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2023年新课标下中考物理一轮单元复习讲练考(全国通用)
第十单元 浮力
专题29 浮力单元对点难题训练
考点1:浮力
1. (2022北京)小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有关”的观点是错误的,
他利用符合实验要求的弹簧测力计、刻度尺、烧杯、水和金属块等器材进行实验。
(1) 以下是他的部分实验步骤,请帮他补充完整。
①将金属块悬挂在弹簧测力计下,测量金属块受到的重力G并记录;
②在烧杯中装入适量的水,_______,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h
1
并记录;
③__________,静止时记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h并记录;
2
④用公式__________计算金属块所受浮力 、 并记录。
(2) 由水的深度变化时, _______ (选填“=”或“≠”),就可以证明这种观点是错误的。
【答案】 (1)将金属块浸没在水中且不接触烧杯 向烧杯中加水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯
(2)=
【解析】(1)为探究浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度关系,步骤②③中金属块都应浸没在
水中,只是前后两次浸没在水中的深度不同,所以步骤②在烧杯中装入适量的水,将金属块浸没在水中且
不接触烧杯,记录弹簧测力计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h,根据称重法可知,此时浮力为
1 1
步骤③向烧杯中加水,将金属块浸没在水中且不接触烧杯,改变金属块浸没在水中的深度,记录弹簧测力
计的示数F,用刻度尺测量烧杯中水的深度h,根据称重法可知,此时浮力为
2 2
(2)由 可知,金属块浸没在水中的不同深度时,金属块受到的浮力相同,说明浸没在水中的
物体所受的浮力大小与水的深度无关,故可证明题干中“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的深度有
关”的观点是错误的。
2. (2022苏州)兴趣小组探究影响浮力大小的因素。(1)提出如下猜想
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体浸在液体中的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
小组为验证上述猜想,用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等,按图
甲步骤进行实验:
①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块;
②根据图A、B、C的测量结果,小明认为猜想1是正确的,小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是
___________;
③小华为了证明自己的想法,利用上述器材设计实验D,根据A、B、D的测量结果,可得:浮力大小与物
体浸在液体中的深度无关,请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图;___________
④兴趣小组进一步研究得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关:
⑤根据A、C、E的结果,得出浮力大小还与___________有关。
(2)小华把4个磁力块组合成下图,她还能探究浮力大小与___________的关系。
(3)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系,设计了如下实验:取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙(杯壁厚度和杯的质量不计),甲杯中装入50g水,乙杯中装入100g
水,然后将乙杯放入甲杯中,发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为___________N;这个实验
说明,液体___________(能/不能)产生比自身重力大的浮力。(g取10N/kg)
【答案】 (1)未控制物体浸在液体中的体积相同 液体的密度 (2)物体形状
(3)1 能
【解析】(1)②由图A、B、C可知,液体的密度相同,排开液体的体积和深度都不同,没有控制物体浸
在液体中的体积相同,不能得到浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。
③为了研究浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,控制物体浸在液体中的体积相同,图B中物体被竖直
吊起,排开液体的体积等于物体体积的一半,图D中可以将物体水平吊起,让物体的一半浸入液体中,这
样可以保持物体排开液体的体积相同,浸入液体的深度不同,如图所示:
⑤由图A、C、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可
知浮力大小不同,可以得到浮力大小与液体的密度有关。
(2)把4个磁力块进行不同的组合,可以改变物体的形状,将它们全部浸没在同一液体中,排开液体的体
积相同,改变物体的形状,可以探究浮力大小与物体形状的关系。
(3)乙杯处于漂浮状态,所以甲杯中水产生的浮力F =G =m g=0.1kg×10N/kg=1N
浮 乙 乙
甲杯中液体的重力
