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2025年河北省各地市中考物理模拟试题分类精选14.物体的浮沉条件及应用(Word版附解析)
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答案:ACD
[2025邯郸模拟]小明发现实心的橡皮泥放入水中会下沉,于是他做了一个橡皮泥小船,小船内又放了一个实心小球,它们静止在水面上时如图甲所示。他又将橡皮泥小船捏成实心团用细线(细线重不计)拴在小球下放入水中,静止时如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小球的密度等于水的密度 B.从甲图到乙图中,橡皮泥受到的浮力不变
C.从甲图到乙图中,容器对桌面的压力增大D.从甲图到乙图中,水对容器底的压强不变
答案:D
解析:图乙中,小球竖直向下受重力和拉力,竖直向上浮力,即F浮=G球+F,则F浮>G球,而F浮=ρ水gV排<ρ水gV球,G球=ρ球V球g,则有ρ水gV球>ρ球V球g,所以ρ球<ρ水,故A正确;由图可知,橡皮泥排开水的体积V排甲>V排乙,根据F浮=ρ水gV排可知,橡皮泥在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,故B错误;甲、乙两容器对桌面的压力等于容器内所有物体与水的重力之和,总重力始终不变,容器对桌面的压力不变,故C错误;把小球和橡皮泥看作一个整体,它们在两种情况下都是漂浮,则受到的浮力不变,由F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积不变,液面也不变,由p=ρgh可知,水对容器底的压强不变,故D正确。
(多选)11.[2024邯郸模拟]小明发现实心的橡皮泥放入水中会下沉,于是他做了一个橡皮泥小船,小船内又放了一个实心小球,它们静止在水面上时如图甲所示。他又将橡皮泥小船捏成实心团用细线(细线重不计)拴在小球下放入水中,静止时如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小球的密度小于水的密度
B.从甲图到乙图中,橡皮泥受到的浮力不变
C.从甲图到乙图中,容器对桌面的压力增大
D.从甲图到乙图中,水对容器底的压强不变
【解答】解:A、图乙中,小球竖直向下受重力和拉力,竖直向上浮力,即F浮=G球+F,则F浮>G球,而F浮=ρ水gV排<ρ水gV球,G球=ρ球V球g,则有ρ水gV球>ρ球V球g,所以ρ球<ρ水,故A正确;
B、由图可知,橡皮泥排开水的体积V排甲>V排乙,根据F浮=ρ水gV排可知,橡皮泥在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,故B错误;
C、甲、乙两容器对桌面的压力等于容器内所有物体与水的重力之和,总重力始终不变,容器对桌面的压力不变,故C错误;
D、把小球和橡皮泥看作一个整体,它们在两种情况下都是漂浮,则受到的浮力不变,由F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积不变,液面也不变,由p=ρgh可知,水对容器底的压强不变,故D正确。
故选:AD。
8.[2024承德模拟]如图所示,质量相等的甲、乙两个实心正方体物块分别竖直悬浮在水中和漂浮在水面上,下列说法正确的是( )
A.甲的密度大于乙的密度
B.甲受到的浮力等于乙受到的浮力
C.甲下表面受到的压强小于水对乙下表面受到的压强
D.甲排开水的重力小于乙排开水的重力
8.AB
6.[2024沧州模拟]以下是叶子姐姐做的几个验证性小实验,其中正确的是( )
A.穿着旱冰鞋用力推墙,人向后退,因为墙对人的力大于人推墙的力
B.用纸片盖住装满水的杯口,杯子倒置后,纸片不掉下来,说明液体有压强
C.用力拉弹簧,弹簧伸长,说明力能改变物体的形状
D.把捏成船型的橡皮泥放在水面上,发现它漂浮,说明利用空心的办法增大物体排开液体的体积可以增大浮力
6.CD
10.[2023沧州二模]水平地面上放有一个质量不计的薄壁盛水柱形容器A,内装有质量为400g、质量分布均匀的物块B,通过一根长10厘米的轻质细线与容器底相连,如图所示。容器中所盛水的质量为8kg,则下列相关说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.容器对水平地面的压力是64N
B.若再倒入一些水,物块B受到绳子的拉力变大
C.剪断绳子,待物块B静止后,水平地面受到的压强变大
D.剪断绳子前后,水对容器底的压力的变化量等于原来绳子的拉力大小
【解答】解:A、因不计质量的薄壁盛水柱形容器,
则容器对水平地面的压力:F=G总=(m水+mB)g=(0.4kg+8kg)×10N/kg=84N,故A错误;
B、物体在水中受到三个力的作用:重力、浮力和绳子的拉力,若再倒入一些水,物块B的重力不变,由于物体B排开液体的体积不变、液体的密度不变,由F浮=ρ液gV排知受到的浮力不变,根据F=F浮﹣G知物体B受到绳子的拉力也不变,故B错误;
C、剪断绳子前后,容器对桌面的压力均等于容器重、水重和物块重之和,则容器对桌面的压力不变,受力面积不变,由p=知水平地面受到的压强不变,故C错误;
D、绳子剪断前,物体在水中受到三个力的作用:重力、浮力和绳子的拉力,物体受到的拉力等于物体所受浮力与物体重力的差,即F=F浮﹣G;绳子剪断前,水对容器底的压力等于水的重力加物体B受浮力产生对水的反作用力,即G水+F水=G水+F浮,绳子剪断后,水对容器底的压力等于水的重力加物体的重力,即G水+G,所以水对容器底的压力变化值等于G水+F浮﹣G水﹣G=F浮﹣G=F,即等于原来绳子的拉力,故D正确。
故选:D。
[2024河北模拟]
(多选)6.[2024张家口一模]在珠海以南500公里左右的深远海海域,“海洋石油720”深水物探船经过一个多月的勘测,首张深水地层构造图即将绘制完成。下列说法正确的是(海水密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)( )
A.物探船将探测设备投入深海后,船受到的浮力不变
B.探测设备在下沉过程中,受到海水的压强逐渐变大
C.沉到3000米海底的探测设备,每平方米受到海水的压力为3.09×107N
