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文档简介
专题09浮力及其应用
【跨学科实践】
1.(2024·河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。图为打捞过程示
意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就
被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙
三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是()
A.F甲F乙F丙B.F甲F乙F丙
C.F甲F乙F丙D.F甲F乙F丙
【答案】B
【解析】由图可知,船在图中甲、乙、丙排开水的体积V甲V乙V丙,根据阿基米德原理
F浮=液gV排可知船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力F甲F乙F丙。
故选B。
【中考新考法】
2.(2024·山东烟台)橡皮泥可以被捏成各种形状,深受同学们喜欢。学习了力学知识后,
小红利用家中的量杯、茶壶和垫块,测出了橡皮泥的密度。已知橡皮泥的密度大于水的密度
(橡皮泥的吸水忽略不计),操作过程如下:
①如图,把茶壶的一侧垫起并装满水,将橡皮泥轻轻放入茶壶中,用量杯接住溢出的水;
②倒掉量杯中的水,从茶壶中取出橡皮泥,将量杯和橡皮泥擦干;
③把茶壶重新加满水,将橡皮泥捏成空心碗放入壶中,让其浮在水面上,用量杯接住溢出的
水。
(1)操作①是为了获得橡皮泥的,操作③是为了获得橡皮泥的;
(2)假设操作①量杯中水的体积为V1,操作③量杯中水的体积为V2,水的密度为0,请写
出橡皮泥密度的表达式;
(3)如果操作③中茶壶里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中,则橡皮泥密度的测量结
果(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
V
【答案】体积质量20不变
V1
【解析】(1)[1]操作①中橡皮泥沉底,所以溢出水体积为橡皮泥体积。
[2]操作③中橡皮泥浮在水面上静止,所以其浮力等于橡皮泥重力,而浮力等于排开水得重
力,就可有G=mg得橡皮泥质量。
(2)[3]操作③中橡皮泥所受浮力为
F浮G排mg0V2g
因为浮力等于橡皮泥重力,所以橡皮泥质量为
GVg
m02V
gg02
所以橡皮泥密度为
V
20
V1
(3)[4]茶壶里的水有少量进入橡皮泥捏成的空心碗中,会使浮力变大,但溢出水的不变,
密度的测量结果不变。
【结合生活实际】
3.(2024·四川泸州)钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具,其主要由鱼钩、
铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成,该钓具各部分参数如下表所示。假如垂钓时,浸没在水
面下的浮子处于同一竖直线上,漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上,为浮子的理想状态
(忽略鱼线弯曲造成的影响,即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示,
某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时,鱼饵的质量为1.5103kg,体积为1106m3,沉到水底后未与
塘底紧密接触,有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上,且浮子处于理想状态。
33
取水1.010kg/m,g10N/kg,则:
名称1颗浮子铅坠鱼钩鱼线
质量m/kg410491044104不计
体积V/m381071107不计不计
(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大?
(2)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力为多大?
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,浮子仍处于理想状态,水面下浸没的浮子
有多少颗?
