2023年中考物理专题训练——浮力计算

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2023年中考物理专题训练——浮力计算一体积为 的空心铁球重 ，则：(1)  该铁球浸没在密度是 的酒精中时，是上浮还是下沉？(2)  该铁球放入水中静止时受到的浮力是多大？ “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为 ，空载时质量约为 吨，最大荷载 千克。(1)  “蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？(2)  若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？（海水密度取 ， 取 牛/千克） 如图所示，薄壁圆柱形容器置于水平桌面上。容器的底面积为 米 ，装有 千克水。(1)  求容器中水的体积 ；(2)  求容器底部受到水的压强 ；(3)  将一金属块放入容器的水中并完全浸没（水没有滥出），测得容器底部受到水的压强和容器对水平桌面的压强分别增加了 帕、 帕。求金属块的密度 。 如图所示，水平地面上一有底面积为 的圆柱形容器，容器中水深 ，一个边长为 的正方体物块通过一根细线与容器底部相连，细线受到的拉力为 。（）求：(1)  此时容器底受到水的压强和压力。(2)  此时物块受到的浮力和物块的质量。(3)  细线剪断后，物块静止时浸入水中的体积。 如图所示是我国某一型号的导弹型核潜艇，这是世界上最先进的核潜艇之一，相关参数如下：该核潜艇的体积为 ，质量含船员为 ，最大潜水深度 ，最大航速 。（海水密度 取 ，）求：(1)  该核潜艇上有面积为 的弹道导弹发射窗口，当它在海水中 深处时该发射窗口承受海水的压力。(2)  为了完成任务，核潜艇的水舱内充水后恰能悬浮在海水中时所受的浮力。(3)  核潜艇任务完成后，变为自重漂浮在海面上静止时，核潜艇浸在海水中的体积。 如图所示是一台起重机在长江边工作的示意图。现在用此起重机从水中把重 ，体积为 的铁块 匀速提起。已知物体在水面下时，滑轮组的钢丝绳自由端拉力 为 。不计绳重和摩擦，， 取 ，则物体浸没在水中时：(1)  受到的浮力和拉力 各是多少？(2)  重物在未出水前被提升时，物体受到绳子的拉力 （如图所示）所做的功为滑轮组的有用功，此时滑轮组的机械效率是多少？(3)  动滑轮的重力是多少？ 重为 、底面积为 的薄壁圆柱形容器，盛水后放在水平桌面上。将体积为 的木块用轻质细绳与底部相连放入水中，此时水面距容器底 ，如图甲所示；当把细绳剪断后，静止时木块露出水面的体积是它自身体积的 ，如图乙所示。(1)  图甲中，水对容器底的压强是多少？(2)  图甲中，绳对物体的拉力是多少？(3)  图乙中，容器对水平桌面的压强是多少？ 如图甲所示，在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底与烧杯底部接触为止。如图乙所示，圆柱体下降过程中弹簧测力计读数 随圆柱体下降高度 变化的图象。（取 ）求：(1)  圆柱体的质量为多少？(2)  圆柱体浸没在水中受到的浮力是多少？(3)  圆柱体的密度是多少？ 在抗洪抢险中，某村民自制了一个总体积 立方米，质量为 的竹筏，放入河水中时 体积浸入水中。求：(1)  此时竹筏受到的浮力。(2)  如果水对竹筏产生 牛的浮力，竹筏应有多大的体积浸入水中？(3)  此时竹筏最多可载物资和人多少千克？ 如图甲所示，放在水平地面上的物体 受到水平向右的力 的作用，力 的大小以及物体 的运动速度大小 随时间 变化情况如图乙所示。(1)  当 时，物体 受到的摩擦力 的大小为     ，方向为    。(2)  如图丙所示，在 的两侧分别挂上柱状重物 、 ，且 的一部分浸入水中。己知 ，， 的长度足够，水够深。则当物体 不受摩擦力作用时， 浸入水中的体积是多少？(3)  若物体 移动就会触发报警装置（图中未画出）， 的横截面积为 ，长度足够，水够深。当物体 不移动时，最高水位与最低水位的差是多少？ 我国自主研发的“蛟龙号”载人潜水器（如图甲）多次下潜到 海底，深海潜水器是用增加和抛弃压载铁的办法来改变所受重力来实现浮沉。（ 取 ）。(1)  当“蛟龙号”到设定深度，在水中悬停作业，当抛掉所有压载铁时，蛟龙号受到的浮力    （填“大于”或“小于”）重力。(2)  正在水中匀速直线下潜的“蛟龙号”潜水器的总质量为 ，在水中拋弃 的重物后潜水器以同样的速度匀速直线上浮，潜水艇的外壳及体积不发生改变，所受海水的阻力不变；请你估算潜水器的体积约为多大？（海水的密度近似取 ）。(3)  如图乙为某作业区内海水的密度 随海水垂直深度 变化的图线，海水密度的垂直分布主要是由盐度决定，其他因素的影响可忽略。