G =m g=0.05kg×10N/kg=0.5N
甲 甲
因为
G 20cm
2 A
故弹簧不再发生变化时,A不会浸没,因此弹簧不再发生变化时,溢水杯中的到达溢口,即当溢水杯最后
的水溢出后,弹簧测力计的示数不再发生变化,设此时A浸在水中的深度为Lcm,则A排开水的体积
V =100cm2×Lcm=100Lcm3
排1
此时A受到的浮力
F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×100L×10-6m3=LN
浮1 水 排1
此时弹簧对A的拉力
F=(20cm-Lcm-10cm)×1N/cm=(10cm-Lcm)×1N/cm=(10-L)N
2
由力的平衡条件有
F =G+F
浮1 2
LN=2N+(10-L)N
解得L=6,即弹簧测力计的示数不再发生变化时,A浸在水中的深度为6cm,此时溢水杯中水的体积
V =200cm2×20cm-100cm2×6cm=3400cm3
水2
溢水杯中水的重力
G =m g=ρ V g=1.0×103kg/m3×10N/kg×3400×10-6m3=34N
水2 水2 水 水2
因为溢水杯对水平桌面的压力大小等于溢水杯、水和A的重力之和,加水前后溢水杯的重力、A的重力均
没有发生变化,因此溢水杯对桌面压力的变化量
ΔF=G -G =34N-28N=6N
水2 水1
则溢水杯对桌面压强的变化量答:(1)A的重力为2N;
(2)A的一半浸入水中时A所受的浮力为4N;
(3)A的密度为0.25×103kg/m3;
(4)A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化,溢水杯对桌面压强的变化量为300Pa。
7.(2021广西贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考
任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为
1.03×103kg/m3 , “奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D. “奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
【答案】 B
【解析】液体内部存在压强,同时液体对容器的底部和侧面有压强;压强的大小与液体密度和深度有关系,
深度越深,液体密度越大,压强越大;阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F =ρ gV
浮 液 排
, ρ 是液体的密度,V 使物体排开水的体积。
液 排
A D.“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,根据 p=ρgℎ 可知,密度不变,深度变深,故受到了压强变
大,A不符合题意;D不符合题意;
B C.根据 F =ρgV 可知,浸没后,物体的排开液体的体积不变,液体的密度不变,故浮力不变,B
浮 排
符合题意;C不符合题意。
考点3:浮沉条件及其浮力的应用
1. (2022黑龙江牡丹江)悬浮在水中的潜水艇上浮至漂浮的过程中,下列说法正确的是( )
A. 悬浮时,若要上浮需向水舱充水
B. 漂浮时,所受浮力等于重力
C. 上浮过程中,所受浮力逐渐变大
D. 上浮过程中,水对艇外底部压力不变
【答案】B
【解析】A.悬浮时,潜艇所受浮力等于重力,若要上浮需把水舱里的水挤出舱外,减小重力,使浮力大
于重力,故A错误;
B.漂浮时,潜水艇受力处于平衡状态,浮力等于重力,故B正确;C.潜艇上浮过程中,露出水面前,V 不变,根据F =ρ gV 可知,潜艇所受浮力不变,故C错误;
排 浮 液 排
D.上浮过程中,潜艇底部所处深度减小,根据p=ρgh可知,水对艇外底部压强减小,受力面积不变,水
对艇外底部压力减小,故D错误。故选B。
2. (2022北京)甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示,将它们浸没在水中释放,在其稳定
后,三个小球所受的浮力分别为 、 和 。下列判断正确的是( )
小球 甲 乙 丙
m/g 30 40 54
V/cm3 60 50 20
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由表格数据可知,甲球的密度为
乙球的密度为
丙球的密度为
由于甲球和乙球密度小于水的密度,所以甲球和乙球最终会漂浮在水面,甲球漂浮时,浮力为
乙球漂浮时,浮力为由于丙球密度大于水的密度,所以丙球最终会沉底,由 可知,浮力为
综上所述, ,故B正确,ACD错误。
故选B。
3. (2022广西贵港)如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,甲中有一小物块悬浮于水中,乙中有
一个小球漂浮在水面上,此时容器内水面高度相同。则下列说法正确的是( )
A. 两个容器对桌面的压强关系:p <p
甲 乙
B. 水对两个容器底部的压力关系:F >F
甲 乙
C. 如果向甲中加入酒精并搅拌均匀,小物块受到的浮力变小
D. 如果向乙中加入盐水并搅拌均匀,小球受到的浮力变大
【答案】C
【解析】A.甲容器对桌面的压力为
F =G +G +G
甲 水 杯 物块
乙容器对桌面的压力为
F =G +G +G
乙 水 杯 小球
物块悬浮,所以
F =G =G
物块浮 物块 物块排
小球漂浮,所以
F =G =G
小球浮 小球 小球排
因为容器内水面高度相同,且底面积相同,所以p =p ,故A错误;
甲 乙
B.由题意可知,水的密度ρ和深度h都相同,根据p=ρgh可得,水对两个容器底部的压强关系为p =p ,
甲 乙
根据F=pS可得,水对容器底部的压力关系为F =F ,故B错误;
甲 乙
C.物块悬浮在甲容器中,ρ =ρ ,如果向甲容器中加入酒精,则液体密度减小, 由
物块 水