D.物探船从大海驶入我国内河后将上浮一些
【解答】解:A、当物探船将探测设备投入深海后,船的总重力减小,根据漂浮条件得,母船受到的浮力减小,故A错误;
B、由p=ρgh知道,潜艇在下沉的过程中受到海水的压强变大,故B正确;
C、探测设备,所受海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×3000m=3.09×107Pa;
由p=可得,每平方米受到海水的压力:
F=pS=3.09×107Pa×1m2=3.09×107N,故C正确;
D、当船从大海驶入内河,船自重不变,船漂浮,船受到的浮力不变;
因为ρ河水<ρ海水,根据F浮=ρ水V排g知排开河水的体积大于排开海水的体积,船将下沉一些,故D错误。
故选:BC。
8.[2025石家庄一模]如图所示,075型两栖攻击舰的2号舰在上海某造船厂正式下水,这艘两栖攻击舰长约235m,宽约36m,排水量约为3.5×104t,是中国海军舰艇中尺寸仅次于航母的军舰。说法正确的是( )
A.此军舰满载时受到的浮力约为3.5×104N
B.该军舰在海上航行时受到的浮力大于重力
C.此军舰从长江驶入东海后,船体会上浮一些
D.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力不变,舰底受到水的压强减小
【解答】解:A、军舰满载时的排水量约为3.5×104t,此军舰满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=3.5×104×103kg×10N/kg=3.5×108N,故A错误;
B、该军舰在海上航行时处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,故B错误;
C、军舰不管是在海水中还是在江水中,都处于漂浮状态,浮力始终等于军舰的重力,而军舰的重力不变,所以军舰受到的浮力保持不变;从长江驶入东海后,由于海水的密度大于江水的密度,由公式F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积减小,所以军舰要上浮一些,故C正确;
D、直升机起飞时,舰艇仍漂浮,但自重G减小,根据漂浮条件可知军舰所受浮力减小,F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积减小,所以军舰要上浮一些,舰底浸入水中深度变小,由p=ρgh知舰底受到水的压强减小,故D错误。
故选:C。
9.[2025石家庄一模]下列几幅图片中关于压强、浮力的分析,这些说法正确的是( )
A.甲图鸡蛋在浓盐水中静止,若往浓盐水中再加一些盐,鸡蛋再次静止后所受浮力变大
B.乙图是潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮训练过程,潜水艇在悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.将一木棒下端缠一些铜丝制成的简易密度计分别放入甲、乙两液体中,静止时液面相平如图丙。甲液体对密度计底部的压强等于乙液体对密度计底部的压强
D.若把丙图中密度计在乙液体的液面以上部分的截掉后,剩余部分在乙液体将下沉
【解答】解:
A、甲图中的鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,说明鸡蛋受到的浮力等于自身重力;再向盐水中撒盐,盐水的密度增大,鸡蛋会上浮最终漂浮,鸡蛋在漂浮时受到的浮力仍然等于其重力,故A错误;
B、由图可知,潜水艇在海中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、同一密度计在甲、乙两溶液中都处于漂浮状态,浮力都等于密度计的重力,密度计的重力相等,所以浮力也相等;密度计上表面受到的液体的压力为0,根据浮力产生的原因可知,两个密度计底部受到的压力相同,受力面积相同,根据p=可知,甲液体对密度计底部的压强等于乙液体对密度计底部的压强,故C正确;
D、开始时密度计处于漂浮状态,浮力等于重力,将液面以上部分的截掉后,重力减小,浮力大于重力,密度计上浮最终处于漂浮状态,此时所受浮力等于剩余部分的总重力,故D错误。
故选:C。
10.[2025石家庄一模]小亮利用细钢针、量筒和适量的水测量一个形状不规则的小蜡块的密度。小亮正确的测量过程如图甲、乙、丙所示,图中V0、V1、V2分别是量筒中水面所对应的示数,细钢针浸入水中的体积忽略不计。已知水的密度为ρ水,则下列四个选项中,小蜡块密度ρ蜡的表达式正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【解答】解:小蜡块漂浮在水面上,受到的重力等于排开水的重力,
由图甲和乙可知,小蜡块的质量等于它排开水的质量,
所以,m=m排水=(V1﹣V0)ρ水,
由甲和丙可知,小蜡块的体积为V=V2﹣V0,
所以小蜡块的密度:ρ==。
故选:B。
11.[2025石家庄一模]如图所示,已知鸡蛋的质量为55g,体积为50cm3,将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55N
B.图乙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋排开盐水的重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
【解答】解:
A、图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力,鸡蛋的重力为G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N,即浮力小于0.55N,故A错误;
B、鸡蛋的密度为:ρ===1.1g/cm3=1.1×103kg/m3,图乙中,鸡蛋悬浮在液体中时,鸡蛋的密度等于液体的密度,所以盐水的密度是1.1×103kg/m3,故B正确;
C、由阿基米德原理可知,图丙中物体漂浮,鸡蛋所受浮力等于鸡蛋排开盐水的重力,故C错误;
