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模块二 力
专题 04 密度、压强和浮力
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03核心精讲·题型突破
考点一 质量与密度
【真题研析】
►考法01 质量、密度的概念及估测
►考法02 密度与社会生活
►考法03 密度的计算
【核心精讲】
►知识点一 质量
►知识点二 密度
【命题预测】
考点二 压强
【真题研析】
►考法01 常见的压强现象
►考法02 压强的分析和比较
►考法03 压强相关实验
【核心精讲】
►知识点一 压强
►知识点二 液体的压强
►知识点三 大气压强
►知识点四 流体压强与流速的关系
【命题预测】
考点三 浮力
【真题研析】
►考法01 浮力的应用
►考法02 浮力的分析和比较
►考法03 密度、压强和浮力的综合计算
►考法04 浮力相关实验
【核心精讲】
►知识点一 浮力
►知识点二 阿基米德原理
►知识点三 物体的浮沉条件及其应用
【命题预测】
考点四 密度的测量
【真题研析】
►考法01 用天平和量筒测密度
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►考法02 利用液体压强测液体密度
►考法03 利用浮力测密度
【核心精讲】
►知识点一 密度的测量
【命题预测】
考点要求 课标要求 命题预测
1.2.2 知道质量的含义。会测
量固体和液体的质量。 质量与密度的考点常以填空题、选择题和
1.2.3 通过实验,理解密度。 计算题的形式进行考查。主要考查考查的命题点
质量与密
会测量固体和液体的密度。能解释生
有:质量的概念及其测量、物体质量的估测、密
度
活中与密度有关的一些物理现象。
度的概念与简单计算、应用密度知识分析生活中
1.2.4 了解关于物质属性的研
的现象、密度的综合应用等。
究对生产生活和科技进步的影响。
2.2.7 通过实验,理解压强。 压强考点常以填空题、选择题、计算题、
知道增大和减小压强的方法,并了解 综合题、实验探究题的形式进行考查。考查的
其在生产生活中的应用。
命题点有:生活中的压强现象分析和判断、压强
压强 2.2.8探究并了解液体压强与 的比较和计算、探究压力作用效果的影响因素、
哪些因素有关。知道大气压强及其与
探究液体内部压强的特点。该考点与密度和浮力
人类生活的关系。了解流体压强与流
联系紧密,三者综合题型出现概率较高,难度也
速的关系及其在生产生活中的应用。
较大。
2.2.9 通过实验,认识浮力。
浮力考点常以填空题、选择题、计算题、
探究并了解浮力大小与哪些因素有
关。知道阿基米德原理。能运用物体 综合题、实验探究题的形式出现。考查的命题
的浮沉条件说明生产生活中的有关现 点有:影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物
浮力
象。 体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利
4.1.1 用托盘天平测量物体的
用、浮力的应用、浮力的计算、压强与浮力综合
质量。
等。其中密度、压强和浮力的综合分析和计算题
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型难度较大,常作为压轴题出现。
密度的测量考点常以实验探究题的形式出
现。考查的命题点有:用天平和量筒测密度、特
密度的测
4.1.2 测量固体和液体的密 殊方法测密度等。
量
度。
4.2.3 探究液体压强与哪些因
素有关。
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考点一 质量与密度
考法 01 质量、密度的概念及估测
1.(2024·山西)如图是为了纪念老红军谢宝金而立的铜像。在长征途中他背着一台68kg的发电机走完全
程,创造了长征路上的奇迹。以下与这台发电机质量最接近的是( )
A.一支铅笔 B.一本物理教科书 C.一个篮球 D.一名中学生
【答案】D
【解析】A.一支铅笔的质量约在10g,与68kg相差较大,故A不符合题意;
B.一本物理教科书的质量约在200g,与68kg相差较大,故B不符合题意;
C.一个篮球的质量约为550g,与68kg相差较大,故C不符合题意;
D.一名中学生的质量约为60kg,最接近68kg,故D符合题意。
故选D。
2.(2024·山东聊城)根据生活经验,下列数据符合实际的是( )
A.一台家用空调的功率约为1000W
B.一本初中物理课本的厚度约为ldm
C.两个鸡蛋的质量约为1kg
D.磁悬浮列车的速度可达400m/s
【答案】A
【解析】A.家用空调正常工作时的功率约为1000W,故A符合实际,符合题意;
B.一本初中物理课本的厚度约为lcm,故B不符合实际,不符合题意;
C.十个鸡蛋的质量约为一斤即500g,则两个鸡蛋的质量约为100g,故C不符合实际,不符合题意;
D.磁悬浮列车的速度可达400km/h,故D不符合实际,不符合题意。
3.(2024·河北)对日常生活中相关数据的估测,符合实际的是( )
A.一个鸡蛋的质量约为0.5kg B.去菜市场时的步行速度约为1m/s
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C.普通酒精灯的高度约为10mm D.冰箱正常工作时冷藏室的温度约为26℃
【答案】B
【解析】A.10个鸡蛋的质量约为一斤,即500g,故一个鸡蛋质量约为50g,即0.05kg,故A不符合题
意;
B.正常人步行一秒钟约走2步,共约1m,则正常步行的速度约为1.0m/s,故B符合题意;
C.普通酒精灯的高度与半只笔的长度相当,约为10cm,故C不符合题意;
D.冰箱正常工作时冷藏室的温度约为4℃,人体感觉舒适的温度约为26℃,故D不符合题意。
故选B。
考法 02 密度与社会生活
3. (2024·山东滨州)篆刻艺术是镌刻在中华艺术文脉上的古老印记。作为国粹之一,被联合国教科文组
织列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。如图所示,一位艺术家正在篆刻一枚方章,与篆刻前相比,
篆刻后方章的质量_________,密度__________(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 变小 ②. 不变
【解析】
[1][2]篆刻的方章,与篆刻前相比,篆刻后方章所含物质减少,因此其质量变小;物质的种类不变,密度是
物质的一种属性,因此密度不变。
4. (2024·广东深圳)2024年6月 10日是我国传统节日端午节,端午节划龙舟是传统的习俗,弘扬中国传
统文化是我们义不容辞的责任。思考乐丽丽同学发现划龙舟的船桨改成碳纤维的原因( )
A. 导热好 B. 可导电 C. 密度小 D. 耐高温
【答案】C
【解析】
划龙舟的船桨改成碳纤维,因为碳纤维的密度较小,与体积相同的其它物体相比,由m=ρV可知质量减
小,使用时更省力。
故选C。
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5.(2024·四川宜宾)(多选)从生活走向物理,从物理走向社会。下列生活中有关质量和密度的说法正
确的是( )
A.冰块熔化成水后密度变大,质量变大
B.一个鸡蛋的质量约为500g
C.气凝胶是当今世界上密度极小的固体材料,广泛应用于航天领域
D.发生火灾时,有害气体受热密度变小而上升,受困人员需弯腰甚至匍匐撤离
【答案】CD
【解析】A. 物体质量与物质的状态、形状、位置没有关系,所以冰块熔化成水后密度变大,质量不变,
故A错误;
B. 一个鸡蛋的质量约为50g,故B错误;
C. 气凝胶是当今世界上密度最小的固体,这种新材料具有隔热、绝缘能力强、坚固耐用等特点,广泛应用
于航天领域,故C正确;
D. 火灾发生时,温度较高,室内有毒气体体积膨胀,密度减小,根据物体的浮沉条件,有毒气体漂浮在
房间的上方,受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场,故D正确。
故选CD。
考法 03 密度的计算
6.(2024·四川南充)小洋研究液体密度时,用两个完全相同的容器分别装入甲、乙两种液体,并绘制出
总质量 与液体体积 的关系如图所示,由图像可知( )
A.容器的质量 B.甲液体密度是
C.乙液体密度 D.密度为 的液体的 图像应位于Ⅲ区域
【答案】D
【解析】A.由于液体体积为零时,质量应为零,由图象可知,液体体积为零时,对应质量为20g,该质量
为容器,故容器的质量是20g,故A不符合题意;
B.由图象可知,当甲液体体积为40cm3时,甲液体质量
m =80g-20g=60g
甲
甲液体的密度
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故B不符合题意;
C.由图象可知,当乙液体体积为60cm3时,乙液体质量
m =80g-20g=60g
乙
乙液体的密度
故C不符合题意;
D.因密度是0.8g/cm3 的液体的密度比乙的密度还小,根据公式 可知,质量相同时,该液体的体积
大于乙液体的体积,故该液体的m—V关系图象应该在Ⅲ区域,故D符合题意。
故选D。
7. (2024·江苏无锡)测量正方体金属块的密度,用刻度尺测量金属块的边长,如图甲所示,用托盘天平
测量质量,把天平放在水平桌面上,游码移到标尺的“0”刻度线后,发现指针偏向分度盘中央刻度线的
右侧,此时应向______调节平衡螺母,直到天平平衡。将金属块放在天平的左盘,添加砝码,移动游码,
天平再次平衡,如图乙所示。则金属块的质量为______g,密度为______ 。
【答案】 ①. 左 ②. 21.6 ③. 2.7
【解析】
[1]把天平放在水平桌面上,游码移到标尺的“0”刻度线后,发现指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,说
明天平右侧重,应将平衡螺母向左调节,直到天平平衡。
[2]由图乙可知,金属块的质量为
[3]由图甲可知,刻度尺的分度值为1mm,读数时估读到分度值的下一位,金属块左侧与零刻度线对齐,右
侧与2.00cm对齐,因此金属块的边长为2.00cm,则正方体金属块的体积为
金属块的密度为
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知识点一 质量
1.常见质量的估测:①一名中学生的质量约50kg;②一个鸡蛋的质量约50g;③一瓶普通瓶装矿泉水的质
量约500g;④一元硬币的质量约6g;⑤物理课本的质量约300 g;⑥一个苹果的质量约200g
2.天平的使用
(1)调节天平平衡:称量前先将游码调零,再调节平衡螺母,根据指针位置“左偏右调,右偏左调”
的原则,使指针指在分度盘的中央。
(2)称量时调节天平平衡:只能加减砝码或移动游码,不能再调平衡螺母。当往右盘加上最小砝码
时指针偏左,则直接移动游码调节平衡;当往右盘加上最小砝码时指针偏右,则取下最小砝码,再移动游
码调节平衡。
(3)称量时,待测物体与砝码要遵循“左物右码”的原则。右盘中砝码的总质量加上游码左端在标
尺上所对应的质量,就等于被测物体的质量,即 。如果将物体和砝码的位置放反,那
么物体质量 。
(4)加减砝码时,要用镊子,不能用手直接拿。
3.质量时物体本身的一种属性,它不随物体的形状、状态和所处的空间位置的变化而变化
知识点二 密度
1.密度的概念:在物理学中,某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫作这种物质的密度,用ρ表
示。
2.密度公式: ;密度的变形公式: 。
3.密度的单位
在国际单位制中,密度的单位是千克/米3,符号是kg/m3;密度的常用单位还有克/厘米3,符号是
g/m3。1g/cm3=1×103kg/m3。
4.性质
密度是物质的一种特性,与物质的种类、状态、温度有关。
①同种物质,ρ不变,m与V成正比;
②物体的密度与物体的质量、体积、形状无关;
5.密度与温度
(1)温度能改变物质的密度:温度升高时,通常物质的体积会变大,密度会变小,这种规律我们称
之为热胀冷缩。固体、液体密度受温度影响较小;气体密度除受温度影响较大外,还与大气压强有关;压
强一定时,温度越高,气体的密度越小。
(2)水具有反常膨胀的特性:在4℃时,水的密度最大。温度升高时,若在4℃以下,水的密度会变
大,若在4℃以上,水的密度会变小;水凝固成冰时,体积变大,密度变小。
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(3)风的形成:风就是空气受热是体积变大,密度变小而上升,热空气上升后,温度低的冷空气就
从四面八方流过来,形成风。
6.密度的应用
应用 原理 方法
计算物体 根据公式 ,可以推导出 。物体的质量等于它的密度与体积的
的质量 乘积。因此,知道了物体的体积,查出组成物质的密度,就可以算出物体的
质量。对于不易直接称量质量的庞大物体,这种办法很方便。
计算物体 根据公式 ,可以推导出 。利用这个公式,知道了物体的质
的体积 量,查出组成物质的密度,就可以算出物体的体积。对于形状不规则或不便
于直接测量体积的物体,这是一种很方便的求体积的办法。
如果测出由某种物质组成的物体的密度,再把测得的密度跟密度表中各种物
鉴别物质
质的密度比较一下,就可以知道该物体可能是由什么物质构成的了。
7.利用密度判断物体是否空心有三种方法:
(1)求密度:如果计算出的密度比已知物质密度小,说明物体是空心的。
(2)求体积:假设物体是实心的,如果求出的体积比已知体积小,说明物体是空心的。求出的体积
是物体的实心体积。
(3)求质量:假设物体是实心的,如果求出的质量比已知质量大,说明物体是空心的。
1.【新情境】 航空航天新材料
太空中的温度能达到-270℃左右,我国科技人员研制了一种卫星保暖用的特殊材料,将这种材料制成我们
可以穿着的衣服,与同款羽绒服相比,质量可以减轻40%,保暖性可以提高30%,且机洗后不易变形,该
材料的密度 ,隔热性 。
【答案】 较小 好
【详解】[1][2]与同款羽绒服相比,质量可以减轻40%,即相同体积时,质量较小,密度等于质量和体积的
比值,说明该材料的密度较小;保暖性可以提高30%,能在太空-270℃环境中使用,说明该材料隔热性好。
2.(2024·湖南长沙·中考真题)研究人员利用秸秆、稻壳中的植物纤维与水泥发生反应,研制出一款新型
