河北(2021-2023)中考物理模拟题分类汇编---浮力
展开A.深入河底的柱形桥墩,不受浮力作用
B.浸在液体中的物体,所受浮力的施力物体是物体本身
C.浸没在液体中的物体,所受浮力大小与浸没的深度无关
D.浮力的方向,一定与重力方向相反
2.(2021•石家庄模拟)对实验中出现的异常情况分析不合理的是( )
A.用托里拆利实验测量大气压时的数值偏小—玻璃管中可能进入了空气
B.用橡皮泥做成的小船能漂浮在水面—橡皮泥所受的浮力大于其所受的重力
C.配置一定溶质质量分数的溶液时,溶质质量分数偏小—烧杯用蒸馏水润洗过
D.CO还原氧化铁时,玻璃管内发生爆炸—加热前可能没有排尽装置内的空气
3.(2022•河北模拟)向一个塑料瓶中装入一定质量的液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙,如图所示,不计塑料瓶的质量和瓶壁、瓶盖的体积,下列判断正确的是( )
A.ρ甲大于ρ乙 F甲大于F乙
B.ρ甲小于ρ乙 F甲等于F乙
C.ρ甲小于ρ乙 F甲大于F乙
D.ρ甲大于ρ乙 F甲等于F乙
4.(2021•定兴县一模)潜水艇在海洋军事中起到非常大的作用;潜水艇在水面之下,向下潜行过程中,潜水艇受到的浮力和压强,下列说法正确的是( )
A.浮力变大,压强变大B.浮力不变,压强变大
C.浮力变小,压强变大D.浮力不变,压强不变
5.(2021•永年区校级三模)海权握,国则兴,建设一支强大的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”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮训练过程下列对此潜艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
6.(2015•郑州二模)如图所示,小海把一个重10N的物体用细线悬挂后让其浸入水中,当把物体的一半浸入水中时,细线对物体的拉力为F1=8N,如图甲所示,当把物体全部浸没在水中时,细线对物体的拉力为F2,如图乙所示,则下列判断正确的是( )
A.F1:F2=2:1
B.物体的体积为2×10﹣4 m3
C.物体的密度为2.5×103 kg/m3
D.因为水的量没变,所以两图中水对容器底的压强相等
7.(2023•安次区校级模拟)如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
8.(2023•安次区校级模拟)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验。下列说法错误的是( )
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
9.(2023•张北县一模)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5。以下说法中正确的是( )
A.B受到的重力为3.6N
B.细线对A的拉力为1N
C.A的密度为0.75×103kg/m3
D.B对容器底部的压力为2N
10.(2023•河北模拟)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器。装有不同的液体,将三个长方体A、B、C分别放入容器的液体中时,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平,已知三个长方体的质量和体积都相同,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力F浮A=F浮B=F浮C
B.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙
C.容器对桌面的压力F甲>F乙>F丙
D.物体下表面受到液体的压力FA>FB>FC
11.(2023•安次区校级模拟)小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体,并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,忽略水面高度变化。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图乙所示,圆柱体不吸水。下列说法中正确的是( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力为4N
B.圆柱体的高度为20cm
C.当h=20cm时,圆柱体上表面与水面相平
D.圆柱体的密度为5×103kg/m3
12.(2023•丰南区一模)下列数据最接近实际情况的是( )
A.加冰的可乐饮料的温度为﹣30℃
B.教室里凳子的高度约为40dm
C.一支签字笔的质量约为1.2kg
D.中学生游泳时所受的浮力约为500N
13.(2023•安次区校级模拟)体积相同的钢、铁、铝、木四个小球,放入水中静止后如图所示。这几种物质的密度关系是ρ铜>ρ铝>ρ水>ρ木,则下列判断正确的是( )
A.铝木两球一定是实心的,铜、铁两球一定是空心
B.四个小球所受浮力的关系是:F铜>F木>F铁>F铝
C.四个小球所受重力的关系是:G铝>G铁>G木>G铜
D.四个小球的质量关系是:m铝>m铁>m铜>m木
14.(2022•邯郸模拟)网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置50天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大
B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的鸡蛋密度变大
15.(2023•安次区校级模拟)如图所示,在水平桌面上放置质量和底面积都相同的甲、乙两容器,分别注入质量相等的两种液体a、b,将体积相等的两个物体A、B分别放入两种液体中后,静止时两容器中液面相平。下列说法正确的是( )
A.两种液体密度的关系是ρa<ρb
B.A、B放入前,液体对容器底压力的关系是Fa=Fb
C.A、B放入后,容器对桌面压力的关系是F甲=F乙
D.A、B所受浮力的关系是FA>FB
二.多选题(共5小题)
(多选)16.(2023•唐山二模)水平桌面上有甲、乙两个容器,底面积和质量均相同,分别盛有两种不同的液体,将两个完全相同的正方体A、B分别放入两个容器中,静止时的状态如图所示,两容器内液面相平。则下列分析正确的是( )
A.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
B.两个物体所受浮力FA=FB
C.两种液体对容器底部的压强p甲>p乙
D.甲、乙两个容器对桌面的压力F甲<F乙
(多选)17.(2021•河北模拟)在两支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.两个烧杯底部所受液体压强相等
C.乙液体的密度较大
D.两支试管底部所受液体压强相等
(多选)18.(2023•路南区二模)水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛适量的水,将质量分别为mA、mB,密度分别为ρA、ρB的均匀实心小球A、B放入水中,A球漂浮,B球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB。下列选项正确的是( )
A.若mA=mB,则FA>FB
B.将B球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中水面的高度降低了
D.两球放入水中前后,水对容器底部的压强变化了(mA+)
(多选)19.(2022•溪湖区校级模拟)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,VM<VN,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法正确的是( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
D.若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
(多选)20.(2022•桃城区校级一模)如图所示,底面为正方形的柱形容器中,装有适量的水。体积分别为V、V,质量相等且分布均匀的正方体物块A、B用细线系住,浸没在水中,物块A的上表面恰与水面相平。水的密度用ρ水表示,下列说法正确的是( )
A.物块A、B及水的密度关系为ρB>ρ水>ρA
B.细线对物块A的拉力为ρ水gV
C.剪断细线前后,水对容器底的压强不变,容器对桌面的压强不变
D.剪断细线后,物块A处于漂浮状态且体积的露出水面
三.填空题(共3小题)
21.(2021•永年区校级三模)如图所示,一艘货船的排水量为100t,该船满载时受到的浮力为 N,当这艘船从海河驶入渤海,它所受到的浮力将 (选填“增大”、“变小”或“不变”)