D、图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力;图乙中鸡蛋悬浮在液体中时,浮力等于重力;图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身重力,所以三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙=F丙,故D错误。
故选:B。
12.[2025石家庄一模]如图所示,用细线固定不吸水的正方体木块A在水中静止,已知木块A重6N、边长为10cm,容器底面积为200cm2,现剪断细线,下列说法正确的是( )
A.剪断细线前,细线对A的拉力为16N
B.物体A上浮至露出水面之前,物体所受浮力变小
C.物体A漂浮后,水对容器底部的压强变大
D.物体A漂浮后,容器对桌面的压强不变
【解答】解:A、木块的体积:VA==(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
由图可知,剪断细线前,木块浸没在水中,此时木块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
此时木块A受到竖直向下的重力、绳子的拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知,细线对A的拉力:F拉=F浮﹣G=10N﹣6N=4N,故A错误;
B、木块A上浮至露出水面之前,排开水的体积都等于木块的体积,即排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,木块A所受浮力不变,故B错误;
C、物块漂浮后,水面下降,根据p=ρ水gh可知,根据p=ρ水gh可知水对容器底部的压强变小,故C错误;
D、容器对水平桌面的压力大小等于容器、容器内的水和物体的重力之和,物体A漂浮后,重力之和没有发生变化,因此容器对水平桌面的压力不变,由p=可知,容器对桌面的压强不变,故D正确。
故选:D。
13.[2025石家庄一模]如图所示,在水平桌面上的两个完全相同的甲、乙容器中装有一定量的水,向其中分别投放由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中水面高度相同,说法正确的是( )
A.小球A的密度小于小球B的密度
B.小球A所受的浮力等于小球B所受的浮力
C.放入小球前,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.放入小球后,甲容器底部受到水的压强大于乙容器底部受到水的压强
【解答】解:A、小球A漂浮,小球A的密度比水小,小球B悬浮,小球B的密度等于水,所以小球B的密度大于小球A的密度,故A正确;
B、读图可知,小球A在甲杯中漂浮,小球B在乙杯中悬浮,即小球A排开水的体积小于小球B排开水的体积,由F浮=ρ水gV排可知,小球A所受的浮力小于小球B所受的浮力,故B错误;
C、小球A排开水的体积小于小球B排开水的体积,而放入小球后液面高度相同,所以放入小球前,甲中水的体积大于乙中水的体积,由G=mg=ρVg可知,甲中水的重力大于乙中水的重力,容器对地面的压力等于容器的总重力,由F=G总可知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C错误;
D、放入小球后,容器中液面等高,由p=ρgh得两容器底部受到的压强相等,故D错误。
故选:A。
5.[2025石家庄一模]如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷的更多(两次都浸没水中),关于该现象下列说法正确的是( )
A.第一次塑料瓶不受浮力作用
B.第二次橡皮膜凹进得更多,说明液体内部只有向上有压强
C.第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大
D.第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力大
【解答】解A.由于塑料瓶两次都浸没在水中,所以两次都受到浮力,故A不正确;
B.第二次橡皮膜凹进得更多,是由于第二次橡皮膜在液体中的深度更深,说明液体中的深度越深,液体的压强越大,故B不正确;
C.第二次橡皮膜的深度大于第一次,所以第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大,故C正确;
D.第二次橡皮膜凹进得更多,则塑料瓶排开液体体积减小,液体密度不变,由阿基米德原理可知,第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力小,故D不正确。
故选:C。
13.[2025新乐模拟]如图所示,舰载飞机正从“辽宁号”航母上起飞,下列说法中正确的是( )
A.飞机在甲板上加速滑行到离开甲板的过程中,航母受到的浮力变大
B.飞机在航母甲板上加速飞行时,受力平衡
C.飞机飞离航母前后,航母始终漂浮,航母所受浮力的大小不变
D.飞机飞行时由于机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,从而获得升力
【解答】解:A、飞机在甲板上加速滑行到离开甲板的过程中,航母的总重力减小,航母始终漂浮,浮力等于重力,所以浮力会减小,故A错误;
B、飞机在航母甲板上加速飞行时,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故B错误。
C、航载飞机飞离航母后,航母的总重力减小,航母始终漂浮,浮力等于重力,所以浮力会减小,故C错误;
D、飞机飞行时能获得向上的压强差,是因为机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,上方压强小于下方,从而产生向上的升力,故D正确;
故选:D。
(多选)7.[2024石家庄28中质检]水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛某种液体,将质量分别为mA、mB、mC,密度分别为ρA、ρB、ρC的均匀实心小球A、B、C放入液体中,A球漂浮,B球悬浮,C球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC.下列选项正确的是( )
A.若mA=mB=mC,则FA=FB=FC
B.若VA=VB=VC,则FA<FB=FC