装载着澘水器的轮船在作业区域，将潜水器用钢缆吊起浸没水中直至悬停在水中时，松开钢缆，潜水器刚好匀速下沉，则下沉过程中，潜水器速度最大位置为    （填“”、“”、“”、“”\)），此位置潜水器受到的力是    （填“平衡力”或“非平衡力”）。 小乐想制作一个浮力秤，他找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶（图中零刻度线以上部分为圆柱体），剪掉瓶底，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，即制成浮力秤。使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。（ 取 ）(1)  石块的作用是    。(2)  如图 所示，秤上不放其他物体时，瓶身与水面齐平位置即为浮力秤的 刻度。若浮力秤圆柱状部分的横截面积为 ，请计算图中刻度 右边对应的质量应标上多少？(3)  在浮力秤中放入不同质量的物体时，浮力秤浸入水中深度也不同。若放入物体的质量为 ，水面到浮力秤 刻度线之间的距离为 ，则图 四个选项中，能正确表示两者关系的是    。   年，泰坦尼克号的惨剧促使国际社会成立了一个叫“国际冰清巡逻队 ”的组织，按理说这些监控机构兢兢业业每日发布公告，然而撞冰山的事故近年来仍不时发生（已知：水的密度 克/厘米 ，冰的密度 克/厘米 ）。(1)  请在图中画出冰山受力的示意图。(2)  冰山的水面部分看上去较小，但在水中的冰山近乎占总体积的 ，这对船只来说会造成致命的打击，请证明这个占比。(3)  落入海水中的人，因海水温度较低，人的热量散失快，不能维持正常    ，而在很短的时间内失去生命。  南通建造的海洋生活平台“高德 号”出海试航，试航过程中平台的排水量为 ，平台以 的速度匀速直线航行 ，所受阻力是平台重的 倍， 取 ，。问：(1)  平台受到的浮力？(2)  平台所受牵引力做功的功率？(3)  若平台燃油机动力系统效率为 ，该试航过程需要燃烧燃油质量？ 小明有两个不同材料制作的正方物块，颜色分别为红色和蓝色，它们的边长相等，红色块重 ，蓝色块重力未知。如图甲所示，将其中红色块放入水中，静止时，刚好有五分之二的体积露出水面。如图乙所示，小明再将蓝色块叠放在红色块上面，静止时，红色块刚好完全没入水中。（， 取 ）求：(1)  图甲中，红色块放入水中漂浮时，受到的浮力和其排开水的体积。(2)  蓝色块的重力。(3)  蓝色块的密度。 如图所示，将边长为 的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中，木块静止时，从杯中溢出水的质量为 （ 取 ）。求。(1)  木块受到的浮力。(2)  木块的质量。(3)  木块下底面受到水的压力。   年 月 日是中国海军成立 周年纪念日，在这万众瞩目的一天，中国海军举行了海上大阅兵，展示了我国的海上武装力量，保卫领海主权的决心和维护海洋权益的坚强意志。图中是参加海上阅兵的“南昌号”导弹驱逐舰，此时排开海水的质量为 ，吃水深度 ，(海水的密度为 ，取 )求此时“南昌号”导弹驱逐舰：(1)  受到的浮力是多少。(2)  受到的重力是多少。(3)  舰底受到海水的压强是多少。 今年以来，全国多地受到强降雨侵袭，截至 月 日，全国有 个省份不同程度遭受洪涝灾害，全国洪涝受灾人口 万人。遭遇洪水时，可以迅速找一些门板、桌椅、木床、箱子、大块的塑料泡沫等能在水上漂浮的材料扎成筏逃生。在一次抗洪抢险中，一名受灾群众找到一张总体积为 的不吸水的塑料泡沫，用来自救，他将其放入水中时，有 的体积露在水面上。（，）求：(1)  此时塑料泡沫受到的浮力。(2)  此塑料泡沫的密度。(3)  此塑料泡沫能承载物体的最大质量。 在弹簧测力计下悬挂一个实心物体，弹簧测力计的示数是 ，把该物体浸没在密度为 的油中，弹簧测力计的示数是 ，求：(1)  物体受到的浮力是多少。(2)  物体的体积是多少。(3)  将物体从弹簧测力计取下后，把它浸没在常温下的水银（）中后放手，当它静止时，它所受的浮力是多少。 如图甲所示，底面积为 的容器内装有适量的某种液体， 为圆柱形木块，其底面积为 为压力传感器，用 表示压力传感器的示数， 表示木块 的下表面与液面的距离，小明同学想利用此装置探究 与 的关系，它先把木块 放入液体中，当木块 静止时，测得木块 的下表面与液面的距离为 ，小明再用轻杆 将木块 向下压，逐渐改变 的大小，并记录下与之相对应的压力 的数值，依据数据得到了如图乙所示的 图象，此过程中液体始终没有溢出（不计传感器 和轻杆 的重力和体积）。(1)  除图甲所给实验器材外，还需要的测量工具是    （选填A.天平B.刻度尺C.量筒）(2)  观察图象，发现可知 i        ，木块 的总高度是     。ii  在木块 没有浸没之前，当 增大时，压力传感器的示数    ，在木块 浸没后至接触器底之前，压力传感器的示数    （以上均选填“增大”“减小”或“不变”）。(3)  求木块 的重力。(4)  利用此实验装置可测该液体的密度，其值为多少 。（写出计算过程）