板材,这种板材具有密度小、强度高、防火耐烧、隔热性能好等特性。请选择该板材的某一特性,并结合
该特性,说出它的用途(不能与示例完全相同)。
示例:隔热性能好,用作建筑外墙的保温层。
解答:
【答案】防火耐烧,用于制作防火门(其余答案合理均可)
【详解】根据题中这种板材具有的防火耐烧的特性,可以用来制作防火门、防火隔层等。
3.【新情境】新材料
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国产大型客机C919已成功载客飞行,飞机在结构设计、材料选择、环保理念等方面均有自主知识产权,
选用先进的合金材料减小了飞机的质量,这是因为材料本身的 较小。我国生产的世界上最薄的不锈
钢箔带——手撕钢,其厚度只有0.015mm。则面积为 的手撕钢的质量约为 (钢的密度
)。
【答案】 密度 0.1185kg
【详解】[1]由于飞机的体积不变,选用先进的合金材料减小了飞机的质量,由 可知,这种先进的合
金材料的密度小。
[2]厚度只有0.015mm,面积为 的手撕钢的体积
手撕钢的质量
4.我们平常用钢笔书写时,墨水会自动往下流,这是因为墨水受到 作用。但在空间站失重环境下,
墨水很难自动流出。为此,美国于1965年设计出如图所示的“太空圆珠笔”,依靠压缩氮气推动墨水流向
笔尖,书写过程中,笔芯内氮气的密度
【答案】 重力 变小
【详解】[1]我们平常用钢笔书写时,墨水会自动往下流,这是因为墨水受到竖直向下的重力。
[2]“太空圆珠笔”采用密封式的气压笔芯,上部充有氮气,书写过程中,依靠气体的压力将墨水推向笔尖,
由于氮气没有减少,所以笔芯内氮气的质量不变,但氮气的体积变大,根据 可知,氮气的密度变小。
5.【新情境】
甲、乙、丙三个实心小球的质量和体积关系如图所示。其中甲球的密度 ,惯性最小的小
球是 ;用手将三个小球完全压到水面以下释放,会上浮的小球有 。
【答案】 2 丙球 乙球
【详解】[1]甲球的密度为
[2]惯性大小与质量有关,丙球的质量最小,惯性最小的小球是丙球。
[3]乙球的密度为
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丙球的密度为
乙球的密度小于水的密度,所以用手将三个小球完全压到水面以下释放,会上浮的小球有乙球。
6.小明同学是一位普通的初三男生,下列与他相关的一些估测数据,合理的是( )
A.他的质量大约是200kg B.他的正常体温大约是36.5℃
C.他穿的鞋的长度大约是42cm D.他深呼吸一次大约需要1min
【答案】B
【详解】A.一般成年人的质量大约在60kg到80kg之间,而中学生的质量通常会稍小一些。因此,小明
同学作为一位初三男生,其质量大约为50kg左右是比较合理的。而200kg的质量对于一位中学生来说显然
过大,故A选不符合题意;
B.正常人的体温一般维持在36℃到37℃之间。小明同学作为一位健康的中学生,其正常体温大约是
36.5℃是非常合理的,故B符合题意;
C.一般来说,中学生的脚长大约在20cm到26cm之间。因此,他穿的鞋的长度(即鞋码对应的长度)也
应该在这个范围内。而42cm的鞋长对于中学生来说显然过大,故C不符合题意;
D.一般来说,人每分钟呼吸的次数在12次到20次之间。因此,每次呼吸的时间应该在3s到5s之间。而
1min(即60s)对于一次深呼吸来说显然过长,故D不符合题意。
故选B。
7.(2024·黑龙江绥化·中考真题)将一瓶酸奶喝掉一半后,下列关于剩下半瓶酸奶的说法中,正确的是(
)
A.质量和密度都不变 B.质量和密度都变为原来的一半
C.质量不变,密度变为原来的一半 D.质量变为原来的一半,密度不变
【答案】D
【详解】喝掉一半后的酸奶,质量减少了一半,但酸奶这种物质的种类不变,密度保持不变,故ABC错
误,D正确。
故选D。
8.【新考法】学科实践
物理课外活动课期间,小鸣从实验室里拿来两杯没有贴标签的水和盐水,如图所示,并准备了如下图所示
的四组实验器材,其中不能用来区别的组合是( )
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A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.将橡皮泥做成碗形,可使它漂浮于水和盐水中,橡皮泥受到的浮力相等,都等于它的重力,
盐水的密度较大,根据 可知,它在盐水中会上浮一些,用铅笔标记它在水和盐水中时液面到
达橡皮泥的位置,即可区别出水和盐水,故A不符合题意;
B.利用细线和小石块,可以使小石块浸在水和盐水中,但是没有任何测量工具,也不会产生不同现象,
无法区别水和盐水,故B符合题意;
C.盐水的密度大于水的密度,用天平和量筒可分别测量水和盐水的质量和体积,利用 计算密度,
即可区别出水和盐水,故C不符合题意;
D.液体压强和液体深度、密度有关,当深度相同时,液体密度越大,压强越大,将压强计的金属盒分别
浸在水和盐水中,利用刻度尺使金属盒处在相同深度,利用压强计U形管两侧液面差可判断压强大小,区
别出水和盐水,故D不符合题意。
故选B。
9.(2024·山东菏泽·中考真题)小明一家到海边旅游时,在宾馆房间打电话购买生活物品,服务员让四轮
智能机器人(如图甲所示)配送。机器人和生活物品的总质量为48kg,每个轮子与地面接触时受力面积为
,g取10N/kg。
(1)求装载小明购买物品的机器人静止在水平地面上时对地面的压强;
(2)装载小明购买物品的机器人乘坐电梯匀速上升20m,求电梯对机器人做的功;
(3)小明想知道海水的密度,便用购买的纯净水(密度为 )和宾馆的电子秤进行如下操作:
①小明把一瓶未开口的纯净水(如图乙所示)放在水平桌面上,静止时标记水面位置,并测出其质量为
1.02kg;②倒净该瓶内的纯净水,装入海水至标记处,拧紧瓶盖,测出其质量为1.05kg。请你帮助小明计
算海水的密度。
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【答案】(1) ;(2) ;(3)
【详解】解:(1)装载小明购买物品的机器人静止在水平地面上时对地面的压力为
则对地面的压强为
(2)电梯对机器人做的功为
(3)设瓶子的质量为 ,依题意可知纯净水和海水的体积相同,均为 ,根据 则有
①
②
联立①②,解得海水的密度 。
答:(1)装载小明购买物品的机器人静止在水平地面上时对地面的压强为 ;
(2)电梯对机器人做的功为 ;
(3)海水的密度为 。
考点二 压强
考法 01 常见的压强现象
1.(2024·青海)在火箭与导弹领域,手工制造固体燃料依然十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个
国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高,又因为固体燃料极其敏感,静电、不合理的摩擦,
甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。以徐立平为代表的“大国工匠”以精湛的火药雕刻技术让一件
件大国重器华丽绽放。如图所示,雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了( )
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A.减小压强 B.减小压力
C.增大压强 D.增大压力
【答案】C
【解析】雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意,ABD不符合题
意。
故选C。
2.(2024·四川成都)物理与日常生活、工程实践密切相关,下列分析正确的是( )
A.用久的菜刀需要磨一磨,是为了减小压强
B.人行盲道有凸起,是为了增大受力面积,减小压强
C.有风吹过,窗帘飘向窗外,是因为窗外大气压变大
D.飞机受到升力,是因为机翼上下表面空气的流速不同
【答案】D
【解析】A.用久的菜刀需要磨一磨,是通过减小受力面积,来增大压强,故A错误;
B.人行盲道有凸起,是通过减小受力面积,增大压强,故B错误;
C.有风吹过,窗帘飘向窗外,是因为窗外空气流速大,气压变小,故C错误;
D.飞机受到升力,是因为机翼上凸下平,所以上下表面空气的流速不同,造成上下表面受到的压强不
同,故D正确。
故选D。
3.(2024·山东烟台)春节期间,小明和父母乘飞机去上海旅游。在飞机上升的过程中,外界大气压强
(选填“变大”、“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是
(选填“静止”或“运动”)的;机翼 方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小,因此获
得了向上的升力。
【答案】 变小 静止 上
【解析】[1]大气压随海拔高度的升高而减小。
[2]座位上的小明相对于窗外的机翼没有位置的改变,所以是相对静止的。
[3]由流体压强与流速的关系可知,机翼上方空气的流速快压强小,机翼下方空气的流速慢压强大,因此机
翼产生一个向上的压强差,这样就使机翼产生了一个向上的升力。
4. (2024·黑龙江齐齐哈尔)下列是一些生活中的实例,对其应用物理知识的解释正确的是( )
A. 茶壶的壶嘴和壶身内的水静止时,水面相平,利用了连通器的特点
B. 护士用注射器给病人注射药液时,利用了大气压强的作用
C. 飞机机翼受到的升力,利用了气体流速越大的位置压强越大
D. 飞艇可以悬停在空中,利用了飞艇受到的浮力大于它受到的重力
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【答案】A
【解析】
A.茶壶的壶嘴和壶身上端开口,下端连通,构成了连通器,茶壶的壶嘴和壶身内的水静止时,水面相
平,故A正确;
B.护士用注射器给病人注射药液时,利用了人对活塞的压力,与大气压无关,故B错误;
C.飞机的机翼是利用了流体压强与流速的关系,上凸下平的形状使得机翼上方的空气流速大、压强小,
而机翼下方的空气流速小、压强大,使得飞机受到一个向上的升力作用,故C错误;
D.飞艇悬停在空中时,受力平衡,受到的浮力等于它受到的重力,故D错误。
故选A。
5. (2024·内蒙古赤峰)下列选项是对图中物理现象的解释,其中错误的是( )
A. 甲图用吸管吸饮料利用了大气压
B. 乙图排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
C. 丙图侧壁开孔的饮料瓶装上水,越靠下端喷出的水流越急,说明了液体压强随深度的增加而增大
D. 丁图往B管中吹气,A管中的水面上升是因为流体流速越大的位置,压强越大
【答案】D
【解析】
A.吸管吸饮料时,用力吸时,管内压强减小,饮料在大气压的作用下被压入嘴里,故A正确,不符合题
意;
B.洗手池下方排水管的U形“反水弯”符合了上端开口,底部连通的条件,利用了连通器原理,故B正
确,不符合题意;
C.越靠下的小孔喷出的水越急,说明深度越大,液体压强越大,故C正确,不符合题意;
D.往B管中吹气,A管上方的空气流速增大,压强减小,A管中的液体在外界大气压的作用下,被压上
来,故D错误,符合题意。
故选D。
考法 02 压强的分析和比较
6.(2024·江苏常州)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾
斜、乙试管竖直,两试管内液面相平,甲试管内的液体密度为 ,液体对试管底部的压强为 ;乙试管
内的液体密度为 ,液体对试管底部的压强为 ,则 , 。
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【答案】 ①< ②<
【解析】[1][2]由图可知,甲容器中的液体体积要比乙容器大,因液体质量相同,由 可知甲液体的密
度比乙液体密度小,即
ρ <ρ
甲 乙
因为两试管中液面等高,由液体压强公式p=ρgh可知
p
”)
【答案】 ①. = ②. >
【解析】
[1]甲、乙两容器,分别装有同种液体,且深度相同,根据 ,两容器底部受到液体的压强相等,即
,因为两容器的底面积相等,由 可知液体对容器的底部的压力 。
[2]甲、乙是两个质量、底面积都相等的容器,且由图可知甲容器中水的质量比乙容器中水的质量多,所以
甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,容器底面粗糙程度相同,因此甲容器在桌面上受到的摩擦
力更大。用沿水平方向的力F、F 分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,根据二力平衡可
3 4
知,F、F 分别等于甲、乙两容器在桌面受到的摩擦力,因此F>F
3 4 3 4。
考法 03 压强相关实验
8.(2024·山东滨州)“做中学”是一种重要的学习方法,小滨利用质量可忽略不计的塑料瓶开展实践体
验活动。
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(1)装满水的塑料瓶放在水平桌面上,如图甲所示,瓶子对桌面压力的大小等于瓶子所受重力的大小,
这是因为瓶子所受的重力和桌面对瓶子的支持力是一对 力,瓶子对桌面的压力和桌面对瓶子的支持
力是一对 力。小滨发现塑料瓶对桌面的压力作用效果不明显,于是他拿来了容易发生形变的海绵继
续体验;
(2)将装满水的塑料瓶先后正放、倒放在相同的海绵上,如图乙、丙所示,塑料瓶对海绵的压力F
正
F (选填“>”“<”或“=”),观察到海绵形变程度不同,说明压力的作用效果与 有关;
倒
(3)在塑料瓶侧壁上下不同位置钻两个小孔,取下瓶盖,观察到水从小孔喷出的现象如图丁所示,此现
象表明:同种液体内部压强的大小与液体的 有关。再次拧紧瓶盖,会看到小孔 (选填
“A”“B”或“A和B”)立即停止出水,这是因为 的存在;
(4)塑料瓶停止出水后,再次将塑料瓶正放在海绵上,与图乙相比,会观察到海绵的形变程度更不明
显,用这个规律可以解释的事例是: 。
A.限制货车超载 B.铁轨下面铺放枕木 C.破窗锤的敲击端做成锥状
【答案】 平衡 相互作用 = 受力面积 深度 A和B 大气压 A
【解析】(1)[1]瓶子受到的支持力与重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体
上,是一对平衡力。
[2]瓶子对桌面的压力与桌面对瓶子的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在不同的物体