C.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
D.只取出B球,容器中液面的高度降低了
【解答】解:A、若mA=mB=mc,则GA=GB=Gc=G,
因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,所以,小球A和B受到的浮力等于自身的重力,小球C受到的浮力小于自身的重力,则有:FA=FB=G,FC<G
即FA=FB>FC,故A错误;
B、若VA=VB=VC,根据图示可知,V排A<V排B=V排C
由F浮=ρ液gV排可知,FA<FB=FC,故B正确;
C、因物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,所以,将C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C错误;
D、由F浮=ρ液gV排和G=mg可知,B排开液体的体积:V排B====
因此只取出B球,由V=Sh可得,容器中液面降低的高度:Δh==,故D正确。
故选:BD。
(多选)7.[2024邯郸一模]一质量为600g,密度为0.6g/cm2的正方体木块用细线系于底面积为160cm3容器的水中,如图所示(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。则下列说法中正确的是( )
A.木块所受的浮力为10N
B.绳子上的拉力为16N
C.将细线剪断后,木块露出水面的高度为10cm
D.将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了250Pa
【解答】解:A、正方体木块的体积:V木===1000cm3=1×10﹣3m3,木块浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,故A正确;
B、木块的重力为:G木=m木g=0.6kg×10N/kg=6N,此时木块受到竖直向下的重力、拉力及竖直向上的浮力作用,则绳子的拉力为:T=F浮﹣G木=10N﹣6N=4N,故B错误;
CD、由G=mg可得,木块的重力:G1=m1g=0.6kg×10N/kg=6N,
将细线剪断后,木块静止时,木块漂浮,此时木块受到的浮力F浮′=G1=6N;
由F浮′=ρ液gV排得,木块漂浮时排开水的体积:V排′===6×10﹣4m3;
而正方体木块的底面积为:S木===0.01m2,
所以木块露出水面的高度为:h露===0.04m,
液面下降的深度为:Δh===0.025m,
则容器底部受到水的压强变化量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.025m=250Pa,故C错误,D正确。
故选:AD。
8.[2025张家口一模]相同的两个烧杯中分别装有不同液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后甲球沉底,乙球悬浮,如图所示。甲、乙两球排开液体质量相等,则( )
A.甲球所受浮力比乙球小
B.甲、乙球所受重力相等
C.左侧烧杯中所装液体密度较大
D.两烧杯底部所受液体压强相等
【解答】解:
A、根据阿基米德原理可知:F浮甲=G甲排=m甲排g,F浮乙=G乙排=m乙排g,因为甲、乙两球排开液体质量相等,所以两球浮力相等,故A错误;
B、因为甲球在液体中沉底,甲球的重力大于浮力,乙球漂浮,乙球浮力等于重力,因为两球浮力相等,所以甲球的重力大于乙球的重力,故B错误;
CD、由题知,两球浮力相等,即F浮甲=F浮乙,则:ρ甲液gV甲排=ρ乙液gV乙排,因V甲排<V乙排,所以ρ甲液>ρ乙液,由p=ρgh知,在深度相同时甲烧杯底部受到液体的压强大,故C正确,D错误。
故选:C。
(多选)6.[2024河北模拟]甲、乙两个相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则( )
A.A的重力等于B的重力
B.A受的浮力大于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
【解答】解:A、甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,
将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,
则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和,
由图可知,A漂浮,排开液体的体积小于物体的体积,B悬浮,排开液体的体积等于物体的体积,
所以A的体积大于B的体积,
实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,
根据ρ=可知,A的质量大于B的质量,
根据G=mg可知,A的重力大于B的重力,故A错误;
B、由图可知,A漂浮,受到的浮力等于其重力,B悬浮,受到的浮力等于其重力,
因为A的重力大于B的重力,所以A受的浮力大于B受到的浮力,故B正确;
CD、由图可知,A漂浮,A的密度小于甲液体的密度,B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,
实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,
所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度;
甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,静止时液面等高,
根据p=ρ液gh可知,甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强。故C正确、D错误。
故选:BC。
(多选)7.[2024邯郸模拟]如图所示,容器中间用隔板分成左右相等的两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不相同时其形状会发生改变。将适量的甲、乙两种液体注入两个容器中,分别将A、B两个体积相等的实心小球放入液体中,待液面静止时,橡皮膜向右凸起。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两种液体密度关系是ρ甲>ρ乙