22.(2023•海港区一模)小刚去湖边散步,看到湖面上树的倒影,这是光的 现象;看到水中的游动鱼是鱼 (选填“实”或“虚”)像;鱼在水中匀速上浮时所受的浮力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力(不计阻力)。
23.(2022•武邑县校级二模)小石块A挂在弹簧测力计下稳定时读数为F1,将小石块A缓慢浸没在装有密度为ρ的液体的圆柱形容器中(A与容器底未接触),稳定时读数为F2,则小石块受到液体的浮力大小为 ;排开液体的重力为 ,排开液体的体积为 。若把该小石块浸没在装有水的容器中,发现弹簧测力计读数F3小于F2,则水的密度ρ0 ρ(选填“>”、“=”或“<”)。
四.实验探究题(共2小题)
24.(2022•武强县模拟)小明要探究“影响浮力大小的因素”,实验过程如图1所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)若要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关,应选用 (选填序号)进行操作。
(2)要探究浮力的大小与液体密度是否有关,小明选用④⑤⑥进行操作,你认为他的操作 (选填“正确”或“错误”)。
(3)小明选择①⑤两次实验,是为了探究浮力大小与 的关系。
(4)⑥中盐水的密度为 kg/m3。
【拓展】探究结束后,小明利用所学知识制作了一个测量体积的仪器:把未知体积的物体挂在弹簧测力计下,在空气中记录弹簧测力计的示数为F空。用弹簧测力计提着物体浸没在水中(物体不碰容器底和壁),记录此时弹簧测力计的示数为F水,便可以测出物体的体积为 (用已知物理量的符号表示)。若小明使用的是如图2所示的弹簧测力计,则该体积测量仪的最小分度值为 cm3。
25.(2023•武安市四模)甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系的实验情景,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)请在图甲中画出圆柱形物块的受力示意图;
(2)在实验操作前细心的小丽同学指出:在情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面 ;
(3)纠正错误后,该探究实验的合理顺序为 (用甲、乙、丙、丁表示);
(4)在情景乙中,溢水口还在溢水时,小明同学便急忙把小桶移开,开始测量小桶和溢出水的总重力,这样会导致测量的物块排开液体所受重力 (选填“偏小”“不变”或“偏大”);
(5)如果将图中圆柱形物块换成不吸水的木块,能否完成本实验? ;
(6)在完成实验之后,小丽同学发现实验桌上有一瓶需要测量密度的盐水,思考之后对小组其他成员建议利用浮力来测量该盐水的密度。经过组内一番讨论,该小组仅增加了一个实验步骤如图戊所示,此时弹簧测力计示数为F5,则待测盐水的密度ρ盐水可表示为ρ水或ρ水,其中x= 。(用测量的物理量表示)
五.计算题(共2小题)
26.(2023•峰峰矿区校级二模)如图甲所示,一个底面积为0.04m2的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水,停止注水后容器中水的深度为0.1m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示。(g取10N/kg)
(1)求容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强;
(2)求未注水时,A对柱形容器底部的压强;
(3)求停止注水后,A所受浮力。
27.(2021•永年区校级三模)如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)。此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
河北(2021-2023)中考物理模拟题分类汇编---浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共15小题)
1.(2023•安次区校级模拟)下列关于浮力的说法中不正确的是( )
A.深入河底的柱形桥墩,不受浮力作用
B.浸在液体中的物体,所受浮力的施力物体是物体本身
C.浸没在液体中的物体,所受浮力大小与浸没的深度无关
D.浮力的方向,一定与重力方向相反
【考点】浮力与浮力产生的原因;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;浮力;应用能力.
【答案】B
【分析】物体所受浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,与物体的形状、物体所在深度无关。
【解答】解:A、浮力产生的原因是物体在液体中时受到上下表面的压力差,深入河底的柱形桥墩,下表面没有受到水的压力,故不受浮力,故A正确;
B、浸在液体中的物体,所受浮力的施力物体是液体,故B错误;
C、根据F浮=ρ液gV排可知,物体所受浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,与深度无关,故C正确;
D、浮力的方向始终时竖直向上的,与重力方向相反,故D正确。
故选:B。
【点评】本题多方面考查浮力产生原因的应用和理解,难度不大,属于基础题。
2.(2021•石家庄模拟)对实验中出现的异常情况分析不合理的是( )
A.用托里拆利实验测量大气压时的数值偏小—玻璃管中可能进入了空气
B.用橡皮泥做成的小船能漂浮在水面—橡皮泥所受的浮力大于其所受的重力
C.配置一定溶质质量分数的溶液时,溶质质量分数偏小—烧杯用蒸馏水润洗过
D.CO还原氧化铁时,玻璃管内发生爆炸—加热前可能没有排尽装置内的空气
【考点】物体的浮沉条件及其应用;大气压强的存在;大气压强的测量方法.
【专题】应用题;气体的压强、流体压强与流速的关系;浮沉的应用;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)如果管内进入空气,大气压等于空气柱的压强与水银柱的压强之和,水银柱将减小;
(2)物体漂浮时,浮力等于其重力;
(3)根据溶质质量分数偏小,则可能是溶质质量偏小或溶剂质量偏大,进行分析判断;
(4)根据可燃性气体与空气混合加热时可能会发生爆炸,进行分析判断.
【解答】解:
A、若玻璃管中混入少量空气,这些空气会对管内水银柱有向下的压强,会导致管内水银柱高度减小,由p=ρgh可知这样测得的大气压强将比实际值偏小,故A正确;
B、橡皮泥能漂浮在水面上是由于它所受的浮力等于重力,故B错误;
C、配制一定溶质质量分数的溶液时,烧杯用蒸馏水润洗过,会造成实际量取的水的体积偏大,则使溶质质量分数偏小,故C正确。
D、加热前可能没有排尽装置内的空气,一氧化碳与空气的混合气体在加热时发生爆炸,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了托里拆利实验、物体的浮沉条件、化学实验的反应原理、注意事项等知识,难度不大。
3.(2022•河北模拟)向一个塑料瓶中装入一定质量的液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙,如图所示,不计塑料瓶的质量和瓶壁、瓶盖的体积,下列判断正确的是( )
A.ρ甲大于ρ乙 F甲大于F乙
B.ρ甲小于ρ乙 F甲等于F乙
C.ρ甲小于ρ乙 F甲大于F乙
D.ρ甲大于ρ乙 F甲等于F乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;浮沉的应用.
【答案】B
【分析】(1)甲、乙图中,同一物体都漂浮,有漂浮条件可知物体所受浮力F甲、F乙的关系;
(2)在甲图中,液体A装入塑料瓶内放入甲液体中,排开甲液体的体积大于A液体的体积,在乙图中,液体A装入塑料瓶内放入乙液体中,排开乙液体的体积小于A液体的体积,
根据浮力关系和阿基米德原理即可判断液体的密度大小。
【解答】解:(1)由图可知:塑料瓶在两种液体上漂浮,则F甲=F乙=G.故AC错误;
(2)根据阿基米德原理可知:F甲=ρ甲V排甲g,F乙=ρ乙V排乙g,
由于F甲=F乙,由图可知:V排甲>VA>V排乙,
所以,ρ甲<ρ乙,故B正确,D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了漂浮条件和浮力大小的计算,理解:同样的浮力,液体密度大的,排开液体的体积小是关键。
4.(2021•定兴县一模)潜水艇在海洋军事中起到非常大的作用;潜水艇在水面之下,向下潜行过程中,潜水艇受到的浮力和压强,下列说法正确的是( )
A.浮力变大,压强变大B.浮力不变,压强变大
C.浮力变小,压强变大D.浮力不变,压强不变
【考点】阿基米德原理的应用;液体压强的概念和特点.
【专题】应用题;压强和浮力;应用能力.
