北京市东城区中考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-08阿基米德原理、物体的浮沉条件、浮力的应用

北京市东城区中考物理三年（2020-2022）模拟题汇编 -08 阿基米德原理、物体的浮沉条件、浮力的应用

一、单选题

1．（2022·北京东城·一模）桌面上放置两个圆柱形容器，装有甲、乙两种液体，密度分别为、，体积相等的实心球A、B，密度分别为、，如图所示。将A球放入甲液体中，B球放入乙液体中，A球和B球静止时所受浮力的大小分别为F1和F2.下列判断中正确的是（　　）

A．若，则 B．若，则

C．若，则 D．若，则

2．（2022·北京东城·统考二模）图所示的是力学的四个实验情景图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中：立放在小车上的木块随小车一起向前匀速运动，小车受阻力停止运动，木块向后倾倒

B．乙图中：将一个小球浸没在水中由静止释放，小球一定竖直向上浮起

C．丙图中：当向玻璃管中吹风时，发现A管中的水面上升，B管中水面下降，说明a处的空气流速小于b处的空气流速

D．丁图中：将容器侧壁a孔处的塞子拔出，水会从a孔流出，说明水对容器的侧壁有压强

二、多选题

3．（2022·北京东城·一模）下图展示了我国古代劳动人民的智慧成果。关于其中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（　　）

A．孔明灯在上升过程中，只受重力

B．司南能够指南北是利用了磁体受地磁场的作用

C．紫砂壶的壶嘴和壶身构成了连通器

D．正在发声的编钟一定在振动

三、计算题

4．（2021·北京东城·统考二模）小东将质量为400g的实心物块用细线挂在弹簧测力计下，浸没在盛有水的圆柱形容器中，如图所示。此时弹簧测力计示数为3N。g取10N/kg。

（1）画出物块此时的受力分析图；

（2）求该物块所受浮力F；

（3）求该物块的体积V。

5．（2021·北京东城·统考一模）如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上。用粗铁丝做一个框，挂在弹簧测力计的挂钩上。在粗铁丝框的上端用细绳（细绳体积和质量忽略不计）悬挂一个体积为100cm3的铝块，下端放一水杯，铝块、粗铁丝框和水杯的总质量m总为350 g。在铝块的正下方，有一个装满水的溢水杯，放置在铁架台的支架上。平稳抬高支架，升高溢水杯可使铝块浸在水中，同时溢出的水恰好可以被下方的水杯盛接。（已知ρ铝>ρ水，g取10N/kg）求：

（1）铝块未浸入水中时，弹簧测力计的示数F1 ；

（2）当平稳抬高支架至某位置，使铝块有一半体积浸在水中时，铝块受到的浮力F浮；

（3）①继续平稳抬高支架至某位置，使铝块完全浸没在水中且不触碰溢水杯底，待溢出的水全部被下方水杯盛接后，铝块处于静止状态，弹簧测力计的示数F2；

②若继续平稳抬高支架至另一位置，使铝块接触溢水杯底且细绳松弛，铝块处于静止状态，此时弹簧测力计示数为F3。请比较F2与F3的大小关系并说明理由。

6．（2020·北京东城·统考一模）如图甲所示为一款我国自主研制的“海洋气候检测浮标”，质量可达2×103kg。我国的这项技术处于国际领先水平，该种浮标可以用于检测海洋中的风速、风向、气温、海流、海水水质等，为我国海洋勘探工作提供准确的数据。（ρ海水=1.03×103kg/m3，g取10N/kg）求：

