江苏省2018-2020年三年中考物理真题分类汇编专题：10浮力含解析

江苏省2018-2020年三年中考物理真题分类汇编专题：10浮力含解析

1 专题 10 浮力 一．选择题 1．（2020•常州）一个薄壁密封饮料瓶内装有一些饮料，分别放在装有甲、乙两种液体的容 器中，静止后饮料瓶的状态如图所示饮料瓶受到的浮力分别为 F 浮甲、F 浮乙．甲、乙两种液 体的密度分别为ρ甲、ρ乙．则（ ） A．F 浮甲＞F 浮乙，ρ甲＞ρ乙 B．F 浮甲＜F 浮乙，ρ甲＜ρ乙 C．F 浮甲＝F 浮乙，ρ甲＞ρ乙 D．F 浮甲＝F 浮乙，ρ甲＜ρ乙 【答案】C 【解析】由于饮料瓶漂浮，则 F 浮＝G，所以，饮料瓶在两种液体中受到的浮力相等，都 等于饮料瓶受到的重力 G，即 F 浮甲＝F 浮乙＝G， 由图知，饮料瓶排开液体的体积：V 甲排＜V 乙排，根据 F 浮＝ρ液 gV 排可知液体的密度：ρ甲 ＞ρ乙。 故选：C。 2．（2020•南通）在综合实践活动中，小明制作了一只长 12cm，宽 5cm 的小纸船，如图甲。 图乙是按图甲所示箭头方向观察到的船的主视图。现让纸船漂浮在水面上，向船内轻轻 放入目前我们常用的一元硬币，估测纸船最多能承载的硬币数目最接近于（ ） A．15 枚 B．35 枚 C．55 枚 D．75 枚 2 【答案】C 【解析】 由题意及图乙可知，纸船的高（船深）约 6cm 左右，则纸船最大的 V 排＝12cm×5cm×6cm ＝360cm3； 由阿基米德原理得，纸锥最大的浮力：F 浮＝ρ水 gV 排＝1.0×103kg/m3×9.8N/kg×3.6×10 ﹣4m3＝3.6N； 目前常用的一元硬币重力约为0.06174N，则纸船最多能承载硬币数目约为n＝ ≈58 枚。故 55 枚是最接近答案的选项。 故选：C。 3．（2020•宿迁）小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重，并将一端封闭，制作了一只 简易密度计；将其先后放入甲、乙两杯液体中，当密度计静止时，两杯中液体深度相同， 如图所示，下列说法正确的是（ ） A．密度计在甲杯液体中受到的浮力更大 B．密度计的刻度线，越往上标注的密度值越大 C．密度计放入后，乙杯中液体对容器底的压强更大 D．适当减小配重，可以增大该密度计两条刻度线之间的距离，使测量结果更精确 【答案】C 【解析】 A、同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮，则 F 浮甲＝F 浮乙＝G，即浮力是相同的，故 A 错误； 3 B、密度计浸入液体的深度越小，说明液体的密度越大，即密度计越靠近上方的刻度，其 相应的密度数值越小，故 B 错误； C、由图可知，密度计在乙液体中排开的液体的体积小，根据ρ液＝ 可知，乙液体的 密度大，深度相同，根据 p＝ρgh 可知，乙杯中液体对容器底的压强更大，故 C 正确； D、因为密度计漂浮在液体中，则 F 浮＝G，即ρ液 gSh＝G，则△V＝sh，增大该密度计两条 刻度线之间的距离，即△V 变大，h 变大，具体做法是：可适当增大配重或用更细的吸管， 故 D 错误。 故选：C。 4．（2020•盐城）小明取一根装有适量配重的饮料吸管，使其竖直漂浮在水中，制作简易密 度计。为了能够在吸管上准确标注出不同液体密度所对应的刻度，需要测的是（ ） A．吸管的总长度 B．吸管浸入水中的深度 C．容器中水的深度 D．吸管露出水面的长度 【答案】B 【解析】 因为密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力， 则有：F 浮水＝F 浮液＝G，由阿基米德原理：F 浮＝ρ液 gV 排， ρ水 gSh 水＝ρ液 gSh 液＝G， 故ρ液＝ ρ水； h 水是吸管浸入水中的深度，h 液是吸管浸入液体中的深度，所以需要测量吸管浸入水中的 深度。 故选：B。 5．（2020•连云港）下列关于浮力的说法正确的是（ ） A．质量大的物体在液体中所受浮力一定大 B．码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小 C．物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态 4 D．潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，所受浮力不变 【答案】B 【解析】 A、浸在液体的物体受到的浮力等于其排开的液体受到的重力，与物体的质量无关，故 A 错误； B、轮船漂浮在水中，受到的浮力等于重力，码头上正在卸货的轮船，其重力减小，所以 受到的浮力逐渐减小，故 B 正确； C、物体密度小于液体密度时，物体在液体中处于漂浮状态，故 C 错误； D、潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，其排开的水的体积不变，液体的密度减小，根 据 F 浮＝G 排＝ρ液 gV 排液可知，其受到的浮力减小，故 D 错误。 