【答案】(1)3.2102N;(2)1103N;(3)5颗
【解析】解:(1)由F浮=液V排g知道,4颗浮子受到的总浮力
33732
F浮浮子水gV排浮子110kg/m10N/kg4810m3.210N
(2)不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用,将水面下的四个浮子、铅坠、鱼饵、鱼钩
作为一个整体分析,其总重力与其所受总浮力及水平塘底对鱼饵的支持力平衡。则四个浮子
的重力
42
G浮子m浮子g4410kg10N/kg=1.6×10N
鱼饵的重力
32
G饵m饵g1.510kg10N/kg=1.5×10N
鱼钩的重力
4-3
G钩m钩g410kg10N/kg=4×10N
铅坠的重力
43
G坠m坠g910kg10N/kg=9×10N
铅坠所受浮力
33733
F浮坠水gV排坠110kg/m10N/kg110m110N
鱼饵受到的浮力
33632
F浮饵水gV排饵110kg/m10N/kg110m110N
故鱼饵受到的支持力为
23-322323
F支G总F浮总1.610N+910N+410N+1.510N-3.210N-110N-1.010N=110N
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,鱼钩、铅坠和浮漂整体受到的浮力
F总浮F浮子F坠G浮子G坠G钩
鱼钩、铅坠和浮漂的重力
444
G浮子G坠G钩m总g7410kg+910kg41010N/kg=0.041N
由F浮=液V排g知道
F浮
V排V浮子排V坠排
液g
水面下浸没的浮子的体积
F总浮0.041N7373
V浮子排V坠排33110m4010m
液g110kg/m10N/kg
水面下浸没的浮子的颗数
73
V浮子排4010m
n735颗
V浮子810m
答:(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为3.2102N;
(2)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力为1103N;
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,水面下浸没的浮子有5颗。
【新科技新情境】
4.(2024·四川泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下
列对该潜艇的说法中正确的是()
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
【答案】C
【解析】A.潜艇是通过改变自身重力来实现上浮与下沉的,故A错误;
B.在水面下匀速下潜过程中,潜艇排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,受到的浮
力不变,故B错误;
CD.从长江潜行进入东海时,潜艇排开水的体积不变,而海水密度大于河水密度,根据阿
基米德原理可知,潜艇受到的浮力变大,需要往水仓内注水来增大自身重力,从而使自身重
力仍等于受到的浮力,故C正确,D错误。
故选C。
考点1浮力
1.(2024·云南)如图,木块静止在水面上,请画出木块所受浮力的示意图。
【答案】
【解析】木块静止在水面上时,受到水给物体竖直向上的浮力,过重心做一竖直向上的带箭
头的线段即为浮力的示意图
2.(2024·山西)小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小
与浸没在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
实验思路:
(1)选取体积相同、不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并
进行比较;
实验过程:
(2)按照实验思路依次进行如图所示的操作,从甲图中可知物体A所受的浮力为
N;观察乙图可知物体B在水中受到的拉力为N,并计算出物体B所受的浮力;
实验结论:
(3)分析实验数据,可得出初步结论:。
【答案】密度1.22.8浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度无关
【解析】(1)[1]根据控制变量法的思想,要想探究浮力的大小与浸没在液体中的物体的密
度是否有关,应当选用体积相同,密度不同的物体A和B,然后浸没在水中,测出其所受
浮力并进行比较。
(2)[2]根据称重法,由甲图中可知物体A所受的浮力为
F浮A=F1-F2=3N-1.8N=1.2N
[3]由乙图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N,因此物体B在水中受到的拉力
为2.8N。
(3)[4]根据称重法,由乙图中可知物体B所受的浮力为
F浮B=F3-F4=4N-2.8N=1.2N
因F浮A=F浮B,可知体积相同而不同密度的物体A和B,浸没在水中时受到的浮力相同,可
得出结论:浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度无关。
3.(2024·四川广安)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论
提出如下猜想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入的深度有关:
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关:
猜想3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认
