候进行数据测量。浮空艇能升空是因为内部充入了密度比空气密度的气体,在上升过程中,浮空艇受到的大气压强越来越。(两空均选填“大”或“小”)
【答案】小小【解析】[1]浮空艇能升空是因为内部充入了密度比空气密度更小的气体,整个浮空艇的平均密度小于空气密度,使浮空艇受到的浮力大于其重力,浮空艇就能上升。[2]在上升过程中,空气越来越稀薄,气压逐渐减小,所以浮空艇受到的大气压强越来越小。解题技巧(1)实心物体的浮沉条件上浮下沉悬浮漂浮沉底处于动态(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”过程的最处于静态,受平衡力作用(2)当轮船由河中驶入海中时,由变形得可知,海水密度大,因此减小,即轮船上浮一些;反之,由海中驶入河中,轮船将下沉一些。(3)潜水艇下潜和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。(4)密度计原理是物体漂浮在液面上的条件,即(不变),增大时减小,密度计在液面以上的体积增大。刻度线越靠下越密,密度值越大。1.(新情境)(2023·常州)为拯救濒危物种中华鲟,生物学家在放养的中华鲟身上拴上定位硬壳胶囊。数天后,胶囊与潜入水中的中华鲟脱离,最终漂浮于江面发射定位信号,脱离后,胶囊受到的浮力随时间变化的关系为下列图中的()
A.
B.
C.
D.
【答案】D【解析】当胶囊未离开水面时,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,该过程中胶囊受到的浮力大小不变;当胶囊露出水面且稳定前,排开水的体积不断减小,由阿基米德原理可知,胶囊受到的浮力不断减小;当胶囊最终漂浮在水面时,排开水的体积不再变化,由阿基米德原理可知,此时受到的浮力不再变化。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。2.(跨学科)(2023·泰安)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,g取,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计。(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;(2)乙图中,小船有体积露出水面,求金属块A的密度。
【答案】(1);(2)【解析】(1)已知金属块A上表面距离水面50cm,即由可得,金属块A上表面受到的水的压强为(2)由题意知,小船装有18N沙石时,处于漂浮状态,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计,则小船此时受到得浮力为由得,船排开水的体积为当沙石清除后,小船有体积露出水面,此时小船排开水的体积为根据得,此时船受到得浮力为由图乙可知,A完全浸没在水中,根据可得,金属A受到的浮力为金属块A被拉出淤泥静止在水中,则此时小船受到的浮力和金属球受到的浮力等于金属A的重力,则由得,金属球A得质量为根据密度公式可得,金属球A得密度为3.(新考法)(2023·天津)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究;请你完成下列任务:【实验探究】通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论,这就是阿基米德原理;
【理论探究】第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如下图所示;第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在下图中标出);
【原理应用】水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力。【答案】见解析【解析】[1]由图中实验数据可得,F甲-F乙=F丙-F丁,即物体受到的浮力等于排开液体的重力,即。[2]设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为,长方体上、下表面所处的深度及受力情况,如下图所示:
由于同种液体中,深度越深,液体的压强越大,长方体的上下面表面积相同,由可得,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力,两者之差即为浮力[3]由阿基米德原理可得,金属圆柱体静止时所受浮力1.(2023·永州)将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两种不同的液体中,如图所示,鸡蛋在甲液体中悬浮,在乙液体中沉底且对容器底有压力,比较甲、乙液体的密度ρ甲、ρ乙和鸡蛋在甲、乙液体中受到的浮力F甲、F乙的大小关系,下列正确的是()
A. B.C. D.【答案】B【解析】AB.图甲中鸡蛋处于悬浮状态,甲液体的密度图乙中鸡蛋沉底,乙液体的密度所以甲液体的密度大于乙液体的密度,即故B正确,A错误;CD.图甲中鸡蛋处于悬浮状态,浮力等于重力,图乙中鸡蛋沉底,浮力小于重力,鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,即故CD错误。故选B。2.(2023·湖北)物理课上,老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲。将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。下列说法正确的是()
A.整个橙子的密度等于水的密度B.大块橙子受到的浮力大于其重力C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小D.两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力【答案】D【解析】A.整个橙子放入水中,漂浮在水面上,整个橙子的密度小于水的密度,故A错误;B.将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,大块橙子受到的浮力等于其重力,故B错误;C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中,体积不变,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知其受到的浮力不变,故C错误;D.整个橙子在水中漂浮,所受浮力等于其重力。将其切成大小两块,再次投入水中,大块橙子受到的浮力等于自身重力,小块橙子受到的浮力小于自身重力,两块橙子受到浮力之和小于整个橙子受到的浮力,故D正确。故选D。3.(2023·河北)(多选)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是()