上,是一对相互作用力。
(2)[3]瓶子正放与倒放时,对桌面的压力都等于自身的重力,大小是相同的,即F =F 。
正 倒
[4]由图乙和图丙可知,压力大小相同,受力面积不同,海绵的形变程度不同,因此可知压力的作用效果与
受力面积有关。
(3)[5]由图丁可知,A、B两处深度不同,且B处的深度比A处的深度要大,此时B处的水流速度大于A
处的水流速度,说明B处水的压强要大于A处水的压强,因此可知,同种液体内部压强的大小与液体的深
度有关。
[6][7]瓶盖拧紧后,瓶内与瓶外隔绝,由于外界大气压的作用,将瓶内的水压在瓶内而流不出来,因此小孔
A和B都会立即停止出水。
(4)[8]塑料瓶停止出水后,再次将塑料瓶正放在海绵上,与图乙相比探究的是压力的作用效果与压力大
小的关系。
A.限制货车超载是通过改变压力大小来改变压强,故A符合题意;
B.铁轨下面铺放枕木是通过增大受力面积减小压强,故B不符合题意;
C.破窗锤的敲击端做成锥状是通过减小受力面积增大压强,故C不符合题意。
故选A。
9. (2024·黑龙江龙东)小遥同学在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验。
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(1)安装完实验器材后,小遥发现U形管两侧液面出现高度差,如图甲所示,接下来的操作:
__________;
(2)如图乙所示,从结构上看,压强计__________(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)通过比较丙、丁两图得出结论:同种液体,_________,压强越大;
(4)若图丁中,探头在水中的深度为8cm,请你计算该处水的压强为___________Pa;
(5)小遥还想探究液体内部压强与液体密度的关系,于是他向图丁烧杯中多次加盐水,发现U形管两侧
液面高度差不断增大,于是得出“液体密度越大,压强越大”的结论。他的结论是_________(选填“正
确”或“错误”)的,理由是_________。
【答案】 ①. 取下软管再重新安装 ②. 不属于 ③. 深度越深 ④. 800 ⑤. 错误 ⑥.
没有控制液体的深度相同
【解析】
(1)[1]U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强,当使用前发现U形管内水面已有高度差,只需
要取下软管再重新安装,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的调节压强计
时。
(2)[2]上端开口,下端连通的容器叫连通器,液体压强计的左端是密闭的,所以不属于连通器。
(3)[3]比较乙、丙两图可知,液体密度相同,丙中探头深度大,形管两侧液面的高度差大,液体压强也
大,故可以得出的结论是:同种液体,深度越大,液体压强越大。
(4)[4]探头在水中的深度为8cm时的压强为
(5)[5][6]向丙图烧杯中多次加盐水,改变了液体密度的同时也改变了液体深度,没有控制液体的深度相
同,故结论错误。
知识点一 压强
1. 压强
概念 解释
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压强 在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比。
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位 帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
F=pS、
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:
1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支
公式的应
持力时,压力大小等于重力大小
用
粗细、密度均匀的圆柱体、长方体等规则物体对水平面的压强可用
计算。
2.减小压强和增大压强的方法
目的 方法 实例
压力一定时,减小受力面积 刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大
受力面积一定时,增大压力
增大压强 等
增大压力的同时减小受力面
用铁锤用力钉钉子
积
压力一定时,增大受力面积 高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力 现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压强
减小压力的同时增大受力面
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
积
3.探究影响压力作用效果的因素常考考向
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大
小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明了力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
知识点二 液体的压强
1.液体压强的特点
在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与
液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2.液体压强的大小
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公式
,变形公式 ,
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
物理量与 (2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
单位 (3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
(1)由公式 可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与液
对液体压
体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
强的理解
(2)液体深度是指液体中某处到液体自由液面的竖直距离
3.固体和液体压强、压力的计算
固体 液体
先求压力(水平面上F=G) 先求压强p=ρgh
一般情况
再求压强p= 再求压力F=pS
粗细均匀容器中的液体对容器底的压力
特殊情况 柱体对水平面的压强:p=ρgh
等于液体的重力F=G
4.液体对容器底的压力与液体重力的关系
F=G F>G F<G
除液体产生向下的力全部作用在
液体产生向下的力刚好全部作用 液体产生向下的力没有全部作用
容器底部外,容器壁还受到了压
在容器底部 在容器底部
力
容器壁是竖直的,容器壁对液体
容器壁是向下倾斜的,容器壁对 容器壁是向上倾斜的,承担了部
水平方向的压力对容器底没有影
液体产生向下的压力 分压力
响
F=pS=ρghS=ρgV=G F=pS=ρghS>ρgV=G F=pS=ρghS<ρgV=G
5.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各
部分中的液面总是相平的。
6.探究液体压强与哪些因素有关常考考向
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属
盒的深度;②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向;③
探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体。
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显
则气密性良好,否则应拆下软管重新安装。
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②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装。
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性。
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封。
知识点三 大气压强
1.最早证明大气压存在的实验:马德堡半球实验。
2.大气压与高度的关系:大气压随高度增加而减小。
3.沸点与气压:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低。
4.体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
5.应用:吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器、打针输液、真空压缩包装袋
等。
6.最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利,
知识点 四 流体压强与流速的关系
1.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
2.飞机的升力:机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力 ,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力
,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力( )。
3.现象:①窗外有风吹过,窗帘会向外飘;②汽车开过以后两侧的尘埃或树叶向路中间靠拢;③踢足球
时的“香蕉球”;④打乒乓球时打出的“旋风球”;⑤火车站的站台线;⑥跑车尾部的“气流偏导器”产
生向下的压强,让轮子紧紧抓地面。
1.小海和同学们参加研学旅行,汽车在公路上快速行驶时,小海发现窗帘从打开的窗户向外飘,这是因
为窗外的空气流速 ,压强 。车行驶到山顶时,他发现密封的零食包装袋鼓起来了,这是因为
山顶上的气压比山脚下的气压 。
【答案】 大 小 小
【详解】[1][2] 车行驶时,打开车窗,窗外的空气流速大压强小,窗内的空气流速小压强大,窗帘受到向
外的压强大于向内的压强,把窗帘压向窗外。
[3] 大气压随高度增加而减小,所以山顶上的气压比山脚下的气压低,车行驶到山顶时,外界大气压变小,
而密封的零食包装袋内气压不变,袋内的气压大于外部大气压,因此包装袋会鼓起来。
2.【新考法】学科实践
为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽
里灌满水,水深为h= 0.2m,此时水对水槽底部的压强是 Pa。然后松开铁夹,水流入a、b两管,
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稳定后,a管中水面的高度为h,b管中水面的高度为h,则h h,若去掉软木塞,有水从管口流
1 2 1 2
出时,则a、b两管水面的高度h h(选填“>”、“<”或“=”,取g = 10N/kg)。
a b
【答案】 2000 = >
【详解】[1]水对水槽底部的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
[2][3]如图所示松开铁夹,水流入a、b两管,此时装置是一个连通器,所以稳定后,各管中的液面应该是
相平的,即h=h,拔掉软木塞后,水会向外涌出,由于b管底部较细,水的流速较大,产生的压强小,所
1 1
以b管水面比a管水面低,即h>h。
a b
3.【新考法】
如图所示,甲杯内有一冰块,冰对杯底的压强为 ;冰对杯底的压力为 ,冰融化成水倒入乙杯,水对
杯底的压强为 ,水对杯底的压力为 ,不计蒸发和倒入乙杯水的质量损失, ;
(两空均填“<”、“>”、“=”)。
【答案】 < =
【详解】[1][2]如图,冰对容器底的压力等于冰的重力,即 ;冰熔化成水后,质量不变,则水的重
力等于冰的重力,又因为是柱形容器,则水对杯底的压力等于水的重力,故 ;由于冰和水对容器
底部的压力相等,冰与杯底的接触面积较小,化成水后水与杯底的接触面积较大,由 可知,水与
杯底的接触面积较大,水对杯底的压强较小,即 。
4.(2024·四川自贡·中考真题)如图所示,以下选项能够说明流体压强与流速关系的是( )
A. 拦河坝设计成上窄下宽 B. 向下吹气,乒乓球不下落
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C. 用吸盘搬运玻璃 D. 用吸管喝饮料
【答案】B
【详解】A.液体内部压强随着深度的增加而增大,即越往下面,河水的压强越大,所以拦河坝设计成下
宽上窄,故A不符合题意;
B.对着漏斗吹气,乒乓球上方的空气流速变大,压强变小,小于下部的气压,产生了一个向上的压强差,
将乒乓球托住,故B符合题意;
C.玻璃厂用吸盘搬运玻璃,是因为将吸盘内的空气抽出,大气压能把吸盘紧紧地压在玻璃上,利用了大
气压的作用,故C不符合题意;
D.用吸管吸饮料是利用了大气压,吸时是先把管内空气吸走,这样在管内外就形成气压差,从而把饮料
“压”进嘴里,不能用流体压强与流速关系,故D不符合题意。
故选B。
5.(2024·福建·中考真题)如图所示的生产生活实例,利用大气压强的是( )
A. 吸盘 B. 连通器
C. 重垂线 D. 书包带
【答案】A
【详解】A.吸盘在大气压的作用下被紧紧压在墙上,故A符合题意;
B.连通器利用的是液体压强,故B不符合题意;
C.重垂线利用的是重力的方向竖直向下,故C不符合题意;
D.书包带做的比较宽是通过增大受力面积减小压强,故D不符合题意。
故选A。
6.(2024·四川眉山·中考真题)物理兴趣小组的同学,对下图所示的现象进行讨论,其中错误的是( )
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A.甲图,用吸管喝饮料、瓶里的饮料是被吸上来的
B.乙图,吹气时两纸向中间靠拢,说明流体压强与流速的关系