故选：B。 6．（2019•常州）水平台面上有两个同规格烧杯，分别盛有甲、乙两种液体，将两个完全相 同的物体 A、B 分别放入两杯中，静止时如图所示，甲、乙液面刚好相平，此时，设 A 物 体受到的浮力为 F 浮 A，甲液体对烧杯底部的压强为 p 甲；B 物体受到的浮力为 F 浮 B，乙液 体对烧杯底部的压强为 p 乙，则（ ） A．F 浮 A＝F 浮 B，p 甲＞p 乙 B．F 浮 A＝F 浮 B，p 甲＜p 乙 C．F 浮 A＜F 浮 B，p 甲＞p 乙 D．F 浮 A＜F 浮 B，p 甲＜p 乙 【答案】A 【解析】（1）由图知，物体 A、B 在液体中都处于漂浮，则 F 浮 A＝GA；F 浮 B＝GB； 而物体 A、B 是完全相同的物体，则重力相等，即 GA＝GB， 所以，F 浮 A＝F 浮 B．故 CD 错误； （2）由图知，A 排开液体的体积小于 B 排开液体的体积，已知 F 浮 A＝F 浮 B，根据 F 浮＝ρ液 5 gV 排可知，ρ甲＞ρ乙； 已知两液面等高，根据 p＝ρ液 gh 可知，p 甲＞p 乙．故 A 正确，B 错误。 故选：A。 7．（2019•常州）科考队员在南极惊奇地发现长方体冰山，边缘齐整宛如人工切割测得长方 体冰山露出海面的高度为 4m，冰山在海面下的深度为（ρ冰＝0.9×103kg/m3，ρ海水＝1.1 ×103kg/m3）（ ） A．18m B．22m C．36m D．40m 【答案】A 【解析】 冰山在海水中漂浮，由漂浮条件可得：F 浮＝G 冰＝ρ冰 V 冰 g， 根据阿基米德原理可得：F 浮＝G 排＝ρ海水 V 排 g， 所以ρ海水 V 排 g＝ρ冰 V 冰 g， 即：ρ海水 Sh 浸 g＝ρ冰 Sh 冰 g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 因冰山为长方体，则 h 冰＝h 浸+h 露， 所以①式可写为：ρ海水 Sh 浸 g＝ρ冰 S（h 浸+h 露）g， 整理可得 h 浸＝ ＝ ＝18m。 故选：A。 8．（2019•南通）如图，将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下，使其漂浮在大塑料瓶内的水面 上，拧紧大瓶瓶盖，通过改变作用在大瓶侧面的压力大小，实现小瓶的浮与沉。则（ ） 6 A．用力捏大瓶，小瓶不能实现悬浮 B．用力捏大瓶，小瓶内的气体密度变大 C．盖上小瓶瓶盖，捏大瓶也能使小瓶下沉 D．打开大瓶瓶盖，捏大瓶也能使小瓶下沉 【答案】B 【解析】 AB、挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，将压强传递给水，水被压入小瓶中，将瓶体中的 空气压缩，小瓶内的气体密度变大，这时浮沉子里进入一些水，它的重力增加，大于它 受到的浮力，就向下沉；当刚刚浸没时，就处于悬浮状态，故 A 错误、B 正确； C、盖上小瓶瓶盖，挤压大塑料瓶，瓶内空气被压缩，水不能压入小瓶中，小瓶的重力不 变，浸入水里的体积不变，故 C 错误； D、松开大瓶瓶盖，用力捏大瓶，大瓶上方的气压不变，水不能进入小瓶中，所以小瓶不 会下沉松开手；故 D 错误。 故选：B。 9．（2019•淮安）长江上，一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后，该艘轮船（ ） A．会浮起一些，所受浮力变小 B．会浮起一些，所受浮力变大 C．会下沉一些，所受浮力变大 D．会始终漂浮，所受浮力不变 【答案】A 【解析】因轮船在江水中，处于漂浮状态，浮力等于重力，在码头卸下货物后，轮船重 力变小，则受到的浮力变小； 由公式 V 排＝ 知，排开水的体积减小，轮船要上浮一些，故 A 正确。 故选：A。 二．填空题 7 10．（2020•盐城）在透明薄塑料袋中装入大半袋水，用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中， 水袋受到的浮力不断 增大 （增大/减小）。当塑料袋中的水面与容器中水面 相平 时， 水袋中水的重力和排开水的重力相等。用塑料袋进行实验的好处是 塑料袋的重力可以 忽略不计 （说出一点即可）。 【答案】增大；相平；塑料袋的重力可以忽略不计。 【解析】（1）用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中，水袋排开水的体积变大，由 F 浮＝ ρ液 gV 排可知受到的浮力不断增大； （2）水袋中水的重力和排开水的重力相等，说明水袋中水的重力等于它受到的浮力，即 G 水＝F 浮 ρ水 gV 水＝ρ水 gV 排， 则有：V 水＝V 排， 即当袋内水面与容器中的水面相平时，排开水的体积等于水袋内水的体积； （3）由于塑料袋非常轻，用塑料袋进行实验，重力可以忽略不计。 11．（2020•淮安）将一盛满水的烧杯置于水平桌面上，缓慢放入一质量为 200g 的木块，木 块最终在杯中处于漂浮状态，此时木块所受浮力大小是 2 N，从杯中排出水的体积是 200 cm3，上述过程中水对杯底的压强 不变 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。