为猜想1是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体
体积的增大而,与物体浸没在液体的深度无关。
(2)根据三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,
333
还可以测出物体的密度为kg/m。(水1.010kg/m)
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材
进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是。
【答案】增大ADE2103见解析
【解析】(1)[1]根据A、C、D三图可知,物体浸入液体的深度不同,但测力计的示数相同,
说明浮力大小与物体浸没在液体的深度无关;根据A、B、C三图可知,物体浸入液体的体
积不同,测力计的示数不同,说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关,物体浸入液体体积
越大,物体受到的浮力越大。
(2)[2]根据A、D、E三图可知,物体浸入液体的体积相同,但液体的密度不同,测力计
的示数不同,说明浮力大小与液体的密度有关。
[3]根据AC图可知
F浮=G−F=4N−2N=2N
根据F浮液gV排可得
F浮2N43
V排33210m
液g110kg/m10N/kg
因为物体浸没,所以
−43
V=V排=2×10m
m
根据G=mg和可得,物体的密度
V
mG4N
2103kg/m3
VgV10N/kg2104m3
(3)[4]根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体形状的关系,应控制物体排开液体的
体积相同,而实验中将另一薄铝片弯成碗状也放入该烧杯中,铝片漂浮在水面上,铝片排开
液体的体积变大,所以小丽的结论不可靠。
4.(2024·四川达州)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出
了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关;
②浮力大小与物体排开液体的体积有关;
③浮力大小与液体的密度有关。
33
实验步骤和数据如图所示(水110kg/m,g取10N/kg)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是N。
(2)为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是:浸没在液体中的物体所
受浮力大小与浸入液体中的深度(选填“有”或“无”)关。
(3)为了验证猜想②,分析A与三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所
受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体
所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是(选填“正确”或“错误”)的,
理由是。
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是kg/m3。
【答案】4无关B、C错误没有控制排开液体的体积相等
1.1103
【解析】(1)[1]由图可知,物体的重力为6N,浸没在水中时弹簧测力计的示数为2N,根
据称重法测浮力可知,物体浸没在水中受到的浮力大小为
F浮G物F示6N2N4N
(2)[2]A与C、D三次实验中物体浸入液体的深度不同,根据称重法测浮力可知,A与C、
D三次实验中弹簧测力计的示数相等,则浮力大小相等,故可以得出的结论:浸没在液体中
的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度无关。
(3)[3]验证浮力大小与物体排开液体的体积有关,则需要保持液体的密度相同,改变物体
排开液体的体积,故选择A与B、C三次实验,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力
大小与物体排开液体的体积有关。
(4)[4][5]验证浮力大小与液体的密度有关,则需要保持物体排开液体的体积相等,改变液
体的密度,A与B、E三次实验中,液体的密度不同,物体排开液体的体积也不同,未控制
单一变量,故该操作时错误的,无法得出该结论。
(5)[6]由(1)可知,物体浸没在水中时浮力为4N,则物体的体积为
F浮4N43
V物V排33410m
液g1.010kg/m10N/kg
物体在盐水中所受的浮力为
F浮G物F示6N1.6N4.4N
则步骤E中所用盐水的密度
F浮4.4N33
盐431.110kg/m
gV排10N/kg410m
考点2阿基米德原理
5.(2024·江西)下图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜
新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继
续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是()
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
【答案】A
【解析】在万米深海处继续下潜的过程中,根据F浮液gV排和pgh可知,“奋斗者”号
排开水的体积不变,深度变大,故“奋斗者”号受到海水的浮力不变,压强变大,故A正确,
BCD错误。
故选A。