C.丙图,洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”,利用了连通器原理
D.丁图,停止沸腾的水,浇上冷水后水再次沸腾,说明液面气压减小沸点降低
【答案】A
【详解】A.吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,故
A错误,符合题意;
B.吹气时两纸向中间靠拢,说明中间空气流速大压强小,故B正确,不符合题意;
C.洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”,利用了连通器原理,故C正确,不符合题意;
D.停止沸腾的水,浇上冷水后水再次沸腾,说明液面气压减小沸点降低,故D正确,不符合题意。
故选A。
7.(2024·广东深圳·中考真题)2024年 6月 2 日,嫦娥六号探测器成功着陆月背面南极艾特肯盆地,这
是人类历史上首次登陆月球背面,图是嫦娥六号探测器,成功着陆月球背面3D动画模拟图。“嫦娥六
号”着落架下方安装圆盘型“脚”,其目的是( )
A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强
【答案】C
【详解】“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对月球
表面压强。
故选C。
8.如图,质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分
别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
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A.液体的密度 B.液体对容器底部的压强
C.液体对容器底部的压力 D.容器对桌面的压力
【答案】B
【详解】A.三个容器的底面积相同,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,三种液体的质量和深度均相同;由
图中容器的形状可知,B液体的体积最小,C液体的体积最大,根据 可知,B液体的密度最大,C液
体的密度最小,即
ρ >ρ >ρ
B A C
故A错误;
BC.液体的密度关系为
ρ >ρ >ρ
B A C
三种液体的深度相同,根据公式p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系为
p >p >p
B A C
三个容器的底面积相同,根据公式F=pS可知,液体对容器底部的压力关系为
F >F>F
B A C
故B正确,C错误;
D.容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,因三个容器的质量相同、三种液体的质量也相同,
则根据G=mg可知它们的总重力相等,所以它们对桌面的压力相等,即
F=F =F
A B C
故D错误。
故选B。
9.(2024·甘肃白银·中考真题)如图所示,在“探究液体内部压强影响因素”的实验中,小光选用微小压
强计和透明圆柱状的容器,容器中分别盛有高度相同的水和浓盐水;
(1)实验中液体压强大小的变化是通过比较 来判断的,下面列举的实验与此研究方法相同的
是 (选填“A”、“B”或“C”);
A.在研究磁体周围的磁场时,引入“磁感线”
B.用木块被小车撞击后移动的距离来反映动能的大小
C.在探究平面镜成像特点时,用未点燃的蜡烛乙替代点燃的蜡烛甲的像
(2)比较图甲、乙、丙三次实验,说明 ;小光还比较图丙、丁两次实验得出结论:液体压强和液体
密度有关,同组小华认为这样比较得出结论是不正确的,她的理由是 ;
(3)若要使丙、丁两图中U形管中的液面高度差相同,应 (选填“增大”或“减小”)丁容
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器中探头在液体中的深度。
【答案】 U形管中液面的高度差 B 在同种液体的内部,同一深度,液体向各个方向的压强
相等 没有控制液体的深度相同 减小
【详解】(1)[1][2]压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的,液面高度差越大,液体
的压强越大,这种研究物理问题的方法通常称为转换法;
A.研究磁体周围的磁场强弱时,引入磁感线,采用的是模型法,故A不符合题意;
B.用木块被小车撞击后移到的距离来反映动能的大小,采用的是转换法,故B符合题意;
C.在探究平面镜成像特点时,用未点燃的蜡烛乙替代点燃的蜡烛甲的像,采用的是等效替代法,故C不
符合题意。
故选B。
(2)[3]比较图甲、乙、丙三次实验发现,液体的深度相同,液体的密度相同,橡皮膜的方向不同,压强
相等,可得出结论:在同种液体的内部,同一深度,液体向各个方向的压强相等。
[4]探究液体压强和液体密度的关系时,要保持液体的深度相同,换用不同的液体做实验,丙、丁两次实验
没有控制液体的深度相同,故不能得出正确的结论。
(3)[5]要使丙、丁两图中U形管中的液面高度差相同,即丙、丁两图中液体的压强相等,由丙、丁两图
中U形管中的液面高度差可知,丁容器中探头受到的液体的压强较大,由于液体内深度越深,压强越大,
所以应减小丁容器中探头在液体中的深度。
10.(2024·福建·中考真题)无人机总质量为2kg,静止时与地面接触的总面积为 。某次航拍中,
无人机匀速竖直上升60m,升力做功为1800J,求无人机:
(1)受到的重力。
(2)静止在水平地面上时,对地面的压强。
(3)匀速上升时受到的阻力。
【答案】(1)20N;(2) ;(3)10N
【详解】解:(1)无人机受到的重力
(2)无人机静止在水平地面上时
静止在水平地面上时,对地面的压强
(3)由 可知,升力是
无人机匀速竖直上升时
所以匀速上升时受到的阻力
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答:(1)受到的重力20N;
(2)静止在水平地面上时,对地面的压强 ;
(3)匀速上升时受到的阻力10N。
考点三 浮力
考法 01 浮力的应用
1.(2024·河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。图为打捞过程示意图,先将陷
在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸
边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为 、 、 ,
下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由图可知,船在图中甲、乙、丙排开水的体积 ,根据阿基米德原理 可知
船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力 。
2.(2024·四川泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的
说法中正确的是( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
【答案】C
【解析】A.潜艇是通过改变自身重力来实现上浮与下沉的,故A错误;
B.在水面下匀速下潜过程中,潜艇排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,受到的浮力不变,故B
错误;
CD.从长江潜行进入东海时,潜艇排开水的体积不变,而海水密度大于河水密度,根据阿基米德原理可
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知,潜艇受到的浮力变大,需要往水仓内注水来增大自身重力,从而使自身重力仍等于受到的浮力,故C
正确,D错误。
故选C。
3.(2024·四川广安)2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习。当参演的航空母舰——“辽宁
舰”上的战斗机从军舰上起飞后( )
A.飞行的战机以航母为参照物,是静止的
B.航母所受浮力变小,会上浮一些
C.航母所受浮力不变,排开水的体积不变
D.航母两侧水域流速大的位置压强大
【答案】B
【解析】A.以航母为参照物,飞行的战机的位置发生变化,所以飞行的战机是运动的,故A不符合题
意;
BC.战斗机从航母上起飞后,航母的重力变小,由于航母处于漂浮状态,航母受到的浮力等于重力,所有
航母受到的浮力变小,由阿基米德原理可知,航母排开水的体积变小,故航母会上浮一些,故B符合题
意,C不符合题意;
D.由于流体流速大的位置压强小,所以航母两侧水域流速大的位置压强小,故D不符合题意。
故选B。
考法 02 浮力的分析和比较
4.(2024·四川眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯
中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力 ,液体对杯底的压强
(选填“<”“=”或“>”)
【答案】
【解析】[1]由图可知,简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,此时浮力等于重力,因同一支密
度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即
[2]由图知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,密度计在两种液体中所受的浮力相等,根据
可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,乙容器内液面高度较高,根据 可知,甲烧杯
底部受到的液体压强较小,即
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5.(2024·四川泸州)(多选)如图所示,甲、乙两个相同的平底烧杯放在水平桌面上,在两个烧杯中加
入适量的清水,乙烧杯水面上漂浮有冰块,两杯水面恰好一样高,下列判断正确的是( )
A.甲烧杯对桌面的压力等于乙烧杯对桌面的压力
B.甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强
C.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压力增大
D.乙烧杯中冰块熔化后,水对烧杯底的压强不变
【答案】AD
【解析】A.两杯水面一样高,则由液体压强公式 可知两杯水对容器底部压强都相等,则由压力公
式 可知两杯水对容器底部的压力也相等。烧杯对桌面的压力等于水对容器底部压力和容器的重力之
和,因此甲乙烧杯对桌面的压力是相等的,故A正确;
B.由于两容器对桌面的压力相等,烧杯的底面积也相同,由压强公式可知甲烧杯对桌面的压强等于乙烧
杯对桌面的压强,故B错误;
CD.乙烧杯中冰块处于漂浮状态,冰块所受的浮力等于自身受到的重力,也等于冰块排开液体所受的重
力,因此当冰块熔化成水后,恰好将冰块排开液体的体积填充,即水的液面高度不变,由此可知水对烧杯
底部的压强不变,水对烧杯底部的压力也不变,故C错误,D正确。
故选AD。
6.(2024·四川达州)如图所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装
有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,
此时液体深度 ,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是( )
A.液体密度
B.两小球受到的浮力
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
【答案】D
【解析】A.放入小球后,液体深度 ,液体对容器底部压强相等,根据 可知,液体密度
,故A错误;
B.由图可知,A球在甲液体中沉底,B球漂浮在乙液体上,故 ,且液体密度 ,根据
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可知,两小球受到的浮力 ,故B错误;
C.甲中杯底受到的压力有液体甲对杯底的压力和A球对杯底的压力,可表示为
乙中杯底受到的压力只有液体乙对杯底的压力,可表示为
由于液体对容器底部压强相等,故 ,则左容器中内液体和A球的总重力大于乙容器内液体和B
球的总重力,容器的重力相等,则 ,根据 可知, ,故左电子秤的示数更大,
故C错误;
D.A球在甲液体中沉底,则 ,B球漂浮在乙液体上,则 ,由A分析可知,液体密度
,故 ,根据 可知,A、B两个小球体积的,则 ,故将A、B两个小球
取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大,故D正确。
故选D。
考法 03 密度、压强和浮力的综合计算
7.(2024·四川达州)如图所示,一重为20N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中,已知容器底面
积 ,则木块下底面受到水的压力为 N,木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为
Pa。
【答案】 20 1000
【解析】[1]木块静止在水中时漂浮,浮力等于重力,为
根据压力差法可知,木块受到的浮力等于木块上下表面受到水的压力差,则木块下表面受到水的压力为
[2]木块放入容器后,水对容器的压力变化量等于木块的重力,则前后水对容器底部的压强变化量为
8. (2024·黑龙江齐齐哈尔)如图所示,有一个内外壁皆为圆柱形的平底容器,内装足够深的水。将一个
质地均匀的正方体物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计下(图中未画出弹簧测力计)。当物体的 体积浸入
水中时,弹簧测力计示数为7N;当物体的 体积浸入水中时,弹簧测力计示数为4N。现将物体从弹簧测
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力计上取下放入水中,则该物体静止时,所受到的浮力是______N,该物体的密度为______ 。
【答案】 ①. 9 ②.