【答案】B
【分析】潜水艇在水面之下,向下潜行过程中,排开水的体积不变,所处的深度变大,根据F浮=ρ液gV排、p=ρ液gh判断潜水艇受到的浮力和压强关系。
【解答】解:潜水艇在水面之下,向下潜行过程中,排开水的体积不变,所处的深度变大,
水的密度不变,由F浮=ρ液gV排可知潜水艇受到的浮力不变,由p=ρ液gh可知潜水艇受到的压强变大,故B正确、ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了阿基米德原理和液体压强公式的应用,是一道较为简单的应用题。
5.(2021•永年区校级三模)海权握,国则兴,建设一支强大的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”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮训练过程下列对此潜艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点;阿基米德原理的应用.
【专题】压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用.
【答案】C
【分析】(1)物体在液体中所受浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,根据F浮=ρ液gV排分析浮力的大小变化;
(2)根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力;知道了浮力的大小关系也就知道了排开液体所受重力的大小关系;
(3)根据p=ρgh判断潜艇底部所受海水压强的大小关系。
【解答】解:A、潜艇上浮过程中,露出水面前,V排不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜艇所受浮力不变;逐渐露出水面时,V排减小,潜艇所受浮力减小;故A错误。
B、由图可知,悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,潜艇悬浮时所受浮力大,即F悬浮>F漂浮,故B错误。
C、根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体所受的重力;由B项可知F悬浮>F漂浮,所以漂浮时排开海水所受的重力最小,故C正确。
D、由图可知,潜艇漂浮时其底部所处深度最小,根据p=ρgh可知,此时潜艇底部所受海水压强最小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、液体压强公式的理解与运用;注意潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力并不相等,虽然都处于平衡状态,但水舱中水的重、排开液体的体积不同,故这两种状态下浮力不相等。
6.(2015•郑州二模)如图所示,小海把一个重10N的物体用细线悬挂后让其浸入水中,当把物体的一半浸入水中时,细线对物体的拉力为F1=8N,如图甲所示,当把物体全部浸没在水中时,细线对物体的拉力为F2,如图乙所示,则下列判断正确的是( )
A.F1:F2=2:1
B.物体的体积为2×10﹣4 m3
C.物体的密度为2.5×103 kg/m3
D.因为水的量没变,所以两图中水对容器底的压强相等
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;液体压强的概念和特点;阿基米德原理的应用.
【专题】浮力.
【答案】C
【分析】(1)对物体进行受力分析可知,作用在绳子上的力F=G﹣F浮,由题意知物体在图乙中受到的浮力为图甲中的2倍,据此求出F2,然后即可求得F1与F2的比值
(2)设物体的体积为V,然后F浮=ρgV排求出物体的体积;
(3)利用重力公式求出物体的质量,再利用密度公式求出物体的密度;
(4)根据液体压强公式结合图示分析解答。
【解答】解:A、对物体进行受力分析可知,作用在绳子上的力F=G﹣F浮,
则F浮1=G﹣F1=10N﹣8N=2N,
F浮2=2F浮1=2×2N=4N,
F2=G﹣F浮2=10N﹣4N=6N,
则F1:F2=8N:6N=4:3,故A错误;
B、由F浮=ρgV排得,物体的体积:
V=V排2===4×10﹣4m3.故B错误;
C、物体的质量m===1kg,
物体的密度==2.5×103kg/m3.故C正确;
D、由图可知,乙图中物体完全浸没在水中,水没有溢出,水的高度大于甲图中水的高度,根据p=ρ液gh可知,液体密度不变,水的深度增加,压强增大,故虽然水的量没变,但乙图中水对容器底的压强大于甲图。故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查体积、浮力、密度、质量等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析。
7.(2023•安次区校级模拟)如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
【考点】浮力的应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用.
【答案】B
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,受到的浮力与液体的密度和物体排开的液体的体积有关;
(2)将物体做成中空的可以通过增大排开液体的体积增大浮力;
(3)密度计是用来测量液体密度的工具,是根据物体漂浮时浮力与重力相等的原理制成的;
(4)浸在液体或气体中的物体都受到液体或气体对它施加的竖直向上的浮力,当物体受到的浮力大于重力或者物体密度小于气体密度时,物体上浮。
【解答】解:
A.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水密度和排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力不变,故A错误;
B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确;
C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;
D.气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、增大浮力的方法、物体浮沉条件的理解与掌握,是一道浮力应用的综合题。
8.(2023•安次区校级模拟)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验。下列说法错误的是( )
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
【考点】浮力与浮力产生的原因;密度及其特性;液体压强的概念和特点.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性;
(2)质量是物体的属性,与形状、状态、位置、温度无关,密度表示物体质量与体积的比值;
(3)浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;太空属于微重力环境,乒乓球所受重力几乎为零,由力的平衡条件可知,水对乒乓球的浮力几乎为零;
(4)可结合二力平衡分析乒乓球受到的力。
【解答】解:A、液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性,故A正确;
B、质量是物体的属性,与形状、状态、位置、温度无关,到太空中是位置的改变,而质量不变,水的体积也没有消失,则密度表示物体质量与体积的比值,密度不会减小到零,故B错误;
C、物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力,在中国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零,故C正确;
D、图乙实验中,漂浮的乒乓球处于平衡状态,因此乒乓球所受水向上的压力即为乒乓球所受浮力,和重力大小相等,方向相反,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了浮力产生的原因、液体压强产生的原因、质量与密度、浮沉条件的应用等,属于力学综合题。
9.(2023•张北县一模)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5。以下说法中正确的是( )
A.B受到的重力为3.6N
B.细线对A的拉力为1N
C.A的密度为0.75×103kg/m3
D.B对容器底部的压力为2N
【考点】阿基米德原理的应用;密度的计算与公式的应用;力的合成与应用.
【专题】密度及其应用;浮力;分析、综合能力.