6.(2024·四川成都)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、
自己的密度(与水接近,约为1.0×103kg/m3)、空气的密度(约为1.3kg/m3)。则空气对小李
的浮力大小约为()
A.0.006NB.0.6NC.60ND.600N
【答案】B
【解析】中学生的质量约为50kg,则中学生的体积
m50kg
V0.05m3
1103kg/m3
由阿基米德原理可得,中学生在空气中受到的浮力
33
F浮gV排1.3kg/m10N/kg0.05m0.65N
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.(2024·新疆)人体密度跟水的密度差不多。质量为40kg的小明套着游泳圈(游泳圈重力
3
不计)在游泳池中漂浮时,小明浸在水中的体积为他的体积的,则游泳圈浸在水中的体积
4
约为()
A.10dm3B.20dm3C.30dm3D.40dm3
【答案】A
【解析】人体密度跟水的密度差不多,因此小明在水中悬浮,浮力等于重力
Gmg40kg10N/kg=400N
排开水的体积等于小明的体积
F浮G400N233
V排33410m40dm
水g水g10kg/m10N/kg
当小明带着游泳圈时,漂浮,浮力仍等于他的重力,排开水的总体积也仍为40dm3,小明浸
3
入,即30dm3,则游泳圈排开水体积为10dm3。故BCD不符合题意,A符合题意。
4
故选A。
8.(2024·福建)质量为m0的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把
草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,
电子秤示数依次为m1、m2、m3,不计细针体积。下列判断正确的是()
A.甲图中,水对杯底的压力为m1m0gB.乙图中,草莓的质量为m2m1m0
m3m1
C.丙图中,草莓排开水的体积为D.丙图中,细针对草莓的压力为
水
m3m2m0g
【答案】C
【解析】A.甲图中,水的重力为
G水m1m0g由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
Fm1m0g故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即F浮G草莓,根据阿基米德原理可
知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
F浮G排m2m1g所以草莓的质量为
m草莓m2m1故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
''
F浮G排m3m1g草莓浸没时排开水的体积
'
F浮m3m1gm3m1
V排故C正确;
水g水g水
D.丙图中,草莓受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力
的平衡条件可知,细针对草莓的压力
''
FF浮G草莓F浮m草莓gm3m1gm2m1gm3m2g故D错误。
故选C。
9.(2024·四川宜宾)(多选)如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线
系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知
甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,甲、乙的体积之比为2:1,甲、乙的密度之比为1:6,
水的密度为1.0103kg/m3,g取10N/kg。下列说法正确的是()
A.细线对甲的拉力为4NB.乙受到的浮力为4N
C.甲的密度为0.25103kg/m3D.容器底部对乙的支持力为4N
【答案】AC
【解析】A.甲球在竖直向下的重力与拉力和竖直向上的浮力作用下处于静止状态,由平衡
条件得,细线对甲的拉力为
FF浮甲G甲8N-4N=4N
故A正确;
B.甲有一半的体积露出水面,甲、乙的体积之比为2∶1,则乙的体积等于甲排开的水的体
积,由F浮液V排g得,乙的体积为
F浮甲8N43
V乙=V排甲=33810m
水g1.010kg/m10N/kg
乙浸没在水中,排开水的体积
-43
V排乙=V乙=810m
乙受到的浮力为
33-43
F浮乙水V排乙g1.010kg/m810m10N/kg8N
故B错误;
C.甲的体积为
-43-33
V甲=2V排甲=2810m=1.610m
甲的密度为
m甲G甲4N33
甲==33=0.2510kg/m
V甲gV甲10N/kg1.610m
故C正确;
D.甲、乙的密度之比为1∶6,则乙的密度为
3333
乙6甲60.2510kg/m=1.510kg/m
m
由、Gmg得,乙的重力为
V
3343
G乙m乙g乙V乙g=1.510kg/m810m10N/kg12N
乙在竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力、竖直向上的支持力的作用下,处
于平衡状态,则容器底部对乙的支持力为
F支持=G乙-F浮乙-F12N8N4N0N
故D错误。
故选AC。
10.(2024·四川广安)如图甲所示,足够高的圆柱形薄壁容器,装有适量的水放在水平桌面
上。现将一个质量为2kg、底面积为100cm2的均匀长方体竖直放入容器中,受到容器的支
持力为4N,此时物体所受浮力为N。若再加入适量的水使长方体刚好漂浮,如图乙
33
所示,则此时水面的高度与图甲相比增加了cm。(水1.010kg/m,g取10N/kg)
【答案】164
【解析】[1]长方体的重力为
Gmg2kg10N/kg20N因为长方体受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和支持