【解析】
[1][2]设物体体积为 ,重力为 ,根据 和称重法 ,当物体的 体积浸入水中
时,弹簧测力计示数为7N,则有
①
当物体的 体积浸入水中时,弹簧测力计示数为4N,则有
②
联立①②,解得物体体积 ,重力 ,则该物体的密度为
所以则该物体静止时漂浮,浮力为
9.(2024·云南)(多选)一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体放在盛有4.2kg
水的薄壁(厚度不计)柱形容器内,容器底面积为300cm2,如图所示。打开阀门K,放出3kg的水后关闭
阀门( =1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是( )
A.圆柱体的密度为0.75×103kg/m3
B.放水前水面距容器底部的高度为l4cm
C.放水后水对容器底部的压力为21N
D.放水后水对容器底部的压强为600Pa
【答案】AD
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【解析】A.圆柱体的密度
故A正确;
B.放水前水的体积
圆柱体漂浮时受到的浮力
根据 得圆柱体排开水的体积
圆柱体浸没水中的体积和水的总体积
放水前水面距容器底部的高度为
故B错误;
D.圆柱浸没水中的高度
放水后水的质量
m =4.2kg-3kg=1.2kg
后
放水后水的体积
假设圆柱体已经沉底,则放水后水的高度为
所以放出3kg的水后圆柱体已经沉底,放水后水对容器底部的压强
故D正确;
C.放水后水对容器底部的压力
故C错误。
故选AD。
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考法 04 浮力相关实验
10.(2024·四川广安)物理兴趣小组的同学在“探究影响浮力大小的因素”过程中,经过讨论提出如下猜
想:
猜想1:浮力的大小与物体浸入的深度有关:
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关:
猜想3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据A、B、C三图,认为猜想1是正确的;同组的小果根据A、C、D三图,认为猜想1是错误
的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体
浸没在液体的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想2是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物
体的密度为 。( )
(3)为了验证猜想3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验
步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成“碗状”也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想3是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
【答案】 增大 ADE 见解析
【解析】(1)[1]根据A、C、D三图可知,物体浸入液体的深度不同,但测力计的示数相同,说明浮力大
小与物体浸没在液体的深度无关;根据A、B、C三图可知,物体浸入液体的体积不同,测力计的示数不
同,说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关,物体浸入液体体积越大,物体受到的浮力越大。
(2)[2]根据A、D、E三图可知,物体浸入液体的体积相同,但液体的密度不同,测力计的示数不同,说
明浮力大小与液体的密度有关。
[3]根据AC图可知
F =G−F=4N−2N=2N
浮
根据 可得
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因为物体浸没,所以
V=V =2×10−4m3
排
根据G=mg和 可得,物体的密度
(3)[4]根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体形状的关系,应控制物体排开液体的体积相同,而
实验中将另一薄铝片弯成碗状也放入该烧杯中,铝片漂浮在水面上,铝片排开液体的体积变大,所以小丽
的结论不可靠。
11.(2024·宁夏)如图所示,是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验;
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力为 N;
(2)将物体逐渐浸入水中,直至浸没,如图乙、丙、丁所示,记录弹簧测力计示数并分析数据可知:浮
力的大小与 有关;
(3)浸没后,继续缓慢地增大物体在水中的深度,同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度;下
图能正确反映物体所受浮力 和物体下表面深度h关系的图像是 ;(填序号)
A. B.
C. D.
(4)通过分析图中甲、丁、戊可知:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力
;
(5)某同学猜想浮力大小可能与物体的密度有关;请你自选实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜
想是否正确。
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【答案】 (1)2.1 (2)物体排开液体的体积 (3)D (4)越大 (5)见解析
【解析】(1)[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.1N,则物体的重力为2.1N。
(2)[2]观察乙、丙、丁图发现,在同种液体中,液体密度不变,物体逐渐浸入水中,排开液体的体积增
大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知,物体受到的浮力增大,所以浮力的大小与物体排开液体的体
积有关。
(3)[3]由于浮力的大小与物体排开液体的体积有关,物体浸入水中越深,排开液体体积越大,则物体下
表面深度越大,物体受到的浮力越大;当物体浸没在水中,排开液体的体积不变,则物体受到的浮力大小
不变,故随着物体下表面深度增大,物体受到的浮力先增大,后不变,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[4]分析图中甲、丁、戊发现,物体浸没在不同液体中,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,
液体密度越大,弹簧测力计示数越小,即物体受到的浮力越大,所以可得结论:当物体排开液体的体积一
定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
(5)[5]①取体积相同的铜块和铝块,用弹簧测力计分别测出它们的重力记为G、G;
1 2
②用弹簧测力计分别挂着它们浸没在水中,金属块不触底,读出弹簧测力计的示数记为F、F;
1 2
③分析比较 和 的大小,即可验证猜想。
知识点一 浮力
1. 浮力
(1)定义:浸在液体或气体中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。
(2)方向:竖直向上。
(3)浮力产生的原因:浸在液体或气体中的物体上下表面存在着一个向上的压力差,即
。
2. 探究浮力的大小跟哪些因素有关常考考向
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变排开液体的
体积;②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度;③探究浮力大小和
浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度。
(2)浮力的计算方法:F =G -F
浮 物 示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大。
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
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(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关。
(6)阿基米德原理的应用:①测固体密度:分别测出物体所受重力G和浸没在水中所受到的浮力F
,固体密度 ;
浮
②测液体密度:由如图a、c、e操作分别测得物体浸没在两种液体中所受到的浮力F 和F ,液体密
水 液
度 。
知识点二 阿基米德原理
1.阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式: ,其中 指的是液体的密度,单位是kg/m3; 指的是
排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积 ;液体密度 。
(5)“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中, ;物体部分浸入液体中, 。如图
所示。
知识点三 物体的浮沉条件及应用
1. 物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
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实
心
体
可停留液体中任意深 下沉过程的最终状
处于动态(运动状态改变), 上浮过程的最终状态
度 态
受非平衡力作用
处于静态,受平衡力作用
2. 浮力的应用
应用 原理 特点
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物
采用空心的办法, 的质量+船身质量。
增大排开水的体 轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论
积,增大轮船受到 轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于
轮船 的浮力 海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F =ρ gV 可
浮 液 排
知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所
以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F
浮
靠改变自身重力,
G。
浮
实现上浮和下沉
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积
潜水艇
逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
F =ρ gV 可知,G=ρ gV+G ,当F >G,气球(飞
浮 空气 排 气 壳 浮
艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以
气球和飞艇靠充
放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;
入、排出密度较小
对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,
的气体来实现升降
气球和飞艇 球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加
热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
密度计在液体中呈 根据阿基米德原理F =ρ gV 可知,液体密度较大时,
浮 液 排
漂浮状态,所受浮 V 较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此
排
力大小不变,都等 密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
于它受到的重力
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密度计
3. 浮力的计算方法
方法 图示 公式 适用范围
已知物体的重力和物体浸
称重法 在液体中弹簧测力计的示
数
已知物体上、下表面所受
压力差法
的压力
任何物体(在计算时要统
公式法 一单位,清楚物体是浸没
还是部分浸入)
物体在液体中处于悬浮或
平衡法
漂浮时
1.【新情境】
“水下断崖”是指海洋中上层海水的密度高,下层海水的密度低的状态:潜艇在航行时如果遇到“水下断
崖”会急速“掉深”,带来不可预测的危险。有关这种现象,下列说法正确的是( )
A.潜艇从高密度海水驶入低密度海水区域时浮力不变
B.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉
C.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入高密度海水区域时会急速上浮
D.遇到“水下断崖”时,为尽快脱险,需要向潜水艇的水舱内供气排水以增大潜艇浮力
【答案】B
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【详解】ABC.根据“海中断崖”现象可知,海水上层密度大、下层密度小,由F =ρ V g可知,潜艇
浮 液 排
受到的浮力减小,因此“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉,故AC错误,
B正确;
D.向潜艇内的水舱供气的目的是减小潜艇的重力,而不能改变潜艇所受浮力,当重力小于浮力时,潜艇
上浮,故D错误。
故选B。
2.【新考法】回归教材
下列说法中正确的是( )
A.图甲中,同一艘轮船从长江驶入大海,浮力变大
B.图乙中,热气球上升时充入的是密度比空气大的气体
C.图丙中,把易拉罐插入装满水的杯中,可说明物体浸没在水中越深,所受的浮力越大
D.图丁中,同一密度计在两种液体中所受浮力 ,两种液体的密度
【答案】D
【详解】A.图甲中,同一艘轮船从长江驶入大海,处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,