B.A、B两个小球的密度关系是ρA>ρB
C.甲、乙两种液体对容器底部的压强关系是p甲>p乙
D.A、B两个小球静止时所受到的浮力关系是FA=FB
【解答】解:
(1)橡皮膜向右凸起,说明橡皮膜处左侧的液体压强大,即p左>p右,由图知h左<h右,根据液体压强公式p=ρgh可知,ρ左>ρ右,即ρ甲>ρ乙,故A正确;
(2)由图知A球在甲液体中悬浮,B球在乙液体中漂浮,则由浮沉条件可知:ρA=ρ甲,ρB<ρ乙,且ρ甲>ρ乙,所以ρA>ρB,故B正确;
(3)橡皮膜以下部分液体的深度相同,因ρ甲>ρ乙,则根据p=ρgh可知甲橡皮膜以下部分的液体压强大于乙橡皮膜以下部分的压强(即p左′>p右′),而液体对容器底的压强等于上下两部分液体压强之和,所以甲、乙两种液体对容器底部的压强关系是p甲>p乙,故C正确;
(4)A、B两球的体积相等,由图知VA排>VB排,且液体的密度ρ甲>ρ乙,根据F浮=ρ液gV排知,A、B两个小球静止时所受到的浮力关系是FA>FB,故D错误。
故选:ABC。
填空题
16.[2025石家庄一模]在一次抗洪救灾行动中,一名质量为70kg的武警战士登上一艘自重为530kg的冲锋舟准备抢险救灾,若冲锋舟满载时排开水的体积为1.5m3,则满载时冲锋舟受到的浮力是 N,满载时它最多还能装载质量为 kg的人和物资。(g取10N/kg)
【解答】解:冲锋舟满载时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m3=15000N,
设人和物资的总重为G最大,则有G舟+G最大=F浮;
即:530kg×10N/kg+G最大=15000N,解得:G最大=9700N;
故m最大===970kg,
所以最多还能装载质量为970kg﹣70kg=900kg。
故答案为:15000;900。
15.[2024石家庄一模]将质量为0.5kg的物体,轻轻放入盛满足量水的溢水杯中,溢出0.3kg的水,则此物体受到的浮力是 N,该物体在水中静止时处于 状态(选填“漂浮”“悬浮”“沉底”),此时物体浸在液体中的体积为 m3。(,g取10N/kg)
【解答】解:物体的重力:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N;
物体排开水的重力:G排=mg=0.3kg×10N/kg=3N,物体受到的水的浮力:F浮=G排=3N,G>F浮,物体沉底;物体排开的水的体积等于物体浸入水中的体积,所以物体浸在液体中的体积为:V===3×10﹣4m3。
故答案为:3;沉底;3×10﹣4。
16.[2025石家庄一模]将两个质量相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,静止时如图所示,橡皮泥的密度 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的密度,甲杯中橡皮泥所受的浮力 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙杯中橡皮泥所受的浮力, 乙 杯中水面升高得多。
【解答】解:实心球橡皮泥沉到容器底部,根据物体浮沉条件可知,橡皮泥的密度大于水的密度;
实心球橡皮泥受到的浮力:F球<G①
碗状橡皮泥漂浮在水面,碗状橡皮泥受到的浮力:F碗=G②
由①②可得:F球<F碗;
根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,排开水的体积:V球<V碗,即:实心橡皮泥排开的水的体积小于碗状橡皮泥排开的水的体积,所以乙杯中水面升高得多。
故答案为:大于;小于,乙。
实验题
20.[2025石家庄一模]在石油开采、运输和使用过程中,由于泄漏和排放石油会引起石油污染。生活中常采用物理吸附的方法进行石油回收。小明用天平、量筒和石油等器材测量能够吸收石油的某干燥固体的密度,进行了下列实验:
(1)小明先将天平放在水平工作台上,再将游码移到标尺左端的零刻度线处;横梁静止时,指针如图甲所示,此时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节;
(2)他将固体放于天平左盘,往右盘增减砝码并移动游码直至天平再次平衡。右盘砝码和游码所对刻度如图乙所示,由图可知该固体的质量为 23.6 g;
(3)他将固体用体积忽略不计的保鲜膜包裹严密,放入盛有50mL石油的量筒中,浸没后液面上升至60mL处,由此算出该固体的密度为 2.36 g/cm3;
(4)接下来,小明又测量了石油的密度,他用体积可忽略不计的细铁丝伸进量筒,将保鲜膜戳破几个洞,便于物体吸收石油,已知物体吸收石油后体积不变,等物体充分吸收石油后读出量筒中液面在56mL刻度处,取出物体擦干表面后用天平测得其质量为26.8g(仍使用图乙的砝码),则物体吸收了 4 cm3的石油。计算后得知石油的密度为 0.8 g/cm3;
(5)同组的小红单独拿出一个烧杯,如图丙所示,将其装满石油后测出烧杯和石油总质量为m1,小心放入一个质量为m的物体A后清理外壁,测得总质量为m2;继续小心放入另一个质量也为m的物体B后再清理烧杯外壁,测得此时总质量为m3。则物体A和物体B的密度之比为 (用m、m1、m2、m3表示)。
【解答】解:(1)将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左侧的零刻度线处,指针指向分度盘的左侧,说明天平的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端调节。
(2)固体的质量:m=20g+3.6g=23.6g。
(3)固体的体积:V=60mL﹣50mL=10mL=10cm3,
固体的密度:ρ===2.36g/cm3。
(4)固体中吸入石油的体积:V'=60mL﹣56mL=4mL=4cm3,
固体中吸入石油质量:m'=m﹣m''=26.8g﹣23.6g=3.2g,
则石油的密度:ρ'===0.8g/cm3。
(5)物体A的质量是m,
由丁图中1和2得,物体A排开石油的质量为m1+m﹣m2,
由于物体A浸没在石油中,则物体A排开石油的体积等于物体A的体积,
根据密度公式得,所以物体A的体积:VA=VA排=,
根据密度公式得,物体A的密度:ρA==,