力,并且
GF浮F支所以长方体受到的浮力
F浮GF支20N4N16N[2]由F浮液gV排可得,长方体排开水的体积为
F浮16N33
V排331.610m此时水面的高度为
液g110kg/m10N/kg
33
V排1.610m
h0.16m16cm因为长方体刚好漂浮,所以
S100104m2
F´浮G20N此时物体排开的体积为
F´浮20N33
V´排33210m此时水面的高度
液g110kg/m10N/kg
33
V´排210m
h´0.2m20cm此时水面的高度与图甲相比增加的高度为
S100104m2
Δhhh20cm16cm4cm
11.(2024·上海)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为
3.0N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力器的示数变为2.0牛,则浮力的大小是牛,
方向为;若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小(选填“变大”
或“不变”或“变小”)。
【答案】1竖直向上不变
【解析】[1][2]由题意可知,物体的重力为3N,将物体浸没在水中,物体受到竖直向上的浮
力,由称重法可知,浮力的大小
F浮GF示3N2N1N
[3]物体完全浸没在水中,若将物体继续向下移动,物体排开水的体积不变,由F浮液gV排
可知,物体受到的浮力不变,由
F示GF浮
可知,弹簧测力计的示数大小不变。
12.(2024·江西)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01m2,
容器内盛有质量为4kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6kg,体积为
1103m3。g取10N/kg,求:
(1)木块的密度;
(2)木块受到的重力;
(3)木块受到的浮力;
(4)此时容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)0.6103kg/m3;(2)6N;(3)6N;(4)4.6103Pa
【解析】解:(1)根据题意可知,木块的密度为
m0.6kg
0.6103kg/m3
V1103m3
(2)根据题意可知,木块受到的重力为
Gmg0.6kg10N/kg6N
(3)根据题意可知,实心木块漂浮在水面上,则木块受到的浮力等于木块的重力,即浮力
为
F浮=G=6N
F
(4)根据p可知,此时容器对水平桌面的压强为
S
FGG水G木块6N4kg10N/kg
p4.6103Pa
SSS0.01m2
答:(1)木块的密度为0.6103kg/m3;
(2)木块受到的重力为6N;
(3)木块受到的浮力为6N;
(4)容器对水平桌面的压强为4.6103Pa。
13.(2024·河北)A为质量分布均匀的长方体物块,质量为300g,边长如图甲所示。B为内
部平滑的圆柱形薄壁容器,底面积为300cm2,高为15cm,如图乙所示。A、B均静置于水
平地面上。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A的密度;
(2)图甲中A对地面的压强为p1,将A放入B后,B对地面的压强为p2,且p1:p2=5:2,
求B的质量;
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中,分
析并计算水对容器底部的最小压力。
【答案】(1)0.75103kg/m3;(2)0.6kg;(3)11.25N
【解析】解:(1)A的密度为
mA300g333
A0.75g/cm0.7510kg/m
VA8cm5cm10cm
(2)A的重力为
GAmAg0.3kg10N/kg3N
图甲中A对地面的压强为
FGA3N
p1750Pa
SASA0.08m0.05m
将A放入B后,B对地面的压强为p2,且p1:p2=5:2,即
p1:p25:2750Pa:p2
解得p2300Pa,则B对地面的压力为
42
Fp2SB300Pa30010m9N
则A和B的总质量为
G总F9N
m总0.9kg
gg10N/kg
则B的质量为
mBm总mA0.9kg0.3kg0.6kg
(3)将A放入B后,向B中缓慢加水,因A的密度小于水的密度,当A刚好漂浮,即
F浮GAmAg0.3kg10N/kg3N
时,A对B底部的压力恰好为0;当长方体底面积最大时,水的深度最小,此时水对容器底
部的压力最小;由图可知,最大底面积为
2
SA0.08m0.1m0.008m
根据阿基米德原理可知,A浸入水中的深度为
F浮3N
h3320.0375m
水gSA1.010kg/m10N/kg0.008m
则水对容器的压强为
33
p3gh1.010kg/m10N/kg0.0375m375Pa
则水对容器底部的最小压力为
42
Fp3SB375Pa30010m11.25N
答:(1)A的密度为0.75103kg/m3;
(2)B的质量为0.6kg;
(3)水对容器底部的最小压力为11.25N。
14.(2024·上海)如图1所示,将盛有液体的容器甲、乙两容器竖直放在水平面上。甲中液
体未知,乙中液体为水,容器的质量和厚度都忽略不计。
-32
(1)若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10m,求甲容器对地面的压强p甲;
(2)若乙容器中水的质量为1.5kg,求乙中水的体积V水;
(3)如图2所示,若在乙容器中再加入一定水,则此时水的深度为0.2米,将容器乙放进
容器甲中,容器甲的液面比容器乙的水面高0.05m。求此时甲容器中液体的密度。