【答案】C
【分析】(1)由题知A、B密度之比和体积之比,利用G=mg=ρVg求出A、B所受的重力之比,进而可求B的重力;
(2)A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据阿基米德原理可得A受到的浮力,然后根据力的合成可求细线对A的拉力;
(3)知道A受到的浮力,根据阿基米德原理可求A的体积,然后利G=mg=ρVg可求A的密度;
(4)前面求出了A、B的重力之比,知道A的重力,可求B的重力;根据力作用的相互性可知细线对B的拉力,进而可求B对容器底部的压力。
【解答】解:A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=3:5,体积之比VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=3:5,
已知GA=6N,
所以GB=GA=×6N=10N,故A错误;
B、已知A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,A受到的浮力等于B受到的浮力,即:F浮A=F浮B=8N,
A在重力、拉力和浮力的共同作用下刚好完全浸没入水中,细线被拉直,根据力的合成可得细线对A的拉力为F拉A=F浮A﹣GA=8N﹣6N=2N,故B错误;
C、根据F浮=ρ液gV排可得,A的体积:VA=VA排===8×10﹣4m3,
则A的密度:ρA===0.75×103kg/m3,故C正确;
D、根据力的作用的相互性可得,细线对B的拉力F拉B=F拉A=2N,方向竖直向上,
则B对容器底部的压力:F压=GB﹣F浮B﹣F拉B=10N﹣8N﹣2N=0N,故D错误。
故选:C。
【点评】本题为力学综合题,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、力的合成与应用,对A、B进行正确的受力分析是关键。
10.(2023•河北模拟)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器。装有不同的液体,将三个长方体A、B、C分别放入容器的液体中时,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平,已知三个长方体的质量和体积都相同,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力F浮A=F浮B=F浮C
B.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙
C.容器对桌面的压力F甲>F乙>F丙
D.物体下表面受到液体的压力FA>FB>FC
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【答案】A
【分析】(1)当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力;
(2)先根据物体浸在液体中体积不同判断出液体密度的大小关系,再根据液体内部压强和液体的密度和深度有关来判断;
(3)根据此时容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体的重力之和来分析即可;
(4)根据物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力来分析。
【解答】解:A.由图知长方体在甲、乙、丙三种液体中分别处于悬浮、漂浮、漂浮,由物体的浮沉条件知此时他们所受到的浮力等于自身的重力。还知三个长方体的质量和体积都相同,所以知长方体在甲、乙、丙三种液体中所受的浮力相等,故A正确;
B.由公式F浮=ρ液gV排知,F浮相同时,V排与ρ液成反比,即物体浸在液体体积大的该液体的密度小,物体浸在液体体积小的该液体的密度大。由图知ρ甲<ρ乙<ρ丙;再根据公式p=ρgh知,当液体的深度相同时,密度大液体产生的压强大。所以液体对容器底的压强p甲<p乙<p丙,故B错误;
C.已知ρ甲<ρ乙<ρ丙,丙液体的密度最大,并且由图知丙液体最多,所以丙液体的质量最大。还知甲、乙、丙是三个完全相同的容器和三个长方体的质量和体积都相同。所以丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,即F甲<F乙<F丙,故C错误;
D.因物体上、下表面受到的液体压力差等于物体受到的浮力,因此甲下表面受到的压力大于浮力;乙、丙上表面受到的压力为零,因此乙、丙下表面受到的压力等于浮力,且相等,即FA>FB=FC,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强公式的掌握和运用,根据提供情景灵活选用公式分析判断是本题的关键。
11.(2023•安次区校级模拟)小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体,并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,忽略水面高度变化。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图乙所示,圆柱体不吸水。下列说法中正确的是( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力为4N
B.圆柱体的高度为20cm
C.当h=20cm时,圆柱体上表面与水面相平
D.圆柱体的密度为5×103kg/m3
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;密度及其应用;浮力;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)由图乙知,当上升高度大于20cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F=5N,此时圆柱体处于空气中,根据G=F得出圆柱体的重力;
由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没在水中,根据F浮=G﹣F1求出圆柱体浸没在水中时受到的浮力,由阿基米德原理可得圆柱体排开水得体积,进而得出圆柱体的体积;
根据G=mg得出圆柱体的质量,根据ρ=得出圆柱体的密度;
(2)当上升高度为20cm时,圆柱体刚脱离水面,圆柱体下表面与水面相平,据此可知圆柱体的高度。
【解答】解:
AD、由图乙知,当上升高度大于20cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F=5N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力:G=F=5N;
由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没在水中,根据称重法可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F1=5N﹣4N=1N,故A错误;
由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排===1×10﹣4m3,
圆柱体的质量:m===0.5kg,
圆柱体的密度:ρ===5×103kg/m3,故D正确;
BC、当上升高度为20cm时,圆柱体刚脱离水面,所以圆柱体的高度为:h′=20cm﹣10cm=10cm,此时圆柱体下表面与水面相平,故BC错误。
故选:D。
【点评】本题考查浮力、密度的有关计算问题,并考查阿基米德原理的应用,关键是明确图象的意义。
12.(2023•丰南区一模)下列数据最接近实际情况的是( )
A.加冰的可乐饮料的温度为﹣30℃
B.教室里凳子的高度约为40dm
C.一支签字笔的质量约为1.2kg
D.中学生游泳时所受的浮力约为500N
【考点】浮力大小的计算;摄氏温度;质量的估测;长度的估测.
【专题】定量思想;浮力;应用能力.
【答案】D
【分析】不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断最符合实际的是哪一个。
【解答】解:A、1个标准大气压下,冰水混合物的温度为0℃,加冰的可乐饮料的温度与冰水混合物的温度差不多,也在0℃左右,故A不符合实际;
B、教室里课桌的高度约为80cm,凳子的高度约为桌子的一半,约为40cm,故B不符合实际;
C、一支签字笔的质量约为20g,故C不符合实际;
D、中学生重约为500N,游泳时处于漂浮状态,所受的浮力与重力相等,所以中学生游泳时所受的浮力约为500N,故D符合实际。
故选:D。
【点评】本题考查学生对生活中常见物体的数据的了解情况。
13.(2023•安次区校级模拟)体积相同的钢、铁、铝、木四个小球,放入水中静止后如图所示。这几种物质的密度关系是ρ铜>ρ铝>ρ水>ρ木,则下列判断正确的是( )
A.铝木两球一定是实心的,铜、铁两球一定是空心
B.四个小球所受浮力的关系是:F铜>F木>F铁>F铝
C.四个小球所受重力的关系是:G铝>G铁>G木>G铜
D.四个小球的质量关系是:m铝>m铁>m铜>m木
【考点】物体的浮沉条件及其应用;空心、混合物质的密度计算.
【专题】浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】C
【分析】(1)当物体的密度大于液体的密度时物体会下沉;当物体的密度等于液体的密度时,物体会悬浮;当物体的密度小于液体的密度时物体上浮最终漂浮;据此判断四个小球的空心问题;
(2)已知四个小球的体积相同,根据阿基米德原理并结合图中排开液体的体积判断四个小球所受的浮力关系;
(3)(4)根据物体的浮沉情况判断出物体的重力与物体所受浮力的关系,根据G=mg可知物体的质量关系。
【解答】解:A、由图可知,铜球漂浮、铁球悬浮,二者一定是空心的;铝球下沉、木块漂浮,可能实心、也可能是空心,故A错误;
B、由图可知,小球排开水的体积关系V排铜<V排木<V排铁=V排铝,根据F浮=ρ水gV排可知,四个小球所受浮力发大小关系为:F铁=F铝>F木>F铜,故B错误;
CD、由于铜球、木球漂浮,铁球悬浮,铝球沉底,根据物体的浮沉条件知:F铜=G铜、F木=G木、F铁=G铁、F铝<G铝;则四个小球的重力关系为:G铝>G铁>G木>G铜,
根据G=mg可知,四个小球的质量关系为:m铝>m铁>m木>m铜,故C正确、D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物体的沉浮条件和阿基米德原理的综合应用,本题关键有二:一是根据物体和液体的密度关系确定物体的浮沉,二是利用好阿基米德原理F浮=ρ水gv排。
14.(2022•邯郸模拟)网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置50天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大
B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的鸡蛋密度变大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;推理法;浮沉的应用.