答案1.  【答案】(1)  下沉(2)   【解析】(1)   ，故铁球下沉。(2)   ，故铁球上浮；静止后漂浮，。 2.  【答案】(1)   (2)   【解析】(1)  “蛟龙号”空载漂浮在水面时，根据漂浮条件可知潜艇受到浮力：。(2)  满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积 ，此时 ，满载总重力 ， ，则由 可得注入水的体积：。 3.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  容器中水的体积 。(2)  水的深度为 ，容器底部受到水的压强 。(3)  当将金属块放入容器中时，增加的压力为 ，即 ，金属块完全浸没，故金属块的体积为 ，加入金属块后，水没有溢出，与没有放金属块之前，增加的压力为金属块的重力，故金属块的重力为 ，则金属的质量为 ，那么金属块的密度为 。 4.  【答案】(1)   ； (2)   ； (3)   【解析】(1)  水对容器底的压强为：；根据 可知水对容器底的压为：。(2)  木块的体积 ，木块浸没在水中时受到的浮力：；物体受到三个力的作用：竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力，则物体的重力为：；物体的质量为：。(3)  因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力，所以剪断细线后，木块会上浮直至漂浮在水面上，由于漂浮，所以 ，由 得：。 5.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  海面下 处的压强为 ，则发射窗口承受海水的压力为：。(2)  由 可知，悬浮在海水中时所受的浮力为：。(3)  由于核潜艇任务完成后，静止漂浮在海面上，所以核潜艇受到的浮力等于自身重力，即：，又由于：， 所以可得：，核潜艇的质量：，则核潜艇排开海水的体积为：。 6.  【答案】(1)   ； (2)   (3)   【解析】(1)  物体受到的浮力为：     ，物体受到的拉力 为： 。(2)  因为滑轮组有 端绳子与动滑轮相连，所以滑轮组的机械效率为：   。(3)  动滑轮的重力为： 。 7.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  图甲中，水对容器底的压强： ；(2)  因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等，所以，图甲中木块受到的浮力：，当把细绳剪断后，静止时木块处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，则木块的重力：  ，因木块浸没时受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、绳子拉力处于平衡状态，所以，绳对木块的拉力：；(3)  容器内水的体积： ，由 可得，容器内水的质量： ，容器内水的重力： ，容器对水平桌面的压力： ，容器对水平桌面的压强： 。 8.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  由图象可知，当 时，弹簧测力计示数为 ，此时圆柱体在空气中，根据二力平衡条件可知，圆柱体重 ，则由公式 可求出物体的质量 。(2)  从 开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，对圆柱体受力分析可知，。(3)  由阿基米德原理 得： ，因为物体是全部浸没，所以 ，则 。 9.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  将竹筏放入河水中时处于漂浮状态，则其受到的浮力：。(2)  由 可得，水对竹筏产生 的浮力时竹筏浸入水中的体积：。(3)  由于此时竹筏处于漂浮状态，受到的浮力和总重力相等，则此时竹筏最多可载物资和人的重力：此时竹筏最多可载物资和人的总质量： 10.  【答案】(1)   ；水平向左(2)   (3)   【解析】(1)  由 随时间 变化图象可知，当运动 以后物体 做匀速直线运动，处于平衡状态，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，由二力平衡条件可得：，因为物体受到的摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与运动的速度无关，所以当 时，物体 匀变速直线运动，受到的摩擦力为 ，方向水平向左。(2)  当物体 静止且不受摩擦力时，物体 受到的浮力： ，因为 ，所以 。