（水 的密度ρ＝1.0×103kg/m3．g 取 10N/kg） 【答案】2；200；不变。 【解析】（1）因为木块在水中静止后处于漂浮状态， 受到的浮力： F 浮＝G＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N， 木块排开水的体积： 8 V 排＝ ＝ ＝2×10﹣4m3＝200cm3； （2）木块放入水中后，排开的水溢出烧杯，杯内水的深度不变， 根据 p＝ρgh 可知，烧杯底部所受水的压强不变。 12．（2020•无锡）如图所示，某同学正在探究影响浮力大小的因素。 （1）为了探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，接下来的操作是 减小物体排开水 的体积 ，并观察弹簧测力计示数的变化。 （2）将水换成酒精，比较物体浸没时弹簧测力计的示数，可探究物体所受浮力大小与 液 体的密度 的关系。 【答案】减小物体排开水的体积；液体的密度。 【解析】 （1）为了探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，要控制排开液体的密度相同，只改 变物体排开液体的体积，故接下来的操作是减小物体排开水的体积，并观察弹簧测力计 示数的变化。 （2）将水换成酒精，比较物体浸没时弹簧测力计的示数，可探究物体所受浮力大小与液 体的密度的关系。 13．（2019•盐城）小明用饮料吸管制作了一只简易密度计，将其放入水中时，密度计不能直 立，应 增加 （增加/减少）吸管中铁丝质量，改进后，分别用它测量水和盐水的密度 时，吸管浸入液体的深度分别为 h1 和 h2，则 h1 ＞ h2．用它测量可乐密度时，吸管上 “沾”上许多小气泡，测得的密度偏 大 。 9 【答案】增加；＞；大。 【解析】 （1）小明将自制的密度计放入水中，密度计不能直立漂浮，应降低其重心，故需要增加 吸管中铁丝质量； （2）因为密度计不管是在水中还是在盐水中，都是漂浮状态， 所以 F 浮水＝F 浮盐水＝G， 设密度计的底面积为 S，则根据 G＝F 浮液＝ρ液 gV 浸得： ρ水 gSh1＝ρ盐水 gSh2， 已知：ρ水＜ρ盐水，所以 h1＞h2， （3）由于密度计漂浮时浮力等于重力，重力不变，则浮力不变； 根据 F 浮＝ρ液 gV 排可知排开液体的体积不变， 当测量可乐密度时，吸管上“沾”上许多小气泡，此时 V 排＝V 气泡+V 浸， 所以，密度计浸入可乐中的体积变小， 由于密度计的刻度是越往下对应的密度越大，所以，所测的液体密度偏大。 14．（2019•南京）两个相同的圆柱形容器中分别装有体积相等的甲、乙两种液体，图示是同 一只鸡蛋在两种液体中静止时的情景。图中两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙，鸡蛋所受 浮力分别为 F 甲和 F 乙，容器底部所受液体压强分别为 p 甲和 p 乙，则它们的大小关系是： ρ甲 ＜ ρ乙，F 甲 ＝ F 乙，p 甲 ＜ p 乙，以下三种方案：①在鸡蛋上开小孔，用注 射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好 小孔；③在容器中加入比原液体密度更大的液体，若想使鸡蛋在乙液体中下沉，可行的 方案有 ② （填序号）。 10 【答案】＜；＝；＜；②。 【解析】 （1）由图知：鸡蛋在甲液体中悬浮，说明ρ甲＝ρ；鸡蛋在乙液体中漂浮，说明ρ乙＞ρ．所 以ρ甲＜ρ乙； （2）鸡蛋在甲液体中悬浮，则 F 甲＝G；鸡蛋在乙液体中漂浮，则 F 乙＝G．所以，F 甲＝F 乙； （3）由于甲、乙两种液体的体积相等，且液体的密度以ρ甲＜ρ乙，根据 G＝ρVg 可知液 体的重力：G 甲＜G 乙； 由于是圆柱形容器中，则容器底部所受液体压力：F 甲′＝G 甲+G，F 乙′＝G 乙+G，所以，F 甲′＜F 乙′； 由于圆柱形容器是相同的，则容器的底面积相同，根据 p＝ 可知容器底部所受液体压强： p 甲＜p 乙。 （4）图乙中鸡蛋处于漂浮，若想使鸡蛋在乙液体中下沉，根据浮沉条件可知：应增大重 力或减小浮力； ①在鸡蛋上开小孔，用注射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；此时鸡蛋的重力变 小，故①方案不可行。 ②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好小孔；此时鸡蛋的重力变大，故②方案可行。 ③在容器中加入比原液体密度更大的液体，若鸡蛋浸入液体中的体积不变，根据 F 浮＝ ρV 排 g 可知浮力变大，鸡蛋会上浮，故③方案不可行。 15．（2018•苏州）将一个小物块完全放入容积为 200mL 的杯内，向杯中加入 128g 水或 96g 酒精都恰能将杯装满。