【答案】B
【分析】(1)判断鸡蛋排开水的体积,由浮力的公式F浮=ρgV排判断浮力的大小;
(2)然后即可根据F浮=G排判断排开水的重力;
(3)根据物体漂浮条件判断乙图中的浮力与重力关系;
(4)根据物体的浮沉条件推理得出物体密度的大小关系。
【解答】解:
A、由图可知:在甲中下沉,V甲排=V鸡蛋,在乙中漂浮,V乙排<V鸡蛋;由于是同一个鸡蛋,则鸡蛋的体积相同,则甲排>V乙排:
由浮力的公式F浮=ρgV排可知:鸡蛋所受的浮力:F甲>F乙,故A错误;
B、根据F浮=G排可知:鸡蛋排开水的重力:G甲排>G乙排,故B正确;
C、鸡蛋在乙中漂浮,根据漂浮条件可知:浮力等于其重力,故C错误;
D、因为鸡蛋在甲中下沉,则ρ甲>ρ水,在乙中漂浮,则ρ乙<ρ水,所以ρ甲>ρ乙,即放置50天后的鸡蛋密度变小了,故D错误。
故选:B。
【点评】本题综合考查了阿基米德原理和物体的浮沉条件,分析时注意用好控制变量法,只要同学掌握牢固,题目不难得出。
15.(2023•安次区校级模拟)如图所示,在水平桌面上放置质量和底面积都相同的甲、乙两容器,分别注入质量相等的两种液体a、b,将体积相等的两个物体A、B分别放入两种液体中后,静止时两容器中液面相平。下列说法正确的是( )
A.两种液体密度的关系是ρa<ρb
B.A、B放入前,液体对容器底压力的关系是Fa=Fb
C.A、B放入后,容器对桌面压力的关系是F甲=F乙
D.A、B所受浮力的关系是FA>FB
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力.
【专题】错解分析题;推理法;重力、弹力、摩擦力;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】D
【分析】(1)由于A和B的体积相等,放入A和B后,液面相平,可以判断两种液体的体积,由于两种液体的质量相等,可以判断两种液体的密度。
(2)液体对容器底的压力等于以底为准向上做垂线至液面所围的液重,再根据压强公式求出液体对容器底的压力。
(3)根据物体A和B在液体中的状态,比较物体和液体密度的关系,判断出物体A和B的密度关系,判断出物体A和B的质量关系和重力关系。
容器对桌面的压力等于容器、液体重、物体重的总和。
(4)根据阿基米德原理判断物体A和B受到的浮力大小。
【解答】解:A、由于A和B的体积相等,放入A和B后,液面相平,可以判断Va<Vb,由于两种液体的质量相等,根据密度公式得,ρa>ρb,故A错误。
B、A、B放入前,由于甲容器是上窄下宽,所以甲图液体对容器底的压力Fa>Ga,
乙图液体对容器底的压力Fb=Gb,由于两种液体的质量相等,则Ga=Gb,所以液体对容器底的压力Fa>Fb,故B错误。
C、物体A在液体a中悬浮,则ρa=ρA,物体B在液体b中漂浮,则ρb>ρB,所以ρa=ρA>ρb>ρB,所以ρA>ρB,由于两个物体的体积相等,根据密度公式得,mA>mB,根据G=mg得,GA>GB,
容器对桌面的压力等于容器、液体重、物体重的总和,
由于容器的质量相等,则两个容器的重力相等,液体质量相等,则液体的重力相等,物体A的重力大于物体B的重力,则A、B放入后,容器对桌面压力的关系是F甲>F乙,故C错误。
D、物体A和B的体积相等,如图,物体A排开液体的体积大于物体B排开液体的体积,又因为ρa>ρb,根据阿基米德原理得,物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、浮沉条件、密度公式的应用、压力等等,是有难度的浮力习题。
二.多选题(共5小题)
(多选)16.(2023•唐山二模)水平桌面上有甲、乙两个容器,底面积和质量均相同,分别盛有两种不同的液体,将两个完全相同的正方体A、B分别放入两个容器中,静止时的状态如图所示,两容器内液面相平。则下列分析正确的是( )
A.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
B.两个物体所受浮力FA=FB
C.两种液体对容器底部的压强p甲>p乙
D.甲、乙两个容器对桌面的压力F甲<F乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;固体压强大小比较;液体压强的比较大小.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】AD
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析液体密度的大小关系和物体受到的浮力的大小关系;
(2)根据p=ρgh分析两种液体对容器底部的压强的大小关系;
(3)水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,据此分析压力的大小关系。
【解答】解:A.两个完全相同的正方体A、B分别放入两个容器中,静止时A下沉,根据物体的浮沉条件有ρ甲<ρ;B漂浮,根据物体的浮沉条件有ρ<ρ乙;所以ρ甲<ρ乙,故A正确;
B.A下沉,根据物体的浮沉条件可知:FA<G;B漂浮,根据物体的浮沉条件可知:FB=G,所以两个物体所受浮力FA<FB,故B错误;
C.两容器内液面相平,故容器底部的深度相同,因ρ甲<ρ乙,根据p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强p甲<p乙,故C错误;
D.将两个完全相同的正方体A、B分别放入两个容器中,两容器内液面相平,可知甲图中液体的体积小,因ρ甲<ρ乙,根据G=mg=ρ液Vg可知甲容器中的液体重力小;而容器对桌面的压力大小等于液体的重力、容器的重力与正方体的重力大小之和,故甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,即F甲<F乙,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了液体内部压强计算公式和物体浮沉条件的应用,根据提供情景灵活选用公式分析判断是本题的关键。
(多选)17.(2021•河北模拟)在两支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.两个烧杯底部所受液体压强相等
C.乙液体的密度较大
D.两支试管底部所受液体压强相等
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】应用题;错解分析题;压强、液体的压强;浮沉的应用.
【答案】CD
【分析】(1)同一支装入适量的铁砂的平底试管在两液体中都漂浮,受到的浮力相等、都等于自身重力;
(2)而排开液体的体积不同,根据公式F浮=ρgV排可判断两液体密度的大小;
(3)由于放入试管后液面等高,根据p=ρgh判断烧杯底部所受压强大小关系;
(4)根据浮力产生的原因得下表面受到的压力关系,利用p=比较试管底部所受液体压强大小关系。
【解答】解:
A、由于装入等量铁砂的相同平底试管在两液体中都漂浮,所以试管受到的浮力:F甲=F乙=G,故A错误;
BC、由图可知,排开的液体体积V排甲>V排乙,而F甲=F乙,
则根据ρ液=可知ρ甲<ρ乙,即乙液体的密度较大,故C正确;
由图可知,放入试管后液面等高,根据p=ρgh可知,烧杯底部所受压强p甲<p乙,故B错误;
D、物体受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,而上表面受到的压力为0,
所以F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
由于受到的浮力相等,所以下表面受到的压力相等,即:F甲=F乙,
由p=可知,试管底部所受液体压强:p甲′=p乙′,故D正确。
故选:CD。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,知识点多、综合性强,有一定难度。
(多选)18.(2023•路南区二模)水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛适量的水,将质量分别为mA、mB,密度分别为ρA、ρB的均匀实心小球A、B放入水中,A球漂浮,B球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB。下列选项正确的是( )
A.若mA=mB,则FA>FB
B.将B球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中水面的高度降低了
D.两球放入水中前后,水对容器底部的压强变化了(mA+)
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】ACD
【分析】(1)根据阿基米德原理和物体的浮沉条件分析浮力的大小关系;
(2)物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,将B球截去部分后,剩余部分的密度不变,据此判断剩余部分在液体中的状态;
(3)取出A球,液面的高度会降低;
(4)物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据ρ=求出B球排开液体的体积,进一步求出两球放入液体后排开液体的总体积,利用V=Sh求出容器内液体上升的高度,利用p=ρgh求出两球放入液体前后液体对容器底部的压强的变化量。
【解答】解:
A、若mA=mB,则GA=GB,A漂浮,受到的浮力等于自身的重力,B下沉,则B受到的浮力要小于自身的重力,所以FA>FB,故A正确;
B、B在水中下沉,则B的密度要大于水的密度,将B球截去部分后,剩余部分的密度不变,剩余部分一定仍沉底,故B错误;
C、小球A漂浮,排开了一定体积的水,当只取出A球时,容器中液面的高度降低,故C正确;
D、因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由ρ=可得,B球排开液体的体积为:V排B=VB=,
两球放入液体后,排开液体的总体积:V排=V排A+V排B=+,
容器内液体上升的高度:
Δh′==(+)×,
两球放入液体前后,液体对容器底部的压强的变化量:
Δp=ρ液gΔh′=ρ水g(+)×=(mA+),故D正确。
故选:ACD。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理、液体压强公式的应用,熟练的应用物体浮沉条件是关键,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
(多选)19.(2022•溪湖区校级模拟)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,VM<VN,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法正确的是( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
D.若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小.