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化【答案】AB【解析】A.土豆漂浮在水面上,由漂浮条件可知,土豆的浮力等于它的重力,故A正确;B.土豆悬浮在盐水中,由悬浮条件可知,土豆的密度等于盐水的密度,故B正确;C.沉到底部后,土豆受到的浮力小于它的重力,漂浮时土豆受到的浮力等于它的重力,沉到底部后,土豆的重力不变,土豆受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故C错误;D.沉到底部后,继续注入清水,盐水的密度变小,土豆排开盐水的体积不变,由可知土豆受到的浮力变小,故D错误。故选AB。4.(2023·大连)(多选)用同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,将盒放入水中,盒在水中静止时的位置如图所示。已知材料密度为,盒的体积为V,水的密度为,则下列说法正确的是(
)
A.玩具鱼的质量为 B.盒与玩具鱼的体积之比为C.水对盒下表面的压力为 D.盒空心部分的体积为【答案】ABD【解析】A.方形盒和实心玩具鱼质量相等且悬浮与水中,排开水的体积和盒子体积相等,总重力等于水对其浮力,即故玩具鱼的质量为故A正确;B.玩具鱼的体积为已知盒子的体积为V,故盒与玩具鱼的体积之比为故B正确;C.方形盒子受到的浮力刚好是盒子上下表面的压强差,即F浮=ρ水gV如图,盒子上方液体仍有一定的深度,对盒子上下表面也会产生压强的作用,进而产生压力,故此时水对盒下表面的压力应大于ρ水gV。D.盒子的质量等于鱼的质量,为故盒子的实际体积为故盒子空心部分的体积为故D正确。故选ABD。5.(2023·海南)“强军筑梦,挺进深蓝”。海军372潜艇起航驶离军港,奔赴深海大洋。该潜艇完全浸没后,下潜过程中所受的浮力,从密度小的海域进入密度大的海域所受的浮力(均选填“变大”“不变”或“变小”)。【答案】不变变大【解析】[1]潜艇完全浸没后,因为排开液体的体积不变,液体的密度不变,根据可知,下潜过程中所受的浮力不变。[2]因为潜水艇排开液体的体积不变,液体的密度变大,根据可知,浮力变大。6.(2023·重庆)小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为。
【答案】92∶9【解析】[1]根据甲、乙两图可知,向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,液面上升的距离为由此可知当加入质量与水杯相同的铁砂液面上升3cm,因为铁砂与柱形薄壁水杯质量相等,因此不加铁砂时,水杯浸入水中的深度为3cm,因此如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度[2]由图乙可知,装入铁砂后烧杯下降6cm,则增加的浮力为ΔF浮=ρ水ΔV排g=ρ水g×6cm×S杯取出铁砂的拉力的增量等于ΔF浮。因铁砂的质量是水杯的2倍,并由甲图可知,烧杯受到的浮力为F浮=ρ水g×3cm×S杯=G杯又因为M的质量与水杯的质量相等,因此,M受到的重力大小也为F浮。当铁砂取完后,M恰好可被拉起可知,杯底到M上表面的距离等于M的边长,铁砂产生的浮力刚好的与M正方体的重力和上表面的压力,则,化简得①根据甲丙两图可知,增加的排开水的体积是且增加的浮力等于正方体M的重力与所受浮力之差,则有,化简得在甲图中,排开水的体积为则有②①②两式联立可得7.(2023·连云港)“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具,距今700多年。如图所示,它上面有三个壶,分别是日壶、月壶和星壶,也叫送水壶,最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口,壶盖上开有一个进水孔,小水滴从日壶滴进月壶,再从月壶滴进星壶,最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件:一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3:00……以此类推;另一个是浮箭,由小木块上连接一把木尺组成,随着受水壶里水量的增加,浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度,就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图,其中正确的是。(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为,则G(选填“>”“=”或“<”)。随着受水壶水位的升高,浮箭下部小木块浸没在水中的深度,受水壶壶底受到水的压强。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量。【答案】C=不变变大浮箭上升的高度【解析】(1)[1]分析可知,14:00在13:00~15:00之间,为未时,所以浮箭指向未。故ABD错误,C正确。故选C。(2)[2]浮箭漂浮,处于二力平衡状态,浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为F浮,则G=F浮。[3][4]随着受水壶水位的升高,浮箭也跟着上升,浮力不变,故浮箭下部小木块浸没在水中的深度不变,受水壶壶底受到水的压强变大。[5]若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量浮箭上升的高度。8.(2023·齐齐哈尔)有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯中盛满酒精,乙溢水杯中盛满某种液体。