物体B的质量是m,
由丁图中2和3得,物体B排开石油的质量为m2+m﹣m3,
由于物体B浸没在石油中,则物体B排开石油的体积等于物体B的体积,
根据密度公式得,所以物体B的体积:VB=VB排=,
根据密度公式得,物体B的密度:ρB==,
则物体A和物体B的密度之比为:ρA:ρB=:=。
故答案为:(1)右:(2)23.6;(3)2.36;(4)4;0.8;(5)。
20.[2025张家口一模]小明利用小空桶、溢水杯、烧杯、量筒和水等器材,测量一个实心金属块的密度。实验步骤如下:
(1)如图甲,空桶漂浮在盛满水的溢水杯中,则空桶受到的浮力 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)它所受的重力。
(2)如图乙,将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积为15mL。当金属块沉在水底后,受到的浮力为 0.15 N;水对溢水杯底部的压强将 不变 ,溢水杯对桌面的压强 变大 (以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)如图丙,从水中取出金属块。
(4)将烧杯中的水倒掉,再将金属块放入小空桶,桶仍漂浮,测得此时溢出水的体积为45mL,如图丁。被测金属块的密度是 4 g/cm3,若考虑到金属块放入小空桶时带有水,则测出的金属块的密度将 不变 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【解答】解:(1)图甲中,小空桶在水中漂浮时,根据漂浮条件可知空桶受到的浮力等于空桶的重力;
(2)溢出水的体积为V=15mL=15cm3;由ρ=得,溢出水的质量m排=ρ水V=1g/cm3×15cm3=15g,则溢出水的重力G排=m排g=0.015kg×10N/kg=0.15N,
故金属块沉在水底后,受到的浮力为F浮=G排=0.15N;
根据p=ρgh可知,这个过程,液体密度和深度都没变,故水对溢水杯底部的压强将不变;
图乙中金属块沉底,根据物体浮沉条件可知G金>G排,而溢水杯对水平桌面的压力变化量为ΔF=G金﹣G排,故溢水杯对桌面的压力变大,根据公式分析可知在受力面积一定时,溢水杯对桌面的压强变大;
(3)图乙中金属块沉底排开水的体积为15mL,则金属块的体积为:V金=15mL=15cm3,
图丁中金属块在烧杯中漂浮,排开水的体积为V排=45mL+15mL=60mL=60cm3,根据浮沉条件可知金属块的重力等于排开水的重力,
根据公式G=mg,可知金属块的质量等于排开水的质量,即m金=m排=ρ水V排=1g/cm3×60cm3=60g,
金属块的密度是ρ金属===4g/cm3;
金属块沾水后,取出时导致水面下降,但多排开的水与金属块沾水造成的水面下降因素抵消,所以沾水与不沾水,金属块放入小筒后排开的水的体积是相同的,间接计算出来的金属块的质量是相同的。所以不影响金属块密度的测量。
故答案为:(1)等于;(2)0.15;不变;变大 (4)4;不变。
15.[2025河北一模]小刚在实验室测量一小块矿石(不吸水)的密度,如图所示。他利用烧杯、空矿泉水瓶(剪为圆柱体)、记号笔、刻度尺和足量的水(已知水的密度为ρ水,烧杯底面积为S)。实验过程如下:
(1)向烧杯中注入适量的水,将剪为圆柱体的矿泉水瓶漂浮在水面上静止后,用刻度尺测出烧杯中水面高度为h1,如图A;
(2)将石块放入矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用刻度尺测出烧杯中水面高度为h2,如图B;
(3)接下来, 将石块放入烧杯中,圆柱体的矿泉水瓶漂浮在水面上静止,测出烧杯中水面高度 为h3,如图C。
(4)石块的重力为G石= ρ水S(h2﹣h1)g ,密度表达式ρ石= (用题中物理量符号表示)。
【拓展】小刚又将实验中的刻度尺换成量筒,也设计出测石块密度的实验过程:他按上述实验中的图B、图C中的水面位置做上标记,再将石块拿出来。然后用量筒中的水向烧杯中倒入,第一次使烧杯中水面达到图C中的水面标记处,发现量筒中的水的体积由V1变为V2,继续倒水至图B中的水面标记处,发现量筒中的水的体积为V3,可分析得出石块的质量为m石= ρ水(V1﹣V3) ,密度表达式ρ石= 。 ;由于拿出石块时带有水,会导致石块密度如何偏差,并分析原因: 偏小,由于拿出石块时带有水,导致加水量变大,测得的体积偏大,根据密度公式得会导致石块密度偏小 。
【解答】解:(3)接下来,将石块放入烧杯中,圆柱体的矿泉水瓶漂浮在水面上静止,测出烧杯中水面高度为h3,如图C。
(4)将石块放入矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,比较A、B两图,根据阿基米德原理得,F浮=G石=G排=m排g=ρ水S(h2﹣h1)g,
则m石=m排=ρ水S(h2﹣h1),
比较A、C两图得,石块排开水的体积为:V石=S(h3﹣h1),
密度表达式ρ石=;
【拓展】第一次使烧杯中水面达到图C中的水面标记处,发现量筒中的水的体积由V1变为V2,石块排开水的体积V石=V1﹣V2;
继续倒水至图B中的水面标记处,发现量筒中的水的体积为V3,根据阿基米德原理得,F浮=G石=G排=m排g=ρ水(V3﹣V1)g,则m石=m排=ρ水(V1﹣V3),
密度表达式ρ石=;
由于拿出石块时带有水,导致加水量变大,测得的体积偏大,根据密度公式得会导致石块密度偏小。
故答案为:(3)将石块放入烧杯中,圆柱体的矿泉水瓶漂浮在水面上静止,测出烧杯中水面高度;(4)ρ水S(h2﹣h1)g;;【拓展】ρ水(V1﹣V3);;偏小,由于拿出石块时带有水,导致加水量变大,测得的体积偏大,根据密度公式得会导致石块密度偏小。
计算题
27.[2025新乐模拟]如图所示,薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上。甲的底面积为2×10﹣2米2.乙的重力为60牛、底面积为3×10﹣2米2。
①求圆柱体乙对水平地面的压强p乙。
②若将一物体A分别浸没在容器甲的水中(水未溢出)、放在圆柱体乙上表面的中央时,水对容器甲底部压强的变化量与圆柱体乙对水平地面压强的变化量相等。求物块A的密度ρA
【解答】解:
(1)圆柱体乙置于水平地面上,圆柱体对地面的压力F=G=60N,