(3)  当物体 静止受摩擦力时，物体 受到的浮力：①受到水平向右的静摩擦力为 时，物体 受到的浮力： ，②受到水平向左的静摩擦力为 时，物体 受到的浮力： ，物体 所受浮力的最大变化量为： ，因为 ，所以 ，因为 ，所以最高水位与最低水位的差： 。 11.  【答案】(1)  大于(2)   (3)   ；平衡力【解析】(1)  在悬停时，浮力等于总重力，将所有压载铁拋掉，总重力减小，此时浮力大于重力。(2)  “蛟龙号”匀速下潜时，所受的阻力与浮力均不变，可得匀速下沉时：，总在水中抛弃 的重物后匀速上升时：，由①②可得：，则潜水器的体积：。(3)  由图乙可知：由于潜水器的重力不变，松开钢缆时，潜水器若在 段，由于 段随着深度的增加海水密度减小，则浮力减小，所以向下的合力变大，潜水器向下作加速度变大的加速运动；当在 段，海水的密度增大，浮力增大，向下的合力减小，潜水器作加速度减小的加速运动，到 点时，由于 点和 点海水的密度相同，合力为 ，潜水器的速度达到最大值。在 段，浮力继续增大，合力的方向向上，潜水器作减速运动。 12.  【答案】(1)  使浮力秤能够竖直地漂浮在水中(2)   (3)  B【解析】(1)  石块受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力，所以放入石块后浮力秤的重心较低，并低于浮力的作用点，如图所示，当浮力等于重力时，浮力秤将竖直漂浮在水中；如果没有石块，整套装置的重心将会高于浮力的作用点，在浮力和重力的作用下，浮力秤容易歪斜，难以竖直漂浮在水中，所以石块的作用是可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中。(2)  设被测物体的质量为 ，圆柱状部分的横截面积为 ，在浮力秤中放入被测物体后，瓶身浸入的深度增加值为 ，则：浮力秤再次漂浮时，增大的浮力等于增大的重力，即：，即：，所以，，图中刻度 ，即 时，物体的质量 。(3)  根据 可知：，即 与 成正比，其图象是过原点的一条倾斜直线，所以B图符合。 13.  【答案】(1)  (2)  由题可知：， 冰山的重力：  冰山受到的浮力：  由于冰山处于受力平衡状态，则 ，即 可得 (3)  体温【解析】(1)  冰山受的力主要有重力和浮力。(3)  人类正常的生命活动都需要在正常的体温下进行，而落入海水中的人因热量散失快，不能维持正常体温而死亡。 14.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)   (2)   漂浮，  二力平衡， ， ， ， 。(3)   ， 。 15.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  红色块漂浮时 ，。(2)  红色块的体积 。红色块完全浸没受到的浮力 ，蓝色块的重力 。(3)  蓝色块质量 ，蓝色块的密度 。 16.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  木块受到的浮力：。(2)  正方体木块漂浮，所以 ，木块的质量：。(3)  由于木块漂浮即上表面不受液体的压力，根据浮力产生的原因可知，木块下表面受到的水的压力：。 17.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  漂浮：      .故答案为：。(2)   ，故答案为：。(3)      。故答案为：。 18.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)   ， 。(2)   漂浮 ， ， 。(3)  泡沫塑料刚好漫没时：， ， ， 。 19.  【答案】(1)   (2)   (3)   【解析】(1)  物体受到的浮力：。(2)  物体浸没在密度为 的油中时， ，由 可得： 。(3)  该物体的质量： ，物体的密度：，已知水银的密度为 ，该物体的密度 ，所以把该物体放入水银，该物体处于漂浮状态，则该物体受到的浮力 。 20.  【答案】(1)  B(2)  i   ； ii  增大；不变(3)   (4)   漂浮时 ， ， ， 。【解析】(1)  由乙图是 与 的关系图象， 由压力传感器测量， 的测量需要有刻度尺。(2)  i  木块 放入液体中，当木块 静止时， 受到的重力与浮力是一对平衡力，此时压力 ，由图象可知，；当 受压力逐渐浸入液体中时， 的重力、压力 、浮力三个力平衡，可知 ，根据 可知，当 浸没时浮力不再增加，所以此时 保持不变，由图象可知当 后， 不变，所以 的总高度 。ii  由①分析可知，随着 的增大， 浸入液体的体积增大，所以 受到的浮力增大，根据 ，压力传感器示数增大； 浸没后至接触器底之前，浮力不变，压力传感器的示数保持不变。(3)  由 时， 处于漂浮状态，，即： 当 浸没时 ，即：   得：制 ，代入数据： 解得：。