【答案】(1)1×104Pa;(2)1.5×10-3m3;(3)800kg/m3
【解析】解:(1)容器的质量和厚度都忽略不计,则甲容器中液体的重力
G甲m液g1.2kg10N/kg12N
甲容器对地面的压力
F甲G甲12N
甲容器对地面的压强
F甲12N
4
p甲33110Pa
s甲1.210m
(2)乙中水的体积
m乙水1.5kg
33
V乙水331.510m
水110kg/m
(3)以容器整体为受力分析对象,因为容器的质量和厚度都忽略不计,故G乙=G水,乙容
器在甲中漂浮,故
G乙=F浮=G排
即
水s乙h乙水g液gS乙h乙水Δh
即
33
水h乙水1.010kg/m0.2m3
液800kg/m
h乙水h0.2m0.05m
答:(1)若甲容器中液体质量为1.2kg,受力面积为1.2×10-3m2,甲容器对地面的压强为1×104Pa;
(2)若乙容器中水的质量为1.5kg,乙中水的体积为1.5×10-3m3;
(3)此时甲容器中液体的密度为800kg/m3。
考点3物体的浮沉条件及应用
15.(2024·山东临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物
块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是()
A.两物块底部受到的压力B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强D.两烧杯对桌面的压强
【答案】B
【解析】由图可知,物块在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,浮力等于自身重力,因
此两个相同的物块在液体中静止时受到的浮力相等。
A.将两个相同的物块分别放在两烧杯中,两物块受到的浮力相等,都等于物块的重力,浮
力是浸在液体中的物体上下表面受到的压力差,即F浮F下表面F上表面;物块漂浮是上表面
受到的压力为零,悬浮时上表面压力不为零,两物块底部受到的压力不同,故A不符合题
意;
B.根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开液体的重力,两物体受到的浮力相
等,所以排开甲液体的重力等于物块排开乙液体的重力,故B符合题意;
B.根据浮沉条件可知,物体漂浮时甲液物,物体悬浮时乙液物,所以甲液乙液,两
杯中液面相平,根据pgh可知,烧杯底受到液体的压强p甲液p乙液,故C不符合题意;
D.由图知,甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据
mV知,甲液体的质量大于乙液体的质量,又因为两物块的质量和两烧杯的质量都相同,
F
根据Gmg知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,根据p知,甲容器对
S
桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故D不符合题意。
故选B。
16.(2024·四川广安)2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习。当参演的航空
母舰——“辽宁舰”上的战斗机从军舰上起飞后()
A.飞行的战机以航母为参照物,是静止的
B.航母所受浮力变小,会上浮一些
C.航母所受浮力不变,排开水的体积不变
D.航母两侧水域流速大的位置压强大
【答案】B
【解析】A.以航母为参照物,飞行的战机的位置发生变化,所以飞行的战机是运动的,故
A不符合题意;
BC.战斗机从航母上起飞后,航母的重力变小,由于航母处于漂浮状态,航母受到的浮力
等于重力,所有航母受到的浮力变小,由阿基米德原理可知,航母排开水的体积变小,故航
母会上浮一些,故B符合题意,C不符合题意;
D.由于流体流速大的位置压强小,所以航母两侧水域流速大的位置压强小,故D不符合题
意。
故选B。
17.(2024·云南)(多选)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体放
在盛有4.2kg水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀
33
门K,放出3kg的水后关闭阀门(水=1.0×10kg/m)。下列说法正确的是()
A.圆柱体的密度为0.75×103kg/m3
B.放水前水面距容器底部的高度为l4cm
C.放水后水对容器底部的压力为21N
D.放水后水对容器底部的压强为600Pa
【答案】AD
【解析】A.圆柱体的密度
m900g
0.75g/cm30.75103kg/m3
V100cm212cm
故A正确;
B.放水前水的体积
m水4.2kg333
V水334.210m4200cm
水1.010kg/m
圆柱体漂浮时受到的浮力
3
F浮G圆m圆g90010kg10N/kg9N
根据F浮液gV排得圆柱体排开水的体积
F浮9N433
V排33910m900cm
水g1.010kg/m10N/kg
圆柱体浸没水中的体积和水的总体积
333
V总V排V水900cm4200cm5100cm
放水前水面距容器底部的高度为
V5100cm3
总
h217cm
S容300cm
故B错误;
D.圆柱浸没水中的高度
3
V排900cm
h浸29cm
S底100cm
放水后水的质量
m后=4.2kg-3kg=1.2kg
放水后水的体积
m水1.2kg333
V后331.210m1200cm
水1.010kg/m
假设圆柱体已经沉底,则放水后水的高度为
3
V后1200cm
h后226cmh浸9cm
S容S底300cm100cm
所以放出3kg的水后圆柱体已经沉底,放水后水对容器底部的压强