(1)浮标在海面上正常工作时，受到的浮力为多少？

(2)浮标工作时，在海面以下0.5m处装有一个水质传感器，则该传感器探测到的海水压强为多少？

(3)如图乙所示，为我国南极科考队释放的一个海洋浮标的工作轨迹图。该浮标历时30天随海水漂流了近400公里，则该浮标工作时移动的平均时速为多少？（保留两位小数）

(4)为了能够保证浮标能够在海面上长时间自主工作，该浮标需要较为持续的能源供给。请根据你所学知识，提出一个可行性较强的能源供给解决方案。

7．（2020·北京东城·统考二模）如图所示，一圆柱形平底容器底面积为5×10-2m2，把它放在水平桌面上．在容器内放入一个底面积为2×10-2m2、高为0.15m的圆柱形物块且与容器底不完全密合，物块的平均密度为0.8×103kg/m3．（g取10N／kg）求：

（1）物块对容器底的压强；

（2）向容器内缓慢注入质量为多少千克的水时，物块对容器底的压强恰好为零?

四、实验题

8．（2021·北京东城·统考一模）某物理兴趣小组计划测量实验室常用钩码的密度。他们选用的器材有托盘天平、细线、装有适量水的小烧杯和待测钩码。

（1）请将实验步骤补充完整：

①用已调平的托盘天平测出装有适量水的小烧杯的质量记为m0，并记入表格；

②用细线栓好钩码，___________，在右盘中加减砝码并移动游码使天平平衡，读出此时砝码和游码的总质量记为m1，并记入表格；

③___________，继续在右盘中加减砝码并移动游码使天平平衡，读出此时砝码和游码的总质量记为m2，并记入表格。

（2）请用测出的物理量m0、m1 和m2，写出钩码密度的表达式ρ=___________。（已知水的密度为ρ水）

参考答案：

1．D

【详解】AB．若，则A球在甲液体中漂浮，浮力等于重力，则有

B球在乙液体中沉底，排开液体的体积等于物体体积，根据阿基米德原理，B球在乙液体中所受浮力为

又因为，所以，故AB错误；

CD．若，则A球在甲液体中沉底，排开液体的体积等于物体体积，根据阿基米德原理，A球在甲液体中所受浮力为

B球在乙液体中沉底，排开液体的体积等于物体体积，根据阿基米德原理B球在乙液体中所受浮力为

又因为，所以，故C错误，故D正确。

故选D。

2．D

【详解】A．甲图中：立放在小车上的木块随小车一起向前匀速运动，小车受阻力停止运动，木块下端随小车停止，木块上端由于惯性继续保持原来速度向前运动，所以木块会向前倾倒，故A错误；

B．乙图中：将一个小球浸没在水中由静止释放，若此时小球所受竖直向下的重力等于竖直向上的浮力，小球则悬浮在水中；若此时小球所受竖直向下的重力大于竖直向上的浮力，小球则下沉；若此时小球所受竖直向下的重力小于竖直向上的浮力，小球则上浮，故B错误；

C．丙图中：当向玻璃管中吹风时，发现A管中的水面上升，B管中水面下降，说明A管液面处的大气压小于B管液面处的大气压，气体流速越快的位置，大气压越小，所以a处的空气流速大于b处的空气流速，故C错误；

D．丁图中：将容器侧壁a孔处的塞子拔出，水会从a孔流出，说明拔出塞子前塞子阻碍了水的运动，对该处的水产生了力的作用，根据物体间力的作用是相互的，水对塞子也有力的作用，从而进一步说明水对容器侧壁有压强，故D正确。

故选D。

3．BCD

【详解】A．孔明灯能够升空是因为孔明灯内的热空气的密度小于灯外空气的密度，即孔明灯所受的浮力大于自身的重力，所以孔明灯不只受到重力的作用，还受到浮力的作用，故A错误；