故A错误;
B.热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B错误;
C.图丙中,将空饮料罐慢慢向下按,饮料罐浸没前,排开水的体积越来越大,由公式F =ρ gV 可知,
浮 液 排
在水的密度一定时,饮料罐受到的浮力越来越大,所以向下按的力越来越大;当空饮料罐浸没后,浸没在
水中越深,但排开水的体积不变,其受到的浮力不变,故C错误;
D.图丁中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮
力关系为Fa=Fa,由图可知V <V ,由F =ρ gV 可得,两种液体的密度ρ>ρ,故D正确。
排a 排b 浮 液 排 a b
故选D。
3.如图所示,体积相同的甲、乙两个小球,分别放在两个相同的容器中处于静止状态,此时容器中液体
深度不同,但液体对容器底部的压强相同,则( )
A.甲球的密度大于乙球的密度
B.甲、乙两球受到的浮力相等
C.甲球的质量小于乙球的质量
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D.甲球容器对桌面压强较大
【答案】A
【详解】A.由题图可知,右边容器的液体深度大于左边容器的液体深度,且液体对容器底部的压强相同,
根据p=ρgh可知,左容器的液体密度大于右容器的液体密度;由题图可知,甲球在左容器液体中悬浮,乙
球在右容器中漂浮,根据物体浮沉条件可知,甲球的密度等于左容器液体的密度,乙球的密度小于右容器
的液体密度;所以,甲球的密度大于乙球的密度。故A符合题意;
BC.由于甲球的密度大于乙球的密度,且两球的体积相同,根据 可知,甲球的质量大于乙球的质量,
根据G=mg可知,甲球的重力大于乙球的重力;甲球在左容器液体中悬浮,乙球在右容器中漂浮,根据物
体浮沉条件可知,甲球在左容器的液体中受到的浮力等于甲球的重力,乙球在右容器液体中受到的浮力等
于乙球的重力,所以,甲球在左容器的液体中受到的浮力大于乙球在右容器液体中受到的浮力,故BC不
符合题意;
D.假设左容器的液体深度为 ,右容器的液体深度为 ,液体对容器底部的压强相同,根据p=ρgh可得
假设两球的体积都为V,容器的底面积为S,此时左容器中液体的体积为
左容器液体的质量为
右容器中的液体体积为
右容器中的液体质量为
所以,左容器的总重力为
右容器的总重力为
因为
又因为
则有
可知,左右容器的总重力相等,因为容器放置在水平桌面上,容器对桌面的压力等于容器的总重力,容器
相同,受力面积相等,根据 可知,两容器对桌面的压强相等,故D不符合题意。
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故选A。
4.在相同的溢水杯中分别盛满不同的液体,再放入两个完全相同的小球,如图所示。当小球静止时,甲、
乙两杯中溢出液体的重力分别是0.4N和0.5N,g取 ,下列说法中( )
①小球的质量是50g
②甲杯中小球受到的浮力小于0.4N
③甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯中液体对杯底的压强
④甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有①④正确 D.只有③④正确
【答案】C
【详解】①由乙图可知,小球处于漂浮的状态,小球的重力等于浮力,根据阿基米德原理,小球受到的浮
力等于排开液体的重力,所以小球的重力等于排开液体的重力,小球的质量是
故①正确;
②根据阿基米德原理,小球受到的浮力等于排开液体的重力,所以甲杯中小球受到的浮力等于0.4N,故②
错误;
③由甲乙两图可知,同一小球,密度不变,在甲中沉底说明甲中液体密度小于小球密度,在乙中漂浮说明
乙中液体密度大于小球密度,所以甲杯中液体密度小于乙中液体密度,相同的溢水杯说明两杯中液体的深
度相同,根据 可知,甲中液体对杯底的压强小于乙杯中液体对杯底的压强,故③错误;
④相同的溢水杯,相同的小球,它们的总重力相等,由题意可知,甲中液体的体积小于乙中液体的体积,
甲中液体的密度小于乙中液体的密度,根据 可知,甲中液体的质量小于乙中液体的质量,根据
可知,甲中液体的重力小于乙中液体的重力,且杯对桌面的压力等于溢水杯、小球和液体的总重力,
即甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力,故④正确。
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
5.【新情境】
将乒乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置1和位置2,跃出水面到位置3,最终在位置4静止,
如图所示。下列说法正确的是( )
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A.在位置1、2时处于悬浮状态,乒乓球受到的浮力等于自身重力
B.从位置1到位置4的过程中,乒乓球受到的浮力逐渐变小
C.从位置4到位置3,乒乓球做减速运动
D.从位置1到位置4,烧杯中的液面不变
【答案】C
【详解】A.球在位置1、2时没有处于静止状态,还处于上升的状态,不处于悬浮状态,浮力大于自身重
力,故A错误;
B.从位置1到位置4的过程中,球排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知浮力不变,故B错误;
C.从位置4到位置3,乒乓球排开水的体积变小,浮力变小,故做减速运动,故C正确;
D.从位置1到位置4,排开水的体积是变化的,则烧杯中液面必然有变化,故D错误;
故选C。
6.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉
底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.小球A的质量大于小球B的质量
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.小球A在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中的浮力
D.在甲液体中容器底对小球A的支持力大于对小球B的支持力
【答案】B
【详解】AB.在乙液体中,A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;
比较可知,A的密度小于B的密度,两个小球的体积相同,根据m=ρV,A的质量小于B的质量;A、B实
心小球在甲液体中均下沉,则甲液体的密度均小于两个小球的密度,乙液体的密度大于A的密度,所以甲
液体的密度小于乙液体的密度,故A错误,B正确;
C.由图可知,在甲液体中A球下沉,则G >F ,在乙液中A漂浮,G =F ,所以F <F ,故C
A 浮甲 A 浮乙 浮甲 浮乙
错误;
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D.由G=mg可知G <G ,由于A、B在甲液体中都沉底,由F =ρgV 可得,两球在甲液体中受到的浮力
A B 浮 排
相同,则根据G=F +F 可知,支持力F =G-F ,所以,F <F ,故D错误。
浮 支 支 浮 支A 支B
故选B。
7.【新考法】物理化学融合
(2024·江苏苏州·二模)检验人员在甲、乙、丙三支相同试管中分别盛放不同密度的硫酸铜溶液,在每支
试管内滴入一滴体积相同的同一病毒感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形,此时硫酸铜溶液
深度相同。则下列说法正确的是( )
A.检验者的血液密度和甲试管中硫酸铜溶液的密度相等
B.三试管中血液的浮力大小关系是:F =F >F
浮甲 浮乙 浮丙
C.丙试管硫酸铜溶液对试管底部的压强最大
D.丙试管对试管架底座的压力最大
【答案】B
【详解】A.检验者的血液在甲中漂浮,根据浮沉条件可知,检验者的血液密度小于甲试管中硫酸铜溶液
的密度,故A错误;
B.同一病毒感染者、体积相同的一滴血液的重力相同,甲中血液漂浮,浮力等于重力;乙中血液悬浮,
浮力等于重力;丙中血液沉底,浮力小于重力,所以
F =F >F
浮甲 浮乙 浮丙
故B正确;
C.根据浮沉条件,血液滴在乙中悬浮,则血液的密度与乙试管中硫酸铜溶液的密度相同;血液在丙中沉
底,则血液密度大于丙试管中硫酸铜溶液的密度,故可知硫酸铜溶液密度:ρ >ρ >ρ ,由图知液面相平,
甲 乙 丙
由公式p=ρgh可得,p >p >p ,故C错误;
甲 乙 丙
D.甲中液体的密度最大,由图知甲液体的体积最大,乙、丙液体的体积相同,由
G=mg=ρgV
知,甲中液体的重力最大,甲试管对试管架底座的压力最大,故D错误。
故选B。
8.如图所示,用一根细线 (质量和体积均不计)将A、B两个实心物体相连接并轻轻地放入水中,当两
物体保持静止时,正方体A的上表面恰好与水面齐平。已知正方体A的边长为10cm、重力为8N,球形物
体B的重力为7N。此时物体A受到的浮力为 N;物体B的体积为 m³。
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【答案】 10
【详解】[1]正方体A浸没在水中,排开水的体积等于正方体A的体积为
物体A受到的浮力为
[2]图中两物体保持静止,属于平衡状态受到的总重力与总浮力相等,即
解得,物体B受到的浮力为
物体B浸没体积等于其排开水的体积为
9.如图所示,两个底面积不同的轻质圆柱形容器内分别盛有不同液体A和B,已知两容器内液面等高,
且液体的质量相等。现将不同实心金属球甲、乙放入液体A、B中,松手后待其静止,两球均浸没在液体
中,且无液体溢出,此时A、B两液体对容器底部的压力大小相等,两容器对桌面的压力也相等,则:液
体A和B的密度关系: ;金属球受到的浮力关系: ;金属球的密度关
系: (均选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 小于 等于 小于
【详解】[1]两圆柱形容器的底面积S >S ,两容器内液面等高h =h ,由V=Sh可知液体体积V>V ,两液体
A B A B A B
的质量相等,由 可知两液体密度ρ <ρ 。
A B
[2]开始时液体的质量相等,液体对容器底的压力也相等,两实心球完全浸没在液体中,两液体对容器底部
压力相等,说明小球排开液体的重力也相等,由阿基米德原理知金属球受到的浮力相等,即F =F 。
浮甲 浮乙
[3]由于ρ <ρ ,由F =ρ gV 可知金属球的体积V >V ,由于两容器对桌面的压力相等,所以两容器的
A B 浮 液 排 甲 乙
总重力相同,由于轻质圆柱形容器的重力不计且液体质量相同,所以两金属球的质量相同,由 可知
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金属球的密度关系ρ <ρ 。
甲 乙
10.(2024·山西·中考真题)小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与
浸没在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
实验思路:
(1)选取体积相同、 不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较;
实验过程:
(2)按照实验思路依次进行如图所示的操作,从甲图中可知物体A所受的浮力为 N;观察乙
图可知物体B在水中受到的拉力为 N,并计算出物体B所受的浮力;
实验结论:
(3)分析实验数据,可得出初步结论: 。
【答案】 密度 1.2 2.8 浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度无关
【详解】(1)[1]根据控制变量法的思想,要想探究浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度是否有关,
应当选用体积相同,密度不同的物体A和B,然后浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较。
(2)[2]根据称重法,由甲图中可知物体A所受的浮力为
F =F-F=3N-1.8N=1.2N
浮A 1 2
[3]由乙图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N,因此物体B在水中受到的拉力为2.8N。
(3)[4]根据称重法,由乙图中可知物体B所受的浮力为
F =F-F=4N-2.8N=1.2N
浮B 3 4
因F =F ,可知体积相同而不同密度的物体A和B,浸没在水中时受到的浮力相同,可得出结论:浮
浮A 浮B
力的大小与浸没在液体中的物体的密度无关。
11.【新考法】学科实践
(2024·四川泸州·中考真题)钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具,其主要由鱼钩、铅坠、
浮漂(7颗相同浮子)构成,该钓具各部分参数如下表所示。假如垂钓时,浸没在水面下的浮子处于同一
竖直线上,漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上,为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响,即不
计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示,某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时,鱼饵的质量为
,体积为 ,沉到水底后未与塘底紧密接触,有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮
在水面上,且浮子处于理想状态。取 , ,则:
名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线
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质量m/kg 不计
体积 不计 不计
(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大?
(2)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力为多大?
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,浮子仍处于理想状态,水面下浸没的浮子有多少颗?