小物块的体积为 80 cm3，密度为 0.9×103 kg/m3（ρ酒精＝ 0.8g/cm3） 【答案】80；0.9×103。 11 【解析】 （1）由ρ＝ 可得，128g 水的体积：V 水＝ ＝ ＝128cm3， 96g 酒精的体积：V 酒精＝ ＝ ＝120cm3， 已知小物块完全放入容积为 200mL 的杯内，向杯中加入 128g 水或 96g 酒精都恰能将杯装 满。 根据题意可知，小物块排开水的体积：V 排水＝V 容﹣V 水＝200cm3﹣128cm3＝72cm3， 则排开水的质量：m 排水＝ρ水 V 排水＝1g/cm3×72cm3＝72g， 排开酒精的体积：V 排酒精＝V 容﹣V 酒精＝200cm3﹣120cm3＝80cm3， 则排开酒精的质量：m 排酒精＝ρ酒精 V 排酒精＝0.8g/cm3×80cm3＝64g， 所以， ＝ ＝ ， 若物块放入水中或酒精中都是漂浮，由漂浮条件和阿基米德原理可得 F 浮＝G 排＝G 物，则 m 排水应等于 m 排酒精，与前面的计算不符，故排除这种可能； 假设物块放入水中或酒精中都是沉底，则 V 排水应等于 V 排酒精＝V 物，与前面的计算不符，故 排除这种可能； 因ρ水＞ρ酒精，所以该物块放在水中是漂浮的，在酒精中是沉底的，则小物块的体积等于 物块排开酒精的体积 V＝V 排酒精＝80cm3＝80×10﹣6m3， （2）因该物块放在水中是漂浮的，则 F 浮＝G＝G 排水＝72×10﹣3kg×10N/kg＝0.72N， 由 G＝mg＝ρVg 可得，物块的密度： ρ物＝ ＝ ＝0.9×103kg/m3。 16．（2018•淮安）如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为 9000t，受 到的浮力为 9×107 N．它在水下下潜过程中，受到的浮力 不变 （选填“增大”、“减 小”或“不变”），受到水的压强 增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。（g 取 10N/kg） 12 【答案】9×107；不变；增大。 【解析】 （1）核潜艇在水面航行时受到的浮力： F 浮＝G 排＝m 排 g＝9×106kg×10N/kg＝9×107N； （2））核潜艇在水下下潜的过程中，潜水深度增大，但核潜艇排开的水的体积不变，根 据阿基米德原理可知，核潜艇受到浮力不变； （3）根据 p＝ρgh 可知，在核潜艇下潜过程中，所处深度 h 增大、海水的密度增大，所 以海水对它的压强增大。 17．（2018•泰州）把重 10N，密度为 0.9×103kg/m3 的实心物体投入水中。当物体静止时， 物体处于 漂浮 （漂浮/悬浮/沉底）状态，物体所受浮力为 10 N，排开水的体积是 1×10﹣3 m3．（g 取 10N/kg） 【答案】漂浮；10；1×10﹣3。 【解析】 （1）因为ρ物＝0.9×103kg/m3＜ρ水， 所以物体静止时，物体漂浮； （2）因为物体漂浮， 所以 F 浮＝G 物＝10N； （3）因为 F 浮＝G 排＝ρ水 gV 排， 所以 V 排＝ ＝ ＝1×10﹣3m3。 18．（2018•南京）如图所示，水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水，水中分别漂浮着大、 小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为 p1 和 p2，缸对桌面的压强分别为 p1′ 和 p2′．两只玩具鸭受到的浮力分别为 F1 和 F2，则它们的大小关系为：p1 ＝ p2，p1′ ＝ p2′，F1 ＞ F2，若乙图中小玩具鸭的质量为 15g，它排开水的体积是 15 cm3。 13 【答案】＝；＝；＞；15。 【解析】 （1）由图和题意可知，甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水，玩具鸭放入后水的深度 h 仍然相同， 根据 p＝ρgh 可知，水对容器底部的压强相等，即：p1＝p2； （2）因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时，水的质量相等，根据水平面上物体的压 力和自身的重力相等可知，甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等； 由于玩具鸭子漂浮，根据漂浮条件和阿基米德原理可知：G 物＝F 浮＝G 排，即玩具鸭的重力 与溢出水的重力相等，所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等，由于玻璃缸完 全相同（底面积相同），则由 p＝ 可知，此时缸对桌面的压强相等，即：p1′＝p2′； （3）甲、乙缸装满了水，玩具鸭子漂浮，根据图示可知，甲缸中鸭子排开水的体积大， 根据阿基米德原理可知，甲缸中鸭子受到的浮力大，即：F1＞F2； （4）若乙图中小玩具鸭的质量为 15g，则漂浮条件和阿基米德原理可知：G 排＝F 浮＝G 物， 即：m 排 g＝m 物 g， 所以，m 排＝m 物＝15g， 由ρ＝ 可得它排开水的体积： V 排＝ ＝ ＝15cm3。 