B．因为地球是一个大磁体，地磁场的南极在地理北极的附近，地磁场的北极在地理南极的附近，而司南也是磁体，所以司南能指南北，故B正确；

C．紫砂壶的壶嘴与壶身是下端连通，上端开口的连通器，故C正确；

D．声音是由物体的振动产生的，所以发声的编钟一定在振动。故D正确。

故选BCD。

4．（1）；（2）1 N；（3）1×10-4m3

【详解】（1）物体受到了向下的重力和绳子对物体向上的拉力，和水对物体向上的浮力，故受力分析如图所示：

。

（2）该物块所受浮力F

（3）物块的体积V

答：（1）物块此时的受力分析如上图所示。

（2）物块所受浮力F为；

（3）物块的体积V为。

5．（1）3.5N；（2）0.5N；（3）①3.5N；②，见解析

【详解】解：（1）铝块未浸入水中时，弹簧测力计的示数

（2）铝块有一半体积浸在水中时，铝块受到的浮力

（3）①以铝块、粗铁丝框、水杯整体为研究对象，铝块浸没后受力分析如图1所示

由阿基米德原理可知

所以弹簧测力计的示数

②铝块触底后，以铝块、粗铁丝框、水杯整体为研究对象，受力分析如答图2所示

由阿基米德原理可知

由图可知

所以

答：（1）铝块未浸入水中时，弹簧测力计的示数F1是3.5N；

（2）当平稳抬高支架至某位置，使铝块有一半体积浸在水中时，铝块受到的浮力F浮是0.5N；

（3）①继续平稳抬高支架至某位置，使铝块完全浸没在水中且不触碰溢水杯底，待溢出的水全部被下方水杯盛接后，铝块处于静止状态，弹簧测力计的示数F2是3.5N；

②，见解析。

6．(1)；(2)；(3)；（4)可采取太阳能发电供给能源

【详解】(1) 浮标受到的浮力

(2) 传感器探测到的海水压强为

(3) 400公里等于400km

浮标工作时移动的平均时速为

(4)太阳能是清洁能源，基本每天可持续12小时照射。

答：(1) 浮标受到的浮力。

(2) 传感器探测到的海水压强为。

(3) 浮标工作时移动的平均时速为。

(4) 可采取太阳能发电供给能源。

7．（1）1200Pa（2）3.6kg

【详解】（1）物块对容器底的压强为

p=F/S=G物/S物=m物g/S物=ρ物S物h物g/S物=ρ物 h物 g=0.8×103 kg/m3 ×0.15m×10N/kg=1.2×103 Pa；

（2）当物块与容器底接触且物块对容器底的压强恰好为零时

F浮 =G物 =m物 g=ρ物 S物 h物 g=0.8×103 kg/m3 ×2×10-2 m2×0.15m×10N/kg=24N；

物体排开水的体积

V排 =F浮/ρ水g=24N/1.0×103kg/m3×10N/kg=2.4×10-3 m3 ；

物块浸入水中的深度为

h水 =V排/S物=2.4×10−3m3/2×10−2m2=0.12m；

注入水的体积为

V水 =（S容 -S物 ）h水 =（5-2）×10-2 m2 ×0.12m=3.6×10-3 m3 ；

注入水的质量为

m水 =ρ水 V水 =1.0×103 kg/m3 ×3.6×10-3 m3 =3.6kg

8．     将钩码浸没在水中，且不接触烧杯底和侧壁     松开细线，将钩码放入烧杯中沉底    

【详解】（1）[1][2]实验中只有天平，没有量筒，无法测量钩码的体积，但是有烧杯、水的细线，所以可以根据阿基米德原理，利用钩码受到的浮力来算出钩码的体积；所以，在第二步，应该将钩码浸没在水中，且不接触烧杯底和侧壁，根据天平再次平衡时示数增加的质量，可求出钩码所受浮力大小，进而求出钩码的体积。松开细线，将钩码放入烧杯中沉底时，即把钩码直接放入烧杯中，此时天平平衡后的示数与最初的示数之差即为钩码的质量。

（2）[3]②中用细线栓好钩码，将钩码浸没在水中时，钩码排开水的质量为

m排= m1- m0

由得钩码的体积

根据钩码放到烧杯底部时天平的示数，可得钩码的质量为

m钩= m2- m0

由得钩码的密度