【答案】(1) ;(2) ;(3)3颗
【详解】解:(1)由 知道,4颗浮子受到的总浮力
(2)不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用,将水面下的四个浮子、铅坠、鱼饵、鱼钩作为一个整体
分析,其总重力与其所受总浮力及水平塘底对鱼饵的支持力平衡。则四个浮子的重力
鱼饵的重力
鱼钩的重力
铅坠的重力
铅坠所受浮力
鱼饵受到的浮力
故鱼饵受到的支持力为
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,假设有n颗浮子浸没在水中,根据物体浮沉条件可得,此
时,鱼钩、铅坠和浮漂整体受到的总浮力
鱼钩、铅坠和浮漂的重力为
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根据阿基米德原理可得,总浮力为
可得
解得n=3颗。
答:(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为 ;
(2)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力为 ;
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,水面下浸没的浮子有3颗。
考点四 密度的测量
考法 01 用天平和量筒测密度
1.(2024·江苏连云港)小明测量某种矿石样品的密度,天平平衡时右盘所加砝码及游码的位置如图甲所
示,图乙是矿石样品放入量筒前后的情况,由测量可得矿石样品的质量为 g,矿石样品的体积
为 ,所测矿石样品的密度为 。 该矿石的质量为 kg。
【答案】 27 10
【解析】[1]由图甲天平所示的游码的分度值为0.2g,游码读数为2g,可知,矿石的质量为砝码的质量加游
码所对应的刻度值
[2]由图乙量筒所示的分度值为1mL,前后两次读数分别为20mL和40mL,可知,
矿石样品的体积等于量筒内两次体积之差
[3]根据密度公式得矿石的密度
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[4]知道矿石的密度和体积,根据m=ρV得矿石的质量
2.(2024·山东临沂)2024年5月12日,临沂日报以《时光奔涌日日新沂蒙风光处处好》为题,报道了临
沂市全面推进乡村振兴的具体做法,其中采用原位生态净化槽净化农村生活污水是乡村生态振兴的有效措
施.小明想知道经过净化槽净化后的水的密度,他进行了如下测量。
(1)将一台能正常使用的托盘天平放在水平桌面上,指针的位置如图甲所示,向左调节平衡螺母,但始
终未能将天平调平衡,原因是 。
(2)将天平调平衡后,先测空烧杯的质量.天平平衡时,右盘中的砝码和称量标尺上游码的位置如图乙
所示,则空烧杯的质量为 g。
(3)将适量的净化后的水倒入烧杯中,并通过烧杯上的刻度直接读出水的体积为50mL,然后用天平测出
烧杯和水的总质量为78.2g,则净化后的水的密度为 。此测量值误差太大,主要原因是
。
(4)将烧杯中的水全部倒入量筒中,如图丙所示,则水的体积为 mL。利用这一数据计算出净化
后的水的密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。
【答案】 游码未移到称量标尺左端的零刻度线上 32.6 0.912 用烧杯测量净化后的水的
体积误差太大 45 大于
【解析】(1)[1]在调节天平平衡时,应先将游码移至标尺的零刻线处,再调节平衡螺母;如图甲所示,
指针偏向分度盘的右侧,说明左侧高,应向左调节平衡螺母;但始终未能将天平调平衡,说明天平的横梁
已经不平衡了,即游码未移到称量标尺左端的零刻度线上。
(2)[2]空烧杯的质量
m=20g+10g+2.6g=32.6g
1
(3)[3]水的质量
m=m −m=78.2g−32.6g=45.6g
2 1
则水的密度
[4]由于将烧杯中的水倒入量筒中,由于烧杯壁粘水而使量筒中的体积偏小,用烧杯测量净化后的水的体
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积误差太大,故测量值误差太大。
(4)[5]由丙图知,量筒的分度值为1mL,水的体积为45mL。
[6]由于将烧杯中的水倒入量筒中时,烧杯壁粘水而使量筒中水的体积偏小,故在质量一定时,体积偏
小,则密度偏大,所以计算出净化后的水的密度大于其真实值。
考法 02 利用液体压强测液体密度
2.(2024·四川宜宾·中考真题)某兴趣小组利用如图所示器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,
发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是 (填写正确选项前的
字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出
B.向U形管中继续盛装液体
C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(3)通过比较图中 两个实验,是为了探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是
法,依据得出的结论,拦河大坝要做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(4)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差
为 Pa;( ,g取 )
(5)利用如下图甲的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔
(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图乙,当在A中盛水,
测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体
密度 。( )
【答案】 C 高度差 乙、丙 控制变量 上窄下宽 800
【详解】(1)[1]实验前,将金属盒的橡皮管装在U形管的一侧后,如果右侧液面高,左侧液面低,说明
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U形管两边液面上方压强不同,则应将橡皮管取下,重新安装,使两边液面相平,这样的话,U形管中两
管上方的气体压强就是相等的,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)[2]压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小,U形管两侧液面高度差
越大,橡皮膜受到的压强越大,使用了转换法。
(3)[3][4]为了探究液体的压强与液体深度的关系,需要控制液体的密度相同,橡皮膜所处的深度不同,
因此需要比较乙、丙两次实验,使用了控制变量法。
[5]由乙、丙两图可知,同一液体中,深度越深,压强越大,为了使拦河坝能承受更大的水压,应把拦河坝
设计成上窄下宽的形状。
(4)[6]橡皮管内气体的压强与大气压之差为
(5)[7]C处橡皮膜形状刚好不改变,则容器两侧压强相等,故
则
考法 03 利用浮力测密度
3. (2024·吉林)小明同学在学校复习了“测量盐水的密度”实验,步骤如下:
(1)将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘中线的右侧,向
_____________调节平衡螺母,使天平横梁平衡;
(2)先用调好的天平测出烧杯和盐水的总质量为53.8g。然后将烧杯中部分盐水倒入空量筒中,如图甲所
示,则倒出盐水的体积为_____________ 。再用天平测量烧杯和剩余盐水的总质量,当天平横梁平衡
时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,则盐水的密度为_____________ ;
(3)小明同学回家后经过思考,发现利用家中现有器材也能测出盐水的密度。已知空柱形容器外部底面
积为 ,水的密度为 ,g取10N/kg。步骤如下:
①将金属片固定在空柱形容器底部,测出金属片和柱形容器总质量为100g。将它们放入水中,稳定后处于
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竖直漂浮状态,如图丙所示,则此时金属片和柱形容器排开水的总体积为_____________ 。测出此时
柱形容器露出水面的高度为5cm;
②将金属片和柱形容器从水中取出并擦干,再将它们放入在家配制的盐水中,稳定后处于竖直漂浮状态,
如图丁所示,测出此时柱形容器露出液面高度为5.8cm;
③根据以上信息,可以求出在家配制盐水的密度为_____________ 。
【答案】 ①. 左 ②. 20 ③. 1.1 ④. 100 ⑤. 1.09
【解析】
(1)[1]天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针指在分度盘中线的右侧,说明天
平的右端质量较大,则应向左调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
(2)[2]由图甲得,量筒的分度值为1mL,示数为20mL,则倒出盐水的体积为
[3]由图乙得,剩余的烧杯和剩余盐水的总质量为
量筒中盐水的质量为
盐水的密度为
(3)[4][5]小明同学回家后经过思考,发现利用家中现有器材也能测出盐水的密度。已知空柱形容器外部
底面积为 ,水的密度为 ,g取10N/kg。步骤如下:
①由图得,金属片和柱形容器漂浮在水面上,则金属片和柱形容器受到的浮力金属片和柱形容器的重力,
由 与 得,金属片和柱形容器排开水的质量等于金属片和柱形容器的质量,为
100g,由 得,此时金属片和柱形容器排开水的总体积为
②依题意得,金属片和柱形容器排开水的总体积比金属金属片和柱形容器排开盐水的总体积多
金属金属片和柱形容器排开盐水的总体积
将金属片和柱形容器从水中取出并擦干,再将它们放入在家配制的盐水中,稳定后处于竖直漂浮状态,如
图丁所示,漂浮在盐水表面上,则金属片和柱形容器受到的浮力金属片和柱形容器的重力,由
与 得,金属片和柱形容器排开盐水的质量等于金属片和柱形容器的质量,金属
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片和柱形容器受到测出此时柱形容器露出液面高度为5.8cm;由 得,金属片和柱形容器排开盐水的
质量
在家配制盐水 的密度为
知识点一 密度的测量
1. 测量盐水的密度
实验原理
实验器材 天平、量筒、烧杯、盐水
实验步骤 (1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)将适量的盐水倒入烧杯中,用天平测出盐水和烧杯的总质量m(如图甲所示);
1
(3)将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,读出量筒中盐水的体积V(如图乙所示);
(4)用天平测出烧杯和剩余盐水的质量m(如图丙所示);
2
(5)盐水的密度为 。
2. 测量小石块的密度
实验原理
实验器材 天平、量筒、细线、水、小石块
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实验步骤
(1)将天平放在水平桌面上,调节天平平衡;
(2)用天平测出小石块的质量m(如图甲所示);
(3)在量筒中倒入适量的水,读出水的体积V(如图乙所示);
1
(4)将小石块用细线拴住浸没在量筒内的水中,读出小石块和水的总体积V(如图丙所
2
示);
(5)待测固体的密度为 。
3. 利用液体压强测液体密度
用下图所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮
膜刚好变平,测量了以下物理量:右侧待测液体到橡皮膜中心的深度 ,左侧水到橡皮膜中心的深度 ,
则待测液体密度的推导过程及表达式: , 。
4. 利用浮力测密度
(1)利用弹簧测力计和已知密度的液体测密度
(1)甲乙操作测固体的密度
利用甲图求固体质量:
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利用甲、乙两图求固体体积:
固体的密度:
(2)甲、乙、丙操作测液体的密度
排 开 液 体 的 体 积 相 等 , , , ,
,得 。
(2)利用简易密度计测密度
用一根圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。调节吸管内配重使吸管成
功在水中处于竖直漂浮状态(图甲),接下来他们用笔在吸管与水面接触处做标记,量出该处到吸管底部
的距离 。吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度 。
密度计漂浮在液体中,所受浮力等于本身受到的重力,即 。 ,
。
1.(2024·重庆·中考真题)“混放是垃圾,分类是资源”,垃圾分类收集逐渐成为市民的好习惯。小吴同
学在家里收集到一个废旧水龙头,同学们想通过测量密度知道它是由什么材料制成的。
(1)小吴将天平放在水平桌面上,游码移到零刻度线,发现天平的左盘较高,应将平衡螺母向
调节,直至指针对准分度盘的 刻度线。将水龙头放在天平左盘,向右盘加减砝码并移动游码,天
平平衡时如图甲所示,测得水龙头质量为 g;然后用溢水杯、水、小烧杯、细线和天平测出水龙
头的体积并算出密度;
(2)小欣提出用弹簧测力计测量密度更方便。她先用弹簧测力计测出水龙头的重力;然后将水龙头浸没
在水中静止,发现弹簧测力计的示数减小了2小格,这是因为水龙头受到竖直向 的浮力,此时弹
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簧测力计的示数如图乙所示为 N;小欣计算出水龙头的密度是 ;
(3)同学们对实验进行交流评估,认为 同学测得的密度误差较大,主要原因是 。
【答案】 左 中央 181.4 上 1.4 4.5 小欣 见解析
【详解】(1)[1][2]天平的左盘较高,说明天平右端下沉,应将平衡螺母向左调节,直至指针对准分度盘
的中央刻度线。
[3]由图甲可知,游码的分度值为0.2g,游码的示数为1.4g,则测得水龙头质量为
(2)[4]将水龙头浸没在水中静止,水龙头会受到水的浮力,方向竖直向上。
[5]由图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.4N。