19．（2018•扬州）为了验证阿基米德原理，小明在一只塑料袋（塑料袋很轻很薄）中装入大 半袋水，用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中， 观察到测力计的示数变 小 ，说明盛水的塑料袋排开 水的体积 越大，受到的浮力 越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中，当观察到 袋内水面与烧杯中的水面相平的 现象 14 时，弹簧测力计的示数为零，由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同 样的实验，操作时发现，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零，这是 塑 料袋接触到容器底 缘故。 【答案】小；水的体积；袋内水面与烧杯中的水面相平的；塑料袋接触到容器底。 【解析】（1）在塑料袋慢慢浸入水的过程中（袋内水面与烧杯中的水面相平之前）， 由于塑料袋排开水的体积增大，根据 F 浮＝ρ水 gV 排可知水对塑料袋的浮力 F 浮增大； 弹簧测力计的示数 F′＝G﹣F 浮，由于 G 不变、F 浮增大，则弹簧测力计的示数将变小； 当袋内水面与烧杯中的水面相平时，排开水的体积等于袋内水的体积，即 V 排＝V 水，则排 开水的重力等于袋内水的重力，即：G 排＝G 水， 此时测力计的示数为零（F 示＝0），根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力：F 浮＝G 水； 综上分析可得，F 浮＝G 排，由此验证了阿基米德原理。 （2）将塑料袋装满水做同样的实验，塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零， 说明袋内水面与烧杯中的水面相平，由于塑料袋尚未完全浸人水中，所以可能是烧杯里 水太少，塑料袋接触到容器底引起的。 20．（2018•连云港）如图所示，小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中，此时小球所受的浮 力 大于 小球的重力（选填“大于”、“小于”或“等于”），剪断绳子后，小球上升过 程中所受的浮力 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），水对烧杯底部的 压强 变小 。 【答案】大于；变小；变小。 15 【解析】 （1）小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮 力作用，此时在竖直向下的拉力作用下处于静止，则根据物体受力平衡可知：F 浮＝G+F； 所以，小球所受的浮力大于小球的重力。 （2）剪断绳子后，小球会上升，由于原来小球恰好浸没在水中，所以上升后就会露出水 面，则上升过程中排开水的体积变小，根据阿基米德原理可知所受的浮力变小，水的液 面下降，根据 p＝ρgh 可知水对烧杯底部的压强变小。 三．作图题 21．（2020•无锡）如图所示，鸡蛋悬浮在盐水中，请画出鸡蛋受到的重力 G 和浮力 F 的示意 图。 【答案】 【解析】 鸡蛋所受浮力的方向是竖直向上的，从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮 力，并标出符号 F； 鸡蛋悬浮在盐水中，鸡蛋受到的重力与浮力大小相等，方向相反，作用点都在重心，同 理作出重力的示意图，并标出符号 G； 如下图所示： 16 四．实验探究题 22．（2018•苏州）为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系，小明 和小华把装满水的溢水杯放到台秤上，溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块 并挂在弹簧測力计上，测力计示数为 G．然后将金属块缓慢浸入水中，且始终不与杯接触， 如图。 （1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，说明浮力大小逐渐 变大 。据此， 小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而小华则认为浮力随浸入水 中的体积增大而增大，根据以上实验你认为下列说法正确的是 D 。 A．只有小明的观点合理 B．只有小华的观点合理 C．两人的观点都不合理 D．两人的观点都合理 （2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变 且为 F，据此可得出 小明 的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力 F 浮＝ G﹣F 。 （3）为了深入研究，他们测出量筒中水的体积 V 排，水的密度用ρ水表示，其重力 G 排＝ ρ水 V 排 g ，通过比较数据发现 F 浮＝G 排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得 出 F 浮＝G 排，说明决定浮力大小的根本因素是 G 排。 （4）从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 一直不 变 。 17 【答案】（1）变大；D；（2）小明；G﹣F；（3）ρ水 V 排 g；（4）一直不变。 【解析】（1）金属块浸没前的过程中，测力计示数逐渐变小，根据 F＝G﹣F 浮可知，说明 浮力大小逐渐变大； 金属块浸没前的过程中，小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大；而 小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大，根据以上实验两人的观点都合理，故说 法正确的是 D； （2）接下来他们继续实验，增大金属块浸没在水中的深度，发现测力计的示数始终不变 且为 F，据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关，故小明的观点不具有普遍 性； 这个过程中金属块受到的浮力根据 F＝G﹣F 浮可知，F 浮＝G﹣F； （3）量筒中水的体积 V 排，水的密度用ρ水表示，其重力 G 排＝m 排 g＝ρ水 V 排 g，通过比较 数据发现 F 浮＝G 排，换用不同的物体和液体重复上述实验，都能得出 F 浮＝G 排，说明决定 浮力大小的根本因素是 G 排。 （4）对台秤受力分析可知：受溢水杯和水竖直向下的重力，金属块向下的压力 F 压＝F 浮， 由平衡条件得：台秤对容器的支持力 FN＝G+F 压；开始台称的示数等于溢水杯的重力+水的 重力，当物体放入后，受到水对它向上的浮力，因为力的作用是相互的，所以物体对水 有一个向下的反作用力，这时台秤的示数等于溢水杯的重力+水的重力+物体对水向下的 压力﹣溢出的水人重力，而物体的水向下的压力等于浮力，等于溢出的是的重力，所以 抵消，故台秤示数不变。 23．（2018•泰州）某实验小组在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图所示的实验。观 18 察图片并分别比较图中有关数据可知： （1）当物体逐渐浸入水中，物体底面所受压强将逐渐 变大 ； （2）当物体浸没在水中时，受到的浮力为 1 N； （3）比较（b）、（c）两图，可以得出 物体排开液体的体积 越大，物体受到的浮力越 大； （4）比较 （c）、（d） 两图可知，物体所受浮力的大小与液体密度有关。 【答案】（1）变大；（2）1；（3）物体排开液体的体积；（4）（c）、（d）。 【解析】（1）当物体逐渐浸入水中，下底面在水中的深度增加，根据 p＝ρgh 可知，下 底面所受的压强变大； （2）由 a 图知，物体的重力 G＝4N，由图 c 知，物体完全浸没在水中受到的拉力为 3N， 所以物体浸没在水中时，受到的浮力为 F 浮＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N； （3）（b）、（c）两图，液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，物体排开液体的体 积越大，测力计的示数越小，可得物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大； （4）（c）、（d）两图，物体都是完全浸没，排开液体的体积相同，液体的密度不同，测 力计的示数不同，可得物体所受浮力的大小与液体密度有关。 五．计算题 24．（2020•常州）创新小组自制简易“浸没式液体密度计”，过程为： ①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方，示数如图甲所示； ②将小球浸没在水中，弹簧测力计示数如图乙所示； ③将小球浸没在某未知液体中，弹簧测力计示数如图丙所示； 已知ρ水＝1×103kg/m3，取 10N/kg，问： 19 （1）该小球的密度有多大？ （2）未知液体的密度有多大？ （3）该密度计的最大测量值是 5×103 kg/m3 （4）在测量范围内，某待测液体的密度ρ与弹簧测力计示数 F 的关系式为 ρ待测液体＝ ，则该“浸没式液体密度计”的刻度值分布 均匀 （均匀/ 不均匀）。 【答案】答：（1）该小球的密度为 5×103kg/m3； （2）未知液体的密度为 2×103kg/m3； （3）5×103； （4）ρ待测液体＝ ；均匀。 