将一个不吸收任何液体的小球轻轻地放入甲溢水杯中,小球浸没在酒精中,溢出酒精的质量是;将小球从甲溢水杯中取出后擦干,再轻轻地放入乙溢水杯中,溢出液体的质量是,小球露出液面的体积与浸入液体中的体积之比为。已知,则小球的密度是;乙溢水杯中液体的密度是。【答案】【解析】[1][2]小球浸没在酒精中,溢出酒精的质量是,根据密度公式可知溢出酒精的体积即小球的体积为已知小球露出液面的体积与浸入液体中的体积之比为,则排开液体的体积为溢出液体的质量是,乙溢水杯中液体的密度是小球在乙溢水杯中处于漂浮状态,小球的重力等于浮力,由阿基米德原理有F浮=G=m液g=0.08kg×10N/kg=0.8N小球的密度是9.(2023·常德)一实心铁球质量为15.8g,则该实心铁球的体积为cm3;为使铁球能悬浮于水中,我们将实心铁球制成空心铁球,则空心部分体积为cm3(ρ铁=7.9×103kg/m3)。【答案】213.8【解析】[1]一实心铁球质量为15.8g,密度ρ铁=7.9×103kg/m3=7.9g/cm3,则该实心铁球的体积为[2]根据物体悬浮于水中时,物体的平均密度等于水的密度,则空心铁球的总体积为则空心体积为10.(2023·广安)水平桌面上有一装满水的溢水杯,杯底面积为,将重为4.8N的圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中。当A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数如图甲所示,此时A受到的浮力为N。剪断细线,将A缓慢沉入水底,静止时如图乙所示(A与杯底不密合),与图甲相比,溢水杯对桌面的压强增加了Pa。
【答案】1280【解析】[1]由题可知圆柱体重4.8N,当圆柱体A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数如图甲所示,弹簧测力计分度值为0.2N,此时的示数为3.8N,则此时圆柱体A受到的浮力为[2]当圆柱体A的一半浸入水中时受到的浮力为1N,根据可知,则当圆柱体A的全部浸入水中时受到的浮力为2N。如图乙所示,圆柱体A对溢水杯底的压力为根据阿基米德原理可知,圆柱体受到浮力等于排开水的重力,所以圆柱体A浸没在水中时对溢水杯底部的压力就等于溢水杯对桌面增加的压力,则溢水杯对桌面增加的压强为11.(2023·临沂)作出图中漂浮在水面上的小球所受力的示意图(O为小球的重心)。
【答案】
【解析】漂浮在水面上的小球处于平衡状态,因此受到竖直向下的重力等于竖直向上的浮力
12.(2023·苏州)综合实践活动课上,小明用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值0.8、0.9、1.0、1.1的位置并标上密度值。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。(1)O位置处的刻度值为;(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度h=(用、、H表示);(3)管壁上标注的4个刻度值,相邻两刻度值之间的距离(相等/不相等);(4)小明突发奇想,将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果(偏大/偏小/无变化);(5)若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计精确程度将。【答案】1.0不相等偏大变高【解析】(1)[1]密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中O处,说明此时密度计在O处显示的密度值应该为水的密度,所以则O处应标为1g/cm3(2)[2]由题意知密度计漂浮在水面上时,V排=SH,则有F浮=G物,即当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,V排液=Sh,则有F浮液=G物,即可得解得(3)[3]由可知,h和ρ液是反比例函数,刻度分布不均匀。(4)[4]小明把吸管中的细铁丝拿出来,缠绕在吸管的下端,再用这支密度计去测量液体的密度,此时排开液体的体积不变,因吸管排开液体的体积等于排开液体的总体积减去铜丝的体积,所以,吸管排开液体的体积减小,会上浮一些,测得的密度值偏大,即测出的同一液体密度值偏大。(5)[5]为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,增加塞入吸管中铁丝的质量,从而获得更大的重力,即浮力更大,排开体积更大,由V=sh可知,S不变,即可使h变大,据此设计精确程度更高。13.(2023·长春)物理实践小组设计了一个测量固体密度的方案(仅用于不吸水、不溶于水的固体)。如图甲所示,将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口,将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中,大容器的横截面积是圆筒的横截面积的5倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“0”,在大容器的水面位置标出初始水位线。
(1)请在答题卡的图中画出圆筒受到的重力的示意图。(答题卡图中的O点为圆筒的重心)(2)为使圆筒静止后竖直漂浮在水面,在沙粒、泡沫粒中应选择作为圆筒的配重颗粒。(3)将待测金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后(细线的质量、体积忽略不计,金属块始终不触底)如图乙所示,与图甲相比圆筒所受的浮力(选填“变大”、“不变”或“变小”)。分别测出圆筒静止后水面到“0”点和到初始水位线的距离h1和h2,则该金属块的密度表达式为ρ金属=(用h1、h2和ρ水表示)。【答案】沙粒变大【解析】(1)[1]从圆筒的重心沿竖直向下的方向画出一条带箭头的线段,由G表示(2)[2]要使圆筒静止后竖直漂浮在水面,选择质量较大的物体放到圆筒中,相同体积的沙粒和泡沫粒相比,沙粒的质量较大,选择沙粒作为圆筒的配重颗粒。