F = pgV 可知,物块受到的浮力变小,故C正确;
浮 排
D.小球漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到
的浮力等于自身的重力,小球的重力没变,小球受到的浮力不变,故D错误。故选C。
4. (2022广西玉林)如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,可加(已知
)( )
A. 酒精 B. 植物油 C. 纯水 D. 浓盐水
【答案】D
【解析】A.向杯中加酒精,只能使杯内水的密度减小,使鸡蛋受到的浮力减小,不能使鸡蛋上浮,故 A
不符合题意;
B.向杯中加植物油,植物油不溶于水,不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,
故B不符合题意;
C.向杯内加水、不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,故C不符合题意;
D.向杯中加盐,盐溶解后,使水的密度增大,在鸡蛋排开水的体积不变的情况下,由 知道,
鸡蛋受到的浮力增大,当受到的浮力大于鸡蛋重时,鸡蛋将上浮,故D符合题意。
5. (2022齐齐哈尔)如图所示,将两个完全相同的木块分别放入盛有甲、乙两种不同液体的相同烧杯中,
木块静止时两容器中液面相平。以下说法正确的是( )
A. 木块在乙液体中排开液体的质量较大 B. 水块在甲、乙两种液体中所受浮力相同
C. 两木块下表面所受液体的压强不相同 D. 两烧杯底部所受液体的压强不相同
【答案】BD
【解析】AB.将两个完全相同的木块分别放入盛有甲、乙两种不同液体的相同烧杯中,均处于飘浮状态,
即平衡状态,故木块的所受重力与浮力大小相等;由阿基米德原理知排开液体的所受重力相等,根据
得,排开液体质量相等,故A错误;故B正确;
C.由两个完全相同的木块漂浮,故木块下表面所受液体的压强产生的压力与重力是一对平衡力重力和面积相同,两木块下表面所受液体的压强相同,故C错误;
D.木块在甲、乙两烧杯的浮力相等,所以
由图知
甲乙液体密度大小关系
根据 得,深度相同,密度不同,底部所受液体的压强不相同,故D正确。
故选BD。
6. (2022广西河池)把重为0.5N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于________(选
填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为________N。
【答案】 悬浮 0.5
【解析】鸡蛋完全浸没在水中,没有碰到容器底,在水中保持静止,所以处于悬浮状态;此时鸡蛋受到平
衡力的作用,鸡蛋受到的浮力等于鸡蛋的重力,即
7. (2022哈尔滨)将重3.8N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示,水对物体浮力大小是
______N。若实验前溢水杯未装满水,则溢出水的重力 _____(选填“大于”“小于”或“等于”)物体
受到的浮力。【答案】 1.2 小于
【解析】由图知,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为2.6N,则水对物体浮力大小
F =G-F=3.8N-2.6N=1.2N
浮
若实验前溢水杯未装满水,则排开的水没有全部溢出水杯,故溢出水的重力小于排开水的重力,根据阿基
米德原理可知浮力等于排开水的重力,所以溢出水的重力小于物体受到的浮力。
8. (2022甘肃金昌)2021年10月10日,“海斗一号”自主遥控无人潜水器再次刷新我国无人潜水器最
大下潜深度纪录。如图所示。若海水密度为1.05×103kg/m3,g=10N/kg,“海斗一号”在10800米处受到海
水的压强为 _____Pa。假设海水密度不随深度变化,潜水器在上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力
_____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 不变
【解析】“海斗一号”在10800米处受到海水的压强为
海水密度不随深度变化,潜水器在上浮且未浮出水面过程中,排开液体的体积不变,根据 可
知,受到海水的浮力不变。
9. (2022湖南益阳)我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器
时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如下图所示。该独木舟外形可看成一个长方体,它长 、宽 、高 ,质量为 ,g取 , 。求:
(1)当独木舟底部距离水面 时,底部受到的压强;
(2)独木舟空载时受到的浮力;
(3)独木舟能承载的最大货物的重量。
【答案】(1) ;(2) ;(3)
【解析】(1)当独木舟底部距离水面 时,底部受到的压强
(2)独木舟空载时漂浮在水面上,受到的浮力等于独木舟的重力,即
(3)当独木舟船舷刚好与水面相平时,所能承载的货物的重量最大,此时独木舟浸在水中的体积
此时独木舟受到的浮力
因为独木舟漂浮,则独木舟承载货物后的总重力
独木舟能承载的最大货物的重量
答:(1)当独木舟底部距离水面 时,底部受到的压强为 ;
(2)独木舟空载时受到的浮力为 ;(3)独木舟能承载的最大货物的重量为 。
10. (2022海南)“欢迎您到海南来,这里四季春常在”。海南为了提高琼州海峡通行效率,特别开通新
海港(海口) 徐闻港(广东)“小客车专班”,每日4个航次。两港口的跨海距离约20km,轮渡海上
航行时间约1.5h。( ,g取10N/kg)
(1)轮渡海上航行的平均速度约为多少km/h?(保留一位小数)
(2)一辆小客车上船后停在船舱水平面上,车的总质量为2000kg,车轮与水平面的总接触面积为 ,
它对船舱水平面的压强为多大?