【解析】（1）由图甲可知：金属球的重力 G＝5N，则小球的质量 m＝ ＝ ＝0.5kg； 由图乙可知：弹簧测力计的示数为 F1＝4N， 根据称重法可知小球在水中受到的浮力 F 浮 1＝G﹣F1＝5N﹣4N＝1N； 由于小球处于浸没状态，则根据 F 浮＝ρ液 gV 排可得： 小球的体积 V＝V 排 1＝ ＝ ＝1×10﹣4m3， 20 小球的密度ρ＝ ＝ ＝5×103kg/m3； （2）由图丙可知：弹簧测力计的示数为 F2＝3N， 根据称重法可知小球在液体中受到的浮力 F 浮 2＝G﹣F2＝5N﹣3N＝2N； 由于小球处于浸没状态，则根据 F 浮＝ρ液 gV 排可得： 液体的密度ρ液＝ ＝ ＝2×103kg/m3； （3）当测力计的示数为零时，所测的液体密度最大，则小球在密度最大的液体中受到的 浮力 F 浮最大＝G﹣0＝5N﹣0N＝5N； 则根据 F 浮＝ρ液 gV 排可得： 液体的最大密度ρ液最大＝ ＝ ＝5×103kg/m3； （4）在测量范围内，根据 F 浮＝G﹣F 和 F 浮＝ρ液 gV 排可得： 液体的密度表达式：ρ待测液体＝ ＝ ＝ ； 因ρ待测液体与 F 成一次函数，所以该“浸没式液体密度计”的刻度值分布均匀。 答：（1）该小球的密度为 5×103kg/m3； （2）未知液体的密度为 2×103kg/m3； （3）5×103； （4）ρ待测液体＝ ；均匀。 25．（2019•常州）某型号一次性声呐，其内部有两个相同的空腔，每个空腔的容积为 2×10 ﹣3m3，每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封，密封盖在海水中浸泡 24 小时后，将被海水完全腐蚀。 某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的 ， 声呐处于探测状态，如图甲所示，24 小时后，声呐没入海中处于悬浮状态，声呐停止工 作，如图乙所示，再经过24小时后，声呐沉入海底，如图丙所示。已知ρ海水＝1.1×103kg/m3， g 取 10N/kg，问： （1）每个空腔能容纳海水的重量有多大？ 21 （2）声呐整个体积有多大？ （3）图甲中，声呐有多重？ （4）图丙中，海底对声呐的支持力有多大？ 【答案】答：（1）每个空腔能容纳海水的重量有 22N； （2）声呐整个体积为 8×10﹣3m3； （3）图甲中，声呐的重力为 66N； （4）图丙中，海底对声呐的支持力为 22N。 【解析】 （1）由题知，每个空腔的容积为 V＝2×10﹣3m3， 每个空腔能容纳海水的重量： G 海水＝m 海水 g＝ρ海水 V 腔 g＝1.1×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg＝22N； （2）设声呐的整个体积为 V，声呐的重力为 G 声， 图甲中，声呐漂浮（下方的密封盖浸在海水中），且声呐在海中静止后露出整个体积的 ， 则：G 声＝F 浮＝ρ海水 g（1﹣ ）V＝ ρ海水 gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 图乙中，24 小时后，下方的密封口被腐蚀，下方空腔充满海水，声呐悬浮，把声呐和进 入的海水作为一个整体（即此时下方空腔内的海水作为声呐的一部分）； 则由悬浮条件可得：F 浮 1＝G 总 1＝G 声+G 海水＝ ρ海水 gV+22N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 而此时声呐浸没在海水中，所以 F 浮 1＝ρ海水 gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③， 可得：ρ海水 gV＝ ρ海水 gV+22N， 解得：V＝8×10﹣3m3； 22 （3）图甲中，声呐漂浮且有 体积露出水面， G 声＝F 浮＝ρ海水 g（1﹣ ）V＝ ×1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3＝66N； （4）图丙中，声呐上方的密封盖也浸没在海水中，再经过 24 小时，密封盖也被腐蚀， 把声呐和进入的海水作为一个整体（即此时两个空腔内的海水作为声呐的一部分）； 则可知声呐的总重力： G 总 2＝G 声+2×G 海水＝66N+2×22N＝110N， 声呐受到的浮力：F 浮 1＝ρ海水 gV＝1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3＝88N， 海底对声呐的支持力：F 支＝G 总 2﹣F 浮 1＝110N﹣88N＝22N。 答：（1）每个空腔能容纳海水的重量有 22N； （2）声呐整个体积为 8×10﹣3m3； （3）图甲中，声呐的重力为 66N； （4）图丙中，海底对声呐的支持力为 22N。 26．（2019•连云港）如图甲所示，拉力 F 通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水 面上方一定高度处。图乙是拉力 F 随时间 t 变化的关系图象。不计动滑轮的重力、摩擦 及水和空气对金属块的阻力，g＝10N/kg，求： （1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小； （2）金属块的密度； （3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。 