332
p水gh后1.010kg/m10N/kg610m600Pa
故D正确;
C.放水后水对容器底部的压力
42
Fp后(S容S底)600Pa(300100)10m12N
故C错误。
故选AD。
18.(2024·四川达州)如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将
其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变
化图像如图乙所示。然后将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙
33
所示放入水中,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,水110kg/m,g取10N/kg,
下列说法正确的是()
A.A浸没在水中所受浮力为10NB.A的底面积为50cm2
C.B的重力为20ND.B的密度为0.75103kg/m3
【答案】D
【解析】A.由乙图可知,当h处于0~10cm时,弹簧测力计的示数不变,说明圆柱体A未
露出水面,此时弹簧测力计的示数F示=5N,当h处于20cm以上时,弹簧测力计的示数不
变,说明圆柱体A已完全露出水面,此时弹簧测力计的示数F示′=10N,则圆柱体A受到的
重力
'
GF示10N圆柱体A浸没在水中时受到的浮力
F浮GF示10N5N5N故A错误;
B.由F浮水gV排可得,圆柱体A的体积
F浮5N43
VAV排33510m若圆柱体A拉离水面时容器中的水面高
水g1.010kg/m10N/kg
度不变,则圆柱体A的底面积
V5104m3
SA5103m250cm2实际圆柱体A拉出水面时,容器中的水面在下降,
AΔh0.2m0.1m
物体A从刚露出水面到离开水面时移动的距离与圆柱体A的高度不相等,故B错误;
C.将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,放入水中,A、B刚好悬浮,
则A、B的总重力
''334333
G总F浮水gV排水gVAVB1.010kg/m10N/kg510m210m25N
则B的重力
GBG总GA25N10N15N故C错误;
D.B的密度
mG15N
BB33
B330.7510kg/m故D正确。
VBgVB10N/kg210m
故选D。
19.(2024·四川达州)如图所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容
器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止
时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲h乙,液体对容器底部压强相等。下列说法正
确的是()
A.液体密度甲乙
B.两小球受到的浮力FAFB
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
【答案】D
【解析】A.放入小球后,液体深度h甲h乙,液体对容器底部压强相等,根据pgh可知,
液体密度甲>乙,故A错误;
>
B.由图可知,A球在甲液体中沉底,B球漂浮在乙液体上,故VA排VB排,且液体密度甲>乙,
>
根据F浮液gV排可知,两小球受到的浮力FAFB,故B错误;
C.甲中杯底受到的压力有液体甲对杯底的压力和A球对杯底的压力,可表示为
F甲压F水压F球压ghS底F球压p甲F球压
乙中杯底受到的压力只有液体乙对杯底的压力,可表示为
F乙压F乙水压ghS底p乙
由于液体对容器底部压强相等,故F甲压>F乙压,则左容器中内液体和A球的总重力大于乙容
G
器内液体和B球的总重力,容器的重力相等,则G左总>G右总,根据m可知,m左总>m右总,
g
故左电子秤的示数更大,故C错误;
D.A球在甲液体中沉底,则A>甲,B球漂浮在乙液体上,则B<乙,由A分析可知,
>>>
液体密度甲乙,故AB,根据GmgVg可知,A、B两个小球体积的,则mAmB,
故将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大,故D正确。
故选D。
20.(2024·江苏苏州)将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,缓慢向杯中加盐或水使鸡蛋悬
浮,下列说法正确的是()
A.加盐可以让鸡蛋悬浮
B.鸡蛋悬浮时液体密度大
C.鸡蛋悬浮时浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
【答案】D
【解析】AB.如图,鸡蛋漂浮,根据物体的沉浮条件,向杯中加盐,盐水密度变大,鸡蛋
仍然漂浮,若适当加水,可以减小盐水的密度,鸡蛋可以悬浮,所以鸡蛋悬浮时液体密度较
小,故AB错误;
C.向杯中加盐,鸡蛋仍然漂浮,若加水,鸡蛋悬浮,均浮力等于重力,所以浮力相等,故
C错误;
F
D.加水后,盐水的总质量明显增加,对烧杯底部的压力明显变大,根据p可知对烧杯
S
底部的压强明显变大;向杯中加盐,盐水的总质量增加不明显,则对烧杯底部的压力增加不
明显,所以对烧杯底部的压强增加不明显,故鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大,故D正确。
故选D。
21.(2024·山东临沂)2024年1月29日,世界首款四座氢内燃飞机原型机成功首飞。如图
所示,正在匀速升空的原型机()
A.机身由密度较大的材料制成B.所受空气的浮力等于自身重力
C.机翼下方的空气流
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