【专题】分析、综合能力.
【答案】ABD
【分析】A、两物体质量相等,由公式G=mg可知,GM=GN,由物体浮沉条件可知,M在甲液面漂浮,F浮M=GM,N的受力关系为GN=F浮N+F拉,即F浮N<GN,综合可知M、N受到的浮力大小关系;
B、由题意可知,V排甲<V排乙,且F浮M>F浮乙,由公式F浮=ρ液gV排可知甲、乙液体密度的大小关系;
C、由题意可知,V排甲<V排乙,则V液甲>V液乙,由G=mg=ρVg可知液体重力的大小关系,容器甲对水平桌面的压力为F甲=G液+G杯+GM,容器乙对水平桌面的压力为F乙=G液+G杯+GN﹣F拉,在受力面积相同时,由公式可知容器对桌面的压强大小关系;
D、剪断细绳前,N的受力关系为GN=F浮N+F拉,即F浮N<GN,若剪断细线,N将下沉一些,液面会上升一些,由公式p=ρ液gh可知乙液体对容器底的压强变化情况。
【解答】解:A、mM=mN,由公式G=mg可知,GM=GN,由物体浮沉条件可知,M在甲液面漂浮,F浮M=GM,N的受力关系为GN=F浮N+F拉,即F浮N<GN,
综合可知M、N受到的浮力大小关系为:F浮M>F浮N,故A正确;
B、F浮M>F浮乙,由公式F浮=ρ液gV排可得:ρ液甲gV排甲>ρ液乙gV排乙,由题意可知V排甲<V排乙,则甲、乙液体密度的大小关系为:ρ液甲>ρ液乙,故B正确;
C、由题意可知,V排甲<V排乙,则容器液体体积V液甲>V液乙,由G=mg=ρVg可知液体重力的大小关系为:G液甲>G液乙,
左侧容器对水平桌面的压力为:F左=G液甲+G杯+GM,右侧容器对水平桌面的压力为:F右=G液乙+G杯+GN﹣F拉,可见F左>F右,
在受力面积相同时,由公式可知容器对桌面的压强大小关系为:p左>p右,故C错误;
D、剪断细绳前,N的受力关系为GN=F浮N+F拉,即F浮N<GN,若剪断细线,N将下沉一些,液面会上升一些,由公式p=ρ液gh可知乙液体对容器底的压强变大,故D正确。
故选:ABD。
【点评】本题综合考查物体浮沉条件、阿基米德原理的应用,结合受力分析比较压强、浮力的大小,难度较大。
(多选)20.(2022•桃城区校级一模)如图所示,底面为正方形的柱形容器中,装有适量的水。体积分别为V、V,质量相等且分布均匀的正方体物块A、B用细线系住,浸没在水中,物块A的上表面恰与水面相平。水的密度用ρ水表示,下列说法正确的是( )
A.物块A、B及水的密度关系为ρB>ρ水>ρA
B.细线对物块A的拉力为ρ水gV
C.剪断细线前后,水对容器底的压强不变,容器对桌面的压强不变
D.剪断细线后,物块A处于漂浮状态且体积的露出水面
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】AB
【分析】因为VA=2VB,且AB的质量相同,根据ρ=知ρA=ρB,GB=2GA;
(1)对A、B进行受力分析,判断出A、B受到浮力与重力的关系,进而判断出A、B密度与水密度的关系;
(2)A、B整体处于悬浮状态,根据浮沉条件得出总浮力与总重力的关系,在根据A的受力情况分析出A受到拉力的大小;
(3)剪短细绳后,受力不平衡,F浮A>GA,F浮B<GB,则A物体上浮,B物体下沉,据此判断出A、B受到浮力的变化以及排开水体积的变化,进而判断出液面的变化,根据p=ρgh判断出水对容器底压强的变化;
剪断细线后总重力不变,容器对桌面的压力不变,容器的底面积不变,根据p=判断出容器对桌面的压强的变化;
(4)剪短细绳后,A物体上浮,最终处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮A′=GA=ρ水gV=ρ水gV排,判断出排开液体的体积与物体体积的关系,进而判断出物体A露出液面的体积。
【解答】解:因为VA=2VB,且AB的质量相同,根据ρ=知ρA=ρB,GB=GA,
A、A受到的浮力F浮A、重力GA和绳子向下的拉力F,由于A处于静止平衡状态合力为零,则F浮A=GA+F=ρ水gV,则F浮A>GA;B受到的浮力F浮B、重力GB和绳子向上的拉力F,由于B处于静止平衡状态合力为零,则F浮B+F=GB,即F浮B﹣F=GB=ρ水gV,则F浮B<GB;由于F浮A>GA,则A的密度小于水的密度;由于F浮B<GB,则B的密度大于水的密度,所以ρB>ρ水>ρA,故A正确;
B、A、B整体处于悬浮状态,所以F浮A+F浮B=GA+GB=ρ水gV,即2GA=ρ水gV,所以GA=ρ水gV,
F浮A﹣GA=F=ρ水gV﹣ρ水gV=ρ水gV,故B正确;
C、剪短细绳后,受力不平衡,F浮A>GA,F浮B<GB,则A物体上浮,B物体下沉,由于A物体处于漂浮,排开水的体积减小,则B物体受到的浮力减小,B物体仍处于浸没状态,则B物体受到的浮力不变,所以,A、B两物体共同受到的浮力减小,则排开水的体积减小,所以水面高度降低,水对容器底的压强变小,剪断细线后总重力不变,容器对桌面的压力不变,容器的底面积不变,根据p=知容器对桌面的压强不变,故C错误;
D、剪短细绳后,A物体上浮,最终处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮A′=GA=ρ水gV=ρ水gV排,所以V排=V,物块A露出水面的体积为V﹣V=V,故D错误。
故选:AB。
【点评】本题考查物体受力平衡的分析问题,物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,要学会根据浮沉情况判断浮力和重力的关系及液体密度和物体密度的关系,同时会根据浮力和重力的关系及液体密度和物体密度的关系来判断物体的浮沉情况。
三.填空题(共3小题)
21.(2021•永年区校级三模)如图所示,一艘货船的排水量为100t,该船满载时受到的浮力为 9.8×105 N,当这艘船从海河驶入渤海,它所受到的浮力将 不变 (选填“增大”、“变小”或“不变”)
【考点】阿基米德原理的应用;物体的浮沉条件及其应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)知道货船的排水量,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)当这艘船从海河驶入渤海时,始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,分析重力得出浮力的关系。
【解答】解:(1)该船满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=100×103kg×9.8N/kg=9.8×105N;
(2)当这艘船从海河驶入渤海时,始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,
因这艘船的重力不变,所以,它受到的浮力不变。
故答案为:9.8×105;不变。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,明白排水量的含义是关键。
22.(2023•海港区一模)小刚去湖边散步,看到湖面上树的倒影,这是光的 反射 现象;看到水中的游动鱼是鱼 虚 (选填“实”或“虚”)像;鱼在水中匀速上浮时所受的浮力 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力(不计阻力)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;光的反射现象;光的折射现象及其应用.