(3)此小客车上船后,轮渡排开海水的体积增加了多少 ?
(4)若轮渡发动机以最大输出功率P工作时,动力推进器效率为 ,当轮渡以最大航速v行驶时,受到水
的阻力f为多大?(结果用含P、 、v的代数式表示)
【答案】(1)13.3km/h;(2) ;(3)2m3;(4)
【解析】(1)轮渡海上航行的平均速度
(2)小客车对水平面的压力
小客车对水平面的压强
(3)小客车上船后,轮渡保持漂浮状态,则所增加的浮力等于车的重力,则(4)轮渡受到水的阻力为
11.(2021四川绵阳)小文同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置。
装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是底面积0.4m2,高0.6m的长方体。考虑既充分利用太
阳能又节约用水,小文设计水箱储水量最少不少于 0.04m3,最大不超过0.16m3(图中未标注最大和最少水
位)。
力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,并根据受到的细绳拉力大小打开水泵开关向
水箱注水,或者断开水泵开关停止向水箱注水,水泵开关状态与细绳拉力大小的关系如表所示。
细绳拉力 F≥16N 16N>F>8N F≤8N
F
减小过程中 增大过程中
开关状态 打开 打开 断开 断开
已知控制棒重G=18N,密度 =1.5×103kg/m3。不计细绳质量与体积,计算储水量时控制棒排水体积忽略
不计,水的密度 =1.0×103kgρ/m3,g取10N/kg。小文完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常
0
工作。求: ρ
(1)水箱底受到水的最大压强;
(2)控制棒排开水的最小体积;
(3)控制棒的长度。
【答案】(1)水箱底受到水的最大压强为4000Pa;
(2)控制棒排开水的最小体积为2×10﹣4m3;
(3)控制棒的长度为0.45m。
【解析】(1)当水箱中储水量最大时水最深,由V=Sh可得,水箱中水的最大深度:h最大 = = =0.4m,
所以水箱底受到水的最大压强:
p最大 =
0
gh最大 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa;
(2)控ρ制棒悬挂在水箱中时,受到细绳拉力、浮力与其重力平衡,所以F+F浮 =G,
控制棒重力一定,当拉力最大为16N时,受到的浮力最小,
F浮最小 =G﹣F最大 =18N﹣16N=2N,
由F浮 = 液gV排 可得,控制棒排开水的最小体积:
ρ
V排最小 = = =2×10﹣4m3;
(3)水箱中水的最小深度:h最小 = = =0.1m,
水箱中最大水量和最小水量时水的高度差△h=h最大 ﹣h最小 =0.4m﹣0.1m=0.3m,
细绳拉力F最大时,F最大+F浮最小 =G,
细绳拉力F最小时,F最小+F浮最大 =G,
所以:F最小+F浮最大 =F最大+F浮最小 ,
即:F浮最大 ﹣F浮最小 =F最大 ﹣F最小 ,
所以:△F浮 =F最大 ﹣F最小 =16N﹣8N=8N,
由阿基米德原理可得:△F浮 =
0
g△V排 =
0
gS△h,
ρ ρ
=
所以控制棒的横截面积S=
= ×10﹣2m3,
由G=mg= Vg可得,控制棒的体积:
ρ
V= = =1.2×10﹣3m3,
所以控制棒的长度:L= = =0.45m
12. (2021黑牡鸡朝鲜族)如图甲所示,一边长为10cm的正方体物块漂浮于足够高、底面积为0.02m2的
盛有足量水的圆柱形容器中,有 体积露出水面,ρ = 1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
水
的
(1)该物块受到 浮力; (2)物块的密度。
【答案】(1)8N;(2)
【解析】(1)物体排开水的体积为
该物块受到的浮力
(2)因漂浮,故木块的重力为
木块的质量为
故木块的密度为