23 【答案】答：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力 80N； （2）金属块的密度 2.7×103kg/m3； （3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强 5.4×103Pa。 【解析】 （1）由甲图可知，n＝2，不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，F＝ G， 当金属块完全露出液面后，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的 t2﹣t3 时 刻， 从乙图可知，该金属块重力为：G＝2F＝2×108N＝216N， 当金属块未露出液面时，即为图中的 0﹣t1 时刻， 则 2F′+F 浮＝G， 所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力：F 浮＝G﹣2F′＝216N﹣2×68N＝80N； （ 2 ） 根 据 F 浮 ＝ ρgV 排 可 得 ， 金 属 块 排 开 水 的 体 积 ： V 排 ＝ ＝ ＝8×10﹣3m3， 金属块完全浸没在水中，则金属块的体积 V＝V 排＝8×10﹣3m3， 则根据 G＝mg、ρ＝ 可得，金属块的密度为：ρ金＝ ＝ ＝2.7 ×103kg/m3。 （3）金属块的边长 a＝ ＝ ＝0.2m， 24 则受力面积 S＝a2＝（0.2m）2＝0.04m2， 金属块平放在水平地面时对地面的压强：p＝ ＝ ＝ ＝5.4×103Pa。 答：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力 80N； （2）金属块的密度 2.7×103kg/m3； （3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强 5.4×103Pa。 六．解答题 27．（2020•苏州）小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。 （1）小明列举了三个常识，分别做出了三个猜想，其中符合常识 1 的是猜想 3 （填 序号）。 常识 猜想 常识 1：木头漂在水面，铁钉沉在水底 常识 2：轮船从长江驶入大海，船身会上浮 一些 常识 3：人从泳池浅水区走向深水区，感觉 身体变轻 猜想 1：与浸入液体的深度有关 猜想 2：与液体的密度有关 猜想 3：与物体的密度有关 （2）为了验证上述猜想是否正确，小明依次做了如下实验： ①根据 A、B、C 的结果，可得猜想 1 是 正确 （正确/错误）的；根据 A、C、D 的结果， 可得猜想 1 是 错误 （正确/错误）的。深入分析上述现象，可得：浮力大小与 排开 液体的体积 有关，与浸入液体的深度 无关 ； ②接下来根据 A、D 和 E 能 （能/不能）对猜想 2 进行验证； 25 ③为验证猜想 3，小明在老师的指导下，将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着 他仿照步骤 D 进行实验，发现此时测力计示数小于 1.8N，便认为该猜想是正确的。小明 在该实验环节中存在的问题是 没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力 。 【答案】（1）3；（2）①正确；错误；排开液体的体积；无关；②能；③没有测量出此时 瓶子（含有沙子的）重力。 【解析】（1）木头漂在水面，是因为木头的密度小于水的密度；铁钉沉在水底，是因为 铁的密度大于水的密度， 其中符合常识 1 的是与物体的密度有关，即符合常识 1 的是猜想 3； （2）①B、C 实验中（物体在水中的深度不同），测力计示数不同，由称重法，两实验中 受到的浮力不同，根据 A、B、C 的结果，可得猜想 1 是正确的； 而 C、D 实验中，浸入液体的深度不同，两实验中，测力计示数相同，由称重法，两实验 中受到的浮力相同，根据 A、C、D 的结果，可得猜想 1 是错误的； B、C 实验中排开液体的体积不同，而 C、D 实验中排开液体的体积相同，深入分析上述现 象，可得：浮力大小与排开液体的体积有关，与浸入液体的深度无关； ②研究浮力与液体的密度有关，要控制排开液体的体积相同，只改变排开液体的密度， 故接下来根据 A、D 和 E 能对猜想 2 进行验证； ③根据称重法测浮力，F 浮＝G﹣F， 将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度，则此时瓶子（含有沙子的）重力小于 2.8N， 为验证猜想 3，即浮力与与物体的密度有关，应测量出此时瓶子（含有沙子的）重力中， 故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子（含有沙子的）重力。