【专题】光的传播和反射、平面镜成像;光的折射、光的色散;浮沉的应用;应用能力.
【答案】反射;虚;等于
【分析】(1)倒影是平面镜成像,是由光的反射形成的;
(2)当光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向会偏折,发生折射现象,如:看水里的鱼比实际位置浅、光的色散现象等;
(3)对“奋斗者”号受力分析,判定浮力与重力的大小关系。
【解答】解:小刚去湖边散步,看到湖面上树的倒影,属于平面镜成像,这是光的反射形成的;
水中的鱼反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会看到鱼所形成的虚像了;
鱼在水中匀速上浮时,处于平衡状态,不计阻力,受到的浮力等于重力。
故答案为:反射;虚;等于
【点评】本题主要考查了光的反射、光的折射及平衡力的应用,难度不大。
23.(2022•武邑县校级二模)小石块A挂在弹簧测力计下稳定时读数为F1,将小石块A缓慢浸没在装有密度为ρ的液体的圆柱形容器中(A与容器底未接触),稳定时读数为F2,则小石块受到液体的浮力大小为 F1﹣F2 ;排开液体的重力为 F1﹣F2 ,排开液体的体积为 。若把该小石块浸没在装有水的容器中,发现弹簧测力计读数F3小于F2,则水的密度ρ0 > ρ(选填“>”、“=”或“<”)。
【考点】浮力大小的计算;阿基米德原理的应用.
【专题】计算题.
【答案】见试题解答内容
【分析】在空气中称石块重,从左图读出弹簧测力计的示数(石块重),从右图读出小石块全浸入液体中弹簧测力计的示数,利用称重法求小石块受到的浮力;根据阿基米德原理得出排开液体的重力、排开液体的体积;
若把该小石块浸没在装有水的容器中,发现弹簧测力计读数变小,说明受到的浮力增大,因为排开液体的体积相同,根据阿基米德原理得出液体密度关系。
【解答】解:由图可知,石块在液体中所受到的浮力:
F浮=G﹣F示=F1﹣F2,
排开液体重:
G排=F浮=F1﹣F2,
∵F浮=ρv排g,
排开液体的体积:
v排==,
若把该小石块浸没在装有水的容器中,发现弹簧测力计读数F3小于F2,
∵F浮=G﹣F示,
∴在水中受到的浮力:
F浮′>F浮,
∵F浮=ρ液v排g,排开液体的体积相同,
∴ρ0>ρ。
故答案为:F1﹣F2,F1﹣F2,,>。
【点评】本题为力学综合题,综合考查学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件、称重法测浮力的掌握和运用。关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析。
四.实验探究题(共2小题)
24.(2022•武强县模拟)小明要探究“影响浮力大小的因素”,实验过程如图1所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)若要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关,应选用 ②③ (选填序号)进行操作。
(2)要探究浮力的大小与液体密度是否有关,小明选用④⑤⑥进行操作,你认为他的操作 错误 (选填“正确”或“错误”)。
(3)小明选择①⑤两次实验,是为了探究浮力大小与 物体排开液体体积 的关系。
(4)⑥中盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
【拓展】探究结束后,小明利用所学知识制作了一个测量体积的仪器:把未知体积的物体挂在弹簧测力计下,在空气中记录弹簧测力计的示数为F空。用弹簧测力计提着物体浸没在水中(物体不碰容器底和壁),记录此时弹簧测力计的示数为F水,便可以测出物体的体积为 (用已知物理量的符号表示)。若小明使用的是如图2所示的弹簧测力计,则该体积测量仪的最小分度值为 40 cm3。
【考点】探究浮力大小与哪些因素有关.
【专题】实验题;浮力;分析、综合能力.
【答案】(1)②③;(2)错误;(3)物体排开液体体积;(4)1.2×103;(5);40。
【分析】(1)研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系,应控制物体排开液体的密度和体积不变,改变物体在液体中的深度;
(2)探究浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积一定,改变液体的密度,观察弹簧测力计示数的变化;
(3)分析①⑤所示实验,根据实验所控制的变量与实验现象,得出结论;
(4)根据称重法求出物体浸没在水中所受的浮力,根据阿基米德原理求出物体排开水的体积,根据物体浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积可求出物体的体积,再根据阿基米德原理求得盐水的密度;
(5)首先根据称重法计算浮力,再根据阿基米德原理的变形公式计算体积;将弹簧测力计的分度值代入即可求出体积测量仪的分度值。
【解答】解:(1)研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系,应控制物体排开液体的密度和体积不变,只改变深度的大小,所以应比较图②和图③;
(2)由图1可知⑤与④⑥排开液体的体积不同,液体的密度也不同,所以不能探究浮力与密度的关系,所以该操作错误;
(3)由图①⑤所示实验可知,物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同,①⑤两次实验,是为了探究物体所受浮力大小与物体排开液体体积有关;
(4)物体的重力为G=10N,由②可知物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为F=7N,物体受到的浮力是F浮=G﹣F=10﹣7N=3N,
根据阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gv排得:V排===3×10﹣4m3,即物体的体积为V=3×10﹣4m3;
物体浸没在盐水中弹簧测力计的示数为F'=6.4N,所以物体在盐水中受到的浮力为F'浮=G﹣F'=10N﹣6.4N=3.6N,
根据阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gv排得:ρ盐水===1.2×103kg/m3;
(5)由称重法可知物体浸没在水中受到的浮力为F=F空﹣F水,根据阿基米德原理:F浮=G排=ρ液gv排得:物体的体积为V'=V'排==;
由图2 可知,弹簧测力计的分度值为0.4N,所以体积测量仪的分度值为=4×10﹣5m3=40cm3。
故答案为:(1)②③;(2)错误;(3)物体排开液体体积;(4)1.2×103;(5);40。
【点评】本题考查了探究影响浮力大小因素实验,涉及到称重法测浮力的方法、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等,应用好控制变量法是正确解题的关键。
25.(2023•武安市四模)甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系的实验情景,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)请在图甲中画出圆柱形物块的受力示意图;
(2)在实验操作前细心的小丽同学指出:在情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面 未与溢水口相平 ;
(3)纠正错误后,该探究实验的合理顺序为 丁、甲、乙、丙 (用甲、乙、丙、丁表示);
(4)在情景乙中,溢水口还在溢水时,小明同学便急忙把小桶移开,开始测量小桶和溢出水的总重力,这样会导致测量的物块排开液体所受重力 偏小 (选填“偏小”“不变”或“偏大”);
(5)如果将图中圆柱形物块换成不吸水的木块,能否完成本实验? 能 ;
(6)在完成实验之后,小丽同学发现实验桌上有一瓶需要测量密度的盐水,思考之后对小组其他成员建议利用浮力来测量该盐水的密度。经过组内一番讨论,该小组仅增加了一个实验步骤如图戊所示,此时弹簧测力计示数为F5,则待测盐水的密度ρ盐水可表示为ρ水或ρ水,其中x= F1﹣F5 。(用测量的物理量表示)
【考点】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系.