圆柱体乙对地面的压强:p乙===2000Pa;
(2)设物体A的质量为m,体积为VA,
由于物块A浸没在容器甲的水中,则水对容器甲底部压强的增加量:
Δp1=ρ水Δhg=ρ水g,
由于物块A放在圆柱体乙上表面的中央,则圆柱体乙对地面压强的增加量:
Δp2===,
已知Δp1=Δp2,则:ρ水g=,
所以物体A的密度:ρA===1.5×103kg/m3。
答:①圆柱体乙对水平地面的压强为2000Pa;
②物块A的密度为1.5×103kg/m3。
21.[2025石家庄一模]如图所示,质量为0.9kg的物体A以及甲、乙两个高度相同的轻质薄壁容器置于水平桌面上,甲、乙容器的底面积分别为、。现分别向甲、乙两个容器中倒入质量相同的酒精和水,甲中酒精的深度为10cm,乙中水的深度为16cm(已知g=10N/kg,,)。求:
(1)若物体A的底面积为5×10﹣3m2,物体A对水平地面的压强;
(2)乙容器中水对容器底部的压力;
(3)若将物块A浸入甲容器的酒精中,甲容器的液面刚好和乙容器中的液面相平,求物块A的最大密度和此时A所受的浮力。
【解答】解(1)重力G=mg=0.9kg×10N/kg=9N,
在水平面上,物体对水平面的压力大小等于重力大小,即F=G=9N,
则物体A对水平地面的压强。
(2)乙容器中水对容器底部的压强为:p乙=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×16×10﹣2m=1.6×103Pa,
则水对容器底部的压力为:F乙=p乙S乙=1.6×103Pa×5×10﹣3m2=8N;
(3)浸入甲容器的物块,当物体浸没时物块的体积最小,则其密度最大。
由于甲容器的液体进入物块后,甲容器的液面刚好和乙容器中的液面相平,
则此时甲容器的液体深度为h甲′=h乙=16cm=0.16m,
物块的最小体积V=V排=ΔV=S甲(h甲'﹣h甲)=1×10﹣2m2×(0.16m﹣0.1m)=6×10﹣4m3,
物块A的最大密度为,
此时A所受的浮力:F浮=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=4.8N。
25.[2025唐山模拟]如图所示,没有弹性的轻质细线长度为h,下端固定在容器底部,上端与正方体小木块相连接。现在向容器内注水,当水深为h1时,细线长度恰好为原长。再次向容器内缓慢注水,直至小木块刚好完全浸没在水中,此时水深为h2。已知水的密度为ρ水,容器底面积为S。请计算:
(1)两次注水过程相比,水对容器底部压力的变化量;
(2)小木块的密度ρ木;
(3)细线对小木块的拉力。
【解答】解:(1)两次注水过程相比,水的深度差:Δh=h2﹣h1,
则两次注水过程水容器底部的压强变化量:Δp=ρ水gΔh=ρ水g(h2﹣h1),
由p=可知,水对容器底部压力的变化量:ΔF=ΔpS=ρ水g(h2﹣h1)S;
(2)当水深为h1时,小木块浸入水中的深度为h浸=(h1﹣h),小木块浸入水中的体积V浸=(h1﹣h)S 木,
根据阿基米德原理可知,此时小木块受到的浮力:F浮1=ρ水gV浸=ρ水g(h1﹣h)S 木,
当水深为h2时,小木块刚好浸没在水中,小木块浸入水中的体积等于小木块的体积,则小木块的体积(h2﹣h)S木,
则小木块的重力G=mg=ρVg=ρ木g(h2﹣h)S 木,
当水深为h1时,细线长度恰好为原长,则此时小木块受到的浮力等于小木块的重力,
即ρ水g(h1﹣h)S 木=ρ木g(h2﹣h)S 木,
解得:小木块的密度:ρ木=ρ水;
(3)当水深为h2时,小木块受到的浮力:F浮2=ρ水gV排=ρ水g(h2﹣h)3,
此时小木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力以及细线对小木块竖直向下的拉力,
根据力的平衡条件可知,细线对小木块的拉力:F=F浮2﹣G=F浮2﹣F浮1=ρ水g(h2﹣h)3﹣ρ水g(h1﹣h)(h2﹣h)2=ρ水g(h2﹣h1)(h2﹣h)2。
19.[2025河北模拟]如图所示,烧杯和水的总质量是600g,烧杯与水平桌面的接触面积是100cm2,将一个质量是600g、体积是300cm3的实心长方体A用细线吊着,然后将其体积的一半浸入烧杯内的水中。(烧杯厚度忽略不计,杯内水在整个实验过程中始终没有溢出,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)此时细线对A的拉力。
(2)此时烧杯对水平桌面的压强。
(3)若剪断绳子,待A静止后,与A体积浸没一半时相比,水对烧杯底的压强变化量。
【解答】解:(1)实心长方体A的一半体积浸入烧杯内的水中时排开水的体积V排=V=×300cm3=150cm3=1.5×10﹣4m3,
长方体A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣4m3=1.5N,
长方体A的重力GA=mAg=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
则细线对物体A的拉力F拉=GA﹣F浮=6N﹣1.5N=4.5N;
(2)烧杯和水的总重力:G总=m总g=600×10﹣3kg×10N/kg=6N,
因长方体A受到的浮力和长方体A对水的压力是一对相互作用力,所以,长方体A对水的压力:F压=F浮=1.5N,
烧杯对水平桌面的压力:F=G总+F压=6N+1.5N=7.5N;
烧杯对水平桌面的压强:p===750Pa;
(3)若剪断绳子,待A静止后,长方体A处于浸没状态,与A体积浸没一半时相比排开水的体积增加量为:ΔV排=V﹣V排=300cm3﹣150cm3=150cm3=1.5×10﹣4m3,
则烧杯内水面上升的高度Δh===0.015m,
水对烧杯底的压强增大量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m=150Pa。
【2025保定一模】
【2025秦皇岛一模】
[2025石家庄一模]
[2025廊坊一模]
23.[2023沧州二模]如图所示,一体积为2×10﹣4m3、质量为120g的正方体木块,漂浮在底面积为5.0×10﹣3m2的薄壁柱形容器内的液面上,此时液体的深度h为20cm,液体对容器底部的压强为1600Pa,容器重力为1N。
(1)求这种液体的密度是多少kg/m3?