(3)[3]将待测金属块用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后,总重力增大,处于漂浮状态,浮力等于重力,浮力增大,与图甲相比圆筒所受的浮力变大。[4]设圆筒浸入水中的深度为h,圆筒的横截面积为S,原来水位为H,大容器的横截面积S容=5S根据金属块用细线挂在圆筒下方前后,容器内的水体积不变可知5SH-Sh=5S(H+h2)-V金-S(h+h1)金属块的体积为V金=5Sh2-Sh1原来圆筒处于漂浮,浮力等于重力,即G筒=F浮=ρ水gSh①将金属块和圆筒看成整体,处于漂浮状态,浮力等于重力,即G筒+G金=F浮总=ρ水gS(h+h1)+ρ水gV金②②-①得到G金=ρ水gSh1++ρ水gV金金属的体积代入G金=ρ水gSh1++ρ水g(5Sh2-Sh1)=5ρ水gSh2金属块的密度14.(2023·常德)小霞同学按照如图1所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(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)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与有关;(4)小明还想用图2所示装置验证阿基米德原理:①将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小明发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会(选填“变大”、“变小”、“不变”),若它们的变化量相等,则证明F浮=G排;②在图2中,已知重物是底面积为100cm2,高为8cm,重为10N的实心长方体,从重物刚接触水面开始,将升降台缓慢上升6cm,则重物最终浸入的深度为cm(弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm)。【答案】1排开液体体积液体密度变大4【解析】(1)[1]由图A可知,金属块的重力G=4N,由图D可知金属块浸没时弹簧测力计的示数F′=3N,则金属块浸没在水中所受的浮力F浮=G-F′=4N-3N=1N(2)[2]由A、B、C、D四个图可知,金属块排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。(3)[3]由A、D、E三图可知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不相同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。(4)①[4]如图2,小明将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当小明逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计甲的示数F′=G﹣F浮变小。又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计乙的示数变大。根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计甲示数的变化量和弹簧测力计乙的示数变化量相等,从而证明了F浮=G排;②[5]因平台又上升后,由于物体受浮力,弹簧测力计示数会减小,且弹簧测力计每1N的刻度线间距为0.5cm,所以,设物体静止时弹簧缩短了hcm,此时物体浸入水中的深度为(6﹣h)cm,弹簧测力计示数为即F=G﹣2N/cm×h此时弹簧测力计拉力、浮力与物体重力平衡,所以F+F浮=G即(10N﹣2N/cm×h)+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×(6﹣h)×10﹣6m3=10N解得h=2cm;所以重物浸入深度为6cm﹣2cm=4cm15.(2023·随州)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。
(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是(选填“①→②”或“②→①”);(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F=N;(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与(选填“液体密度”或“金属密度”)有关;(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水=(用F1、F2、F3、ρ水表示)。【答案】①→②1.3液体密度【解析】(1)[1]要测量金属块A浸没在水中的浮力,先测量金属块A的重力,在测量金属块A浸没在水中弹簧测力计的示数,合理的测量顺序是①→②。(2)[2]计算金属块A浸没在水中的浮力为F=G-F示=F1-F2=4.5N-3.2N=1.3N(3)[3]如图所示,改变了金属块A浸没入液体的密度,故金属块A的浮力大小与液体密度有关。(4)[4]在水中金属块A受到的浮力为F浮水=F1-F2在盐水中金属块A受到的浮力为F浮盐水=F1-F3因为金属块A都是浸没在两种液体之中,排开液体的体积和金属块A的体积相同,即VA=V排根据公式F浮=ρ液gV排可知则盐水的密度为。16.(2023·哈尔滨)在探究“浮力大小与什么因素有关”实验中:(1)东宝测量物体A在水中所受浮力的方法如图,由图可知,物体受到的重力为N,物体受到的浮力为N,浮力的方向是;
(2)伟鹏同学在实验中获得如下的数据,分析表中的数据能否得到浮力大小与物体排开液体体积的定量关系?若能,请写出主要分析过程(可省略计算步骤)及结论;若不能,请说明理由。实验次数浮力/N液体密度排开液体体积/10.40.85020.90.910030.51.05042.21.120050.61.250【答案】31竖直向上见解析【解析】(1)[1]弹簧测力计的分度值是0.2N,称量物体A的质量时弹簧测力计的指针指在3.0处,即物体受到的重力为3N。[2]将A浸没到水中后,弹簧测力计的示数变为2N,则物体受到的浮力[3]浮力
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