【专题】浮力;科学探究能力.
【答案】(1)见解析; (2)未与溢水口相平;(3)丁、甲、乙、丙;(4)偏小;(5)能;(6)F1﹣F5。
【分析】(1)物块弹簧测力计挂钩上处于静止状态,受到的重力和拉力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反,据此按照力的示意图的画法画出其受力示意图;
(2)要想准确测出物体排开的水的重力,实验前水的液面必须到达溢水杯杯口;
(3)实验中要先测物体和空桶的重力,然后再将物体浸没在水中,测出拉力,最后测出排出的水和空桶的总重力;
(4)根据称重法F浮=G﹣F表示出浮力;
(5)根据测量的排开的水的重力的大小分析;
(6)物体浸没在水和盐水中时,排开的液体的体积是相同的;根据阿基米德原理的公式分析。
【解答】解:(1)物块弹簧测力计挂钩上处于静止状态,受到的重力和拉力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反,从物块的重心开始,分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别标上字母G和F,即为物块的受力示意图,注意两条线段长度要相等,如图所示:
(2)实验中为准确的测量出排出液体的重力,需要溢水杯中装满液体,即液面要与溢水口相平。
(3)阿基米德原理实验中,需要依次测量出物体所受的重力、空小桶所受的重力、物体所受的浮力、物体排开液体的重力,所以正确的顺序为:丁、甲、乙、丙。
(4)若溢水口还在溢水时,把小桶移开测重力,因为少测了一部分溢出的液体,会导致测量的排开液体所受的重力偏小。
(5)因为阿基米德实验适用于浸在液体中的物体,而浸在指漂浮、悬浮、沉底,所以木块也可以用在该实验的探究。
(6)根据甲、乙两步可得物块浸没在水中所受的浮力为F浮=G﹣F=F1﹣F2,
因为物块浸没,物块的体积等于排开水的体积为V=V排=,
此物块浸没在盐水中排开盐水的体积等于排开水的体积,所受的浮力为F浮′=G﹣F′=F1﹣F3,
则盐水的密度为=,
则x=F1﹣F5。
故答案为:(1)见解析; (2)未与溢水口相平;(3)丁、甲、乙、丙;(4)偏小;(5)能;(6)F1﹣F5。
【点评】此题主要考查的是学生对浮力大小影响因素、阿基米德原理公式的理解和掌握,弄明白控制变量法在实验中的应用是解决此题的关键。
五.计算题(共2小题)
26.(2023•峰峰矿区校级二模)如图甲所示,一个底面积为0.04m2的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水,停止注水后容器中水的深度为0.1m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示。(g取10N/kg)
(1)求容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强;
(2)求未注水时,A对柱形容器底部的压强;
(3)求停止注水后,A所受浮力。
【考点】浮力大小的计算;压强的计算;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】压强、液体的压强;浮力;分析、综合能力.
【答案】(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强为600Pa;
(2)未注水时,A对柱形容器底部的压强为600Pa;
(3)停止注水后,A所受浮力18N。
【分析】(1)容器中水的深度为0.06m时,根据p=ρgh求出水对容器底部的压强;
(2)由m=ρV=ρSh可得,m﹣h图像中,图像的斜率表示ρS,比较0~0.06m的斜率和0.06~0.1m的斜率关系判断出当h=0.06m时A对容器底部压力恰好为零,即物体漂浮,由图乙可知,没有注入水中,柱形容器的总质量,然后求出h=0.06m时容器内水的质量,根据ρ=求出水的体积,利用V水=(S容﹣SA)h1求出A的底面积,根据阿基米德原理求出此时A受到的浮力,根据物体沉浮条件可求出物体A的重力,根据p=可求出未注水时A对柱形容器底部的压强;
(3)物体漂浮后再注入水时A排开水的体积不变,受到的浮力不变。
【解答】解:(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强:
p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa;
(2)由m=ρV=ρSh可得,m﹣h图像中,图像的斜率表示ρS,
由图可知,0~0.06m的斜率小于0.06~0.1m的斜率,
所以,当h1=0.06m时,A对容器底部压力恰好为零,即物体漂浮,
由图乙可知,没有注入水中,柱形容器的总质量m0=1.9kg,
当h=0.06m时,容器内水的质量为:m水=m1﹣m0=2.5kg﹣1.9kg=0.6kg,
由ρ=得,水的体积为:V水===6×10﹣4m3,
由V水=(S容﹣SA)h1可得,A的底面积为:SA=S容﹣=0.04m2﹣=0.03m2,
此时A受到的浮力为:F浮=ρ水gSAh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m2×0.06m=18N,
因为物体A处于漂浮状态,浮力等于重力,即GA=F浮=18N,
所以未注水时,A对柱形容器底部的压强为:p2====600Pa;
(3)因物体漂浮后再注入水时,A排开水的体积不变,所以,停止注水后,A所受的浮力仍为18N。
答:(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强为600Pa;
(2)未注水时,A对柱形容器底部的压强为600Pa;
(3)停止注水后,A所受浮力18N。
【点评】本题考查了液体压强公式和密度公式、阿基米德原理、压强定义式的综合应用等,正确的判断出物体在水中的状态是关键。
27.(2021•永年区校级三模)如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)。此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
【考点】阿基米德原理的应用;物体的浮沉条件及其应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】计算题;压强和浮力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)已知浸入水中的木块体积(排开水的体积),利用阿基米德原理求所受浮力。
(2)由于物块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知物块的重力,求出质量;
(3)求出物块完全浸没在水中和物块的漂浮时的体积差,已知容器底面积求出水的深度h,根据p=ρgh即可求出水对容器底的压强。
【解答】解:(1)已知V排=4.0×10﹣5m3,
则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3=0.4N。
(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F浮=0.4N,
则质量m===0.04kg;
(3)物块使其恰好完全浸没在水中,排开水的体积变化:ΔV=V物﹣V排=5×10﹣5m3﹣4×10﹣5m3=1×10﹣5m3
则水的深度变化为:Δh===0.002m,
所以水对容器底的压强中增加:
Δp=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa。
答:(1)物块受到的浮力大小为0.4N;
(2)物块的质量为0.04kg;
(3)水对容器底的压强比物块被下压前增加了20pa。
【点评】本题考查漂浮条件、阿基米德原理和压强公式的应用,这是中考必考题型,要熟练应用。
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