(2)柱形容器对水平地面的压强是多少?
(3)若在木块的下方用细线悬吊一合金块,并恰好使木块浸没,此时合金块没有接触容器底部,液体不溢出,若容器底部所受液体的压强变化了120Pa,求合金块的密度是多少?
【解答】解:(1)由p=ρgh可得,这种液体的密度:
ρ液===0.8×103kg/m3;
(2)因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,木块受到的浮力:
F浮=G木=m木g=0.12kg×10N/kg=1.2N,
由F浮=ρgV排可得,排开液体的体积:
V排===150cm3=1.5×10﹣4m3,
容器内液体的体积:
V液=S容h﹣V排=5.0×10﹣3m2×0.2m﹣1.5×10﹣4m3=8.5×10﹣4m3,
由ρ=可得,液体的质量:
m液=ρ液V液=0.8×103kg/m3×8.5×10﹣4m3=0.68kg,
容器对水平地面的压力:
F=G容+G液+G木=G容+m液g+m木g=1N+0.12kg×10N/kg+0.68kg×10N/kg=9N,
对水平地面的压强:
p===1800Pa;
(3)在木块的下方用细线悬吊一合金块,容器底部所受液体的压强变化了120Pa,
则液体深度的增加量:
△h===0.015m,
排开液体体积的增加量:
△V排=S容△h=5.0×10﹣3m2×0.015m=7.5×10﹣5m3,
因合金和木块恰好浸没时,排开液体体积的增加量等于原来木块露出液面的体积加上合金的体积,
即:△V排=V木露+V合金,
所以,合金的体积:
V合金=△V排﹣V木露=△V排﹣(V﹣V排)=7.5×10﹣5m3﹣(2×10﹣4m3﹣1.5×10﹣4m3)=2.5×10﹣5m3,
合金和木块浸没时受到的浮力:
F浮=ρ液g(V合金+V木)=0.8×103kg/m3×10N/kg×(2×10﹣4m3+2.5×10﹣5m3)=1.8N,
把合金和木块看做整体,整体悬浮,受到的浮力和总重力相等,即F浮=G合金+G木,
所以,合金的质量:
m合金====0.06kg,
合金的密度:
ρ合金===2.4×103kg/m3。
18.[2023保定模拟]有两块质量均为0.6kg、密度均匀的长方体物块甲、乙,已知物块甲的边长为5cm、8cm、10cm,物块乙的边长为4cm、5cm、12cm。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)求甲、乙两物块的密度;
(2)若将两物块都放在水平桌面上,物块甲对桌面的最大压强是p1;物块乙对桌面的最小压强是p2。求p1与p2的比值;
(3)以(2)问中放置方法,将甲、乙两物块方向不变地水平浸没在水中,求甲、乙两物块对容器底的压强比。
【解答】解:(1)甲的体积为:
V甲=5cm×8cm×10cm=400cm3=4×10﹣4m3,
甲的密度为:
ρ甲===1.5×103kg/m3,
乙的体积为
V乙=4cm×5cm×12cm=240cm3=2.4×10﹣4m3,
乙的密度为:
ρ乙===2.5×103kg/m3;
(2)由可知,当压力一定时,受力面积越小,压强越大,受力面积越大,压强越小,
则甲对桌面的最大压强是:
,
乙对桌面的最小压强是:
,
所以p1与p2的比值为:
==;
(3)由于甲、乙物块的密度都大于水,则甲、乙浸没水中后都沉底,且V排甲=V甲,V乙排=V乙,
所以甲浸没在水中受到的浮力为:
F甲=ρ水gV排甲=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;
乙浸没在水中受到的浮力为:
F乙=ρ水gV排乙=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10﹣4m3=2.4N;
甲物块对容器底的压强为:
,
乙物块对容器底的压强为:
,
甲、乙两物块对容器底的压强之比为:
==。
20.[2023邯郸二模]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。
【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。
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