[6]由题意可知,水龙头放入水中后弹簧测力计的示数减小了2小格,则水龙头的重力为1.8N,水龙头的质
量为
根据称重法测浮力可知,水龙头受到的浮力为
根据阿基米德原理可知,水龙头的体积等于其排开水的体积,为
水龙头的密度为
(3)[7][8]在进行实验测量时,仪器越精确,读出的数据越准确,最终的实验结果误差越小。根据两位同
学的测量仪器可知,天平的读数比弹簧测力计的读数更准确,即小欣同学根据弹簧测力计的示数得出的水
龙头的质量和体积误差较大,因此小欣同学测得的密度误差较大。
2.(2024·湖北·中考真题)小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,
于是进行了如下实验操作:
如图甲,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数 ;
如图乙,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数 ;
如图丙,将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的示数 。
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(1)空瓶漂浮时浮力 重力,沉底后浮力 重力;(填“>”“<”或“=”)
(2) mL,空瓶材质所占的体积为 mL;
(3)空瓶材质的密度为 。(水的密度 )
【答案】 = < 74 4
【详解】(1)[1][2] 根据物体的浮沉条件,空瓶漂浮时浮力等于重力,沉底后浮力小于重力。
(2)[3][4] 如图丙,量筒分度值为 ,则将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的
示数 。则空瓶材质所占的体积为
(5)[5] 空瓶漂浮时浮力等于重力,则空瓶重力为
则空瓶材质的密度为
3.如图所示小明进行了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,用调节好的弹簧测力计测出合金块在空气中的重力为 N;
(2)对比图A、B、C可以得出:浮力的大小与排开液体的 有关;对比图A、D、E可以得出:浮力的
大小与 有关;
(3)图E中盐水的密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
【答案】(1)4.8
(2) 体积 液体的密度
(3)
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【详解】(1)如图A所示,弹簧测力计分度值为0.2N,示数为4.8N,则合金块在空气中的重力为4.8N。
(2)[1]对比图A、B、C,物体排开液体的体积不同,则测力计示数不同,则浮力不同,说明浮力的大小
与排开液体的体积有关。
[2]对比图A、D、E,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,则测力计示数不同,则浮力不同,说明
浮力的大小与液体的密度有关。
(3)由A、D可知,合金块浸没在水中受到的浮力为
则合金块的体积为
由A、E可知,合金块浸没在盐水中受到的浮力为
则图E中盐水的密度为
4.小明利用一个小圆柱形塑料桶、一把刻度尺和几枚硬币,借助水来测量某些物体的密度.(g取10N/
kg,ρ =1×103kg/m³)
水
(1)测酱油的密度,步骤:
①将几枚硬币放入小圆柱形塑料桶内,目的是使塑料桶和硬币整体的重心 。用刻度尺测出桶的
高度为L= cm(如图甲);
②将桶口向上放入水中使其竖直漂浮,测出桶口露出水面的高度为h=8.50cm(如图乙);
1
③将桶捞出擦干并放入酱油中使其竖直漂浮,测出桶口露出酱油面的高度为h=10.00cm(如图丙);则酱
2
油的密度为 kg/m³。
(2)测项链的密度,在(1)的基础上,又进行了如下操作:
④将项链放入桶中,将桶口向上放入水中使其竖直漂浮,测出桶口露出水面的高度为h=4.00cm(如图
3
丁);
⑤将项链取出粘在桶底(粘胶的体积和质量忽略不计),将桶和项链一起放入水中使其竖直漂浮,测出桶
口露出水面的高度为h=4.25cm(如图戊);则项链的密度为 kg/m3。
4
【答案】(1) 降低 20.00 1.15×103
(2)18×103
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【解析】(1)[1]将几枚硬币放入小圆柱形塑料桶内,目的是使塑料桶和硬币整体的重心降低,能使铝筒
竖直漂浮在液体中。
[2]由图甲可知此刻度尺的分度值为1mm,所以,桶的高度为L=20.00cm。
[3]塑料桶底面积是S,当把塑料桶放入水中,塑料桶在水中漂浮,塑料桶受到水的浮力为
F =ρ gV =ρ gS(L-h)
浮水 水 排 水 1
当把塑料桶放入酱油中,塑料桶在酱油中漂浮,塑料桶受到酱油的浮力为
F =ρ gV' =ρ gS(L-h)
浮酱油 酱油 排 酱油 2
塑料桶受到的浮力都等于重力,所以
ρ gS(L-h)=ρ gS(L-h)
水 1 酱油 2
酱油密度为
(2)对于漂浮的物体增加的浮力等于增加的重力,由乙丁两图比较可得,项链的重力
G=ΔF =ρ gΔV =ρ gS(h﹣h)
浮水 水 排 水 1 3
项链的质量为
由丁戊两图可得,漂浮的物体重力相等,受到的浮力也相等,故有
ρ gS(L﹣h)=ρ g[S(L﹣h)+V]
水 3 水 4
解得,项链的体积为
V=S(h﹣h)
4 3
项链的密度为
5.小融通过以下实验探究“阿基米德原理”,选用了以下实验器材:弹簧测力计、小吊桶、小石块、圆
柱体、溢水杯、细线、小烧杯、铁架台、水。他们操作过程如图1中a、b、c、d所示。
(1)由图a得,石块的重力为 N;如图1所示将石块逐渐放入装满水的溢水杯中(石块没有与杯底接
触),溢水杯对铁架台底座的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)当小石块浸没在溢水杯中,溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数如图c所示,把小烧杯中的水
全部倒入小吊桶中,此时弹簧测力计的示数如图d所示,则排开的水的重力 为 N;并计算出小石
块的密度为 ;
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(3)小融在完成d步骤后保持器材状态继续实验,把弹簧测力计拆下,把小石块放入装有水的小吊桶中(水
不溢出),然后把小吊桶放入溢水杯,发现小吊桶处于漂浮状态,溢水杯中水溢出,这个过程排出的水重
为 N(忽略小石块所附带的水);
(4)一旁的小渝灵机一动,设计出了如图2所示的测量圆柱体密度的方案,步骤如下:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中:
②将圆柱体浸没在水中,测得烧杯中水的体积为10mL,则圆柱体的体积为 mL;
③将烧杯中10mL水倒掉,从水中取出圆柱体;
④将圆柱体放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为27mL;则圆柱体的密度是
,在实验步骤③和④中,将圆柱体从水中取出后(表面沾水)直接放入小空筒,测出的圆柱体密度将
(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 2.8 不变
(2) 1.4
(3)3
(4) 10 不变
【详解】(1)[1]由图a得,弹簧测力计的示数为2.8N,即石块的重力为2.8N。
[2]将石块逐渐放入装满水的溢水杯中,石块下降的过程,水在不断溢出,溢出水的重力等于石块受到的浮
力,即溢出水的重力和增加的压力相同,故溢水杯对铁架台底座的压力不变,压强不变。
(2)[1]由图c可知,弹簧测力计的示数为1.6N,由图d可知,弹簧测力计的示数为3N,则排开的水的重
力为
[2]小石块完全浸没在水中,故小石块的体积为
小石块的质量为
小石块的密度为
(3)把小石块放入装有水的小吊桶中(水不溢出),然后把小吊桶放入溢水杯,发现小吊桶处于漂浮状
态,由沉浮条件可知,浮力等于重力,由阿基米德原理可知,浮力等于排开水的重力,溢水杯中水溢出,
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所以溢出水的重力等于石块和小桶的重力,由图b可知,石块和小桶的重力为3N,所以溢出水的重力等于
3N。
(4)[1]圆柱体浸没在装满水的溢水杯中,体积等于溢出水的体积,溢出水的体积为10mL,故则圆柱体的
体积为10mL。
[2]小空筒仍漂浮在水面,浮力等于重力,此时溢出水的重力即为圆柱体所受的浮力,即圆柱体的重力,则
有
则圆柱体的密度为
[3]若在实验步骤③和④中,圆柱体带走一部分水会降低杯中水面高度,再随圆柱体进入小桶中,增加小桶
受到的浮力,水的密度不变,圆柱体沾的水使浮力的增加量等于其重力,所以对排开水的体积没有影响,
故计算得出圆柱体的密度不变。
6.在“探究液体内部压强”实验中
(1)压强计是通过 来反映压强大小的。使用压强计前应检查装置是否漏气,如果使用前发现U形管中
两侧液面已有高度差(如图1),接下来的操作是 (选填字母);
A.拆除胶管重新安装 B.直接从右管中倒出适量液体
(2)正确操作后,分析图2实验现象,可得:同种液体中,液体压强随深度增加而 ;
(3)保持图2乙中探头的位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,发现U形管两侧液面的高度差变大了,于
是小明得出“在同一深度,液体密度越大,其内部压强越大”的结论。他的操作是否合理?
(选填“合理”或“不合理”),原因是 。
(4)用图3装置测量某液体密度,在左侧加入适量水,往右侧倒入待测液体,直到隔板中的橡皮膜恢复原状,
测出图中所示物理量。请选用图中适当的物理量,写出待测液体密度的表达式∶ 。
【答案】(1) U形管两边液面的高度差 A
(2)增大
(3) 不合理 深度没有与甲保持一致
(4)
【详解】(1)[1]U形管压强计的原理是通过U形管两边液面的高度差来反映压强大小的。
[2]U形管压强计在使用前发现U形管中两边液面已有高度差,说明内外气压不一致,这时必须进行拆除胶
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管重新组装,使U形管两边压强一直,两边液面相平。
故选A。
(2)图2实验中,保持探头的方向和液体的密度不变,改变的是探头在液体中的深度,发现探头在液体中
所处的深度越大,U形管内液面的高度差越大,故可得:同种液体中,液体压强随深度增加而增大。
(3)[1][2]他的操作是不合理的,因为保持图2乙中探头的位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,探头
在液体中的深度变深了,没有控制前后两次实验时探头深度相同。
(4)用图3装置测量某液体密度,在左侧加入适量的水,往右侧倒入待测液体,直到隔板中的橡皮膜相平,
此时在橡皮膜处左右两侧液体的压强相等,由图中数据,根据液体压强公式可得
ρ gh=ρgh
水 2 3
则待测液体密度的表达式为
7.小张利用U形管压强计探究液体压强与哪些因素有关。
(1)如图甲所示,从结构上来看,U形管压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)压强计是通过观察U形管中液面的 来反映液体压强的大小;已知 ,为使实验现象
更明显,压强计U形管中的液体最好用 (选填“水”或“水银”);
(3)通过图乙、图丙所示的两次实验得出:同种液体,同一深度,液体内部向各个方向的压强 ;
通过图乙、图丁所示的两次实验得出:在同种液体中,液体压强随着深度的增加而增大,因此拦河大坝要
做成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(4)小张在图丁所示的实验中保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,他发现U形管两边液面的高
度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大压强越大”的结论。他的结论是不可靠的,原因是
。
(5)小张自制了如图戊所示的实验装置,A侧下部蒙有一层张紧的橡皮膜。向A侧加水,观察到橡皮膜向下
凸起:再向B中加入密度未知的液体,直到橡皮膜变平整。分别测出A侧中水的深度为 ,橡皮膜到B底
部的距离为 ,B侧中未知液体的深度为 。则未知液体密度 (用测得量的符号和 表
示)。
【答案】(1)不是
(2) 高度差 水
(3) 相等 上窄下宽
(4)没有控制液体的深度不变
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(5)
【详解】(1)连通器一端与压强计的探头连接后,一端被封闭,不符合“上端开口,底部连通”这一特
点,因此不是连通器。
(2)[1]U形压强计是通过观察U形管中液面的高度差来反映液体压强的大小,U形管中液面的高度差越
大,说明液体压强较大。
[2]为了使实验现象更明显,我们需要选择一种在受到相同压强时能产生更大高度差的液体。由于水银的密
度远大于水,因此在受到相同压强时,水的高度差会更大,使得实验现象更为明显。所以,压强计U形管
中的液体最好用水。
(3)[1]如图乙、丙所示,保持金属盒在水中的深度不变,改变它的方向,液面高度差相等,由转换法可
以初步得出结论:在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强都相等。
[2]由图乙和图丁可知,图丁中探头的深度较大,液体压强较大,同种液体中,液体压强随液体深度的增加
而增大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状。
(4)研究液体压强与密度的关系,根据控制变量法可知,要控制液体的深度相同;保持丁图中探头的位
置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,密度增大的同时,液体深度也增大了,没有控制液体的深度不变,
所以他的结论是不可靠的。
(5)橡皮膜水平时,受到水和未知液体的压强相等;此时橡皮膜距离水面和未知液体液面的深度分别为
h、h-h,由p=ρgh可得
1 3 2
ρg(h-h)=ρ gh
3 2 水 1
解得
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