文档内容
h ，液体的密度相同，所以 ， 甲 乙 根据压强公式 可知， ，由题意知S >S ，且 ，则F >F ，故C 甲 乙 甲 乙 正确； D．根据压强公式 可知，由于柱体A、B的质量大小关系无法确定，故容器对地 面压力的大小也无法确定，故无法判断容器对地面的压强关系，故D错误。 二、填空题 5．（2023·上海静安·统考一模）某同学用比较坚韧的薄纸做成了一盏孔明灯，如图所 示，用棉花团蘸上酒精放在孔明灯底部的燃料盒内，点燃棉花团，过了一会儿，孔明灯凌空而起。为了揭秘其中的原因，该同学查阅资料后得知：（a）在空气中，物体受 到的浮力大于重力时，物体会升空；（b）孔明灯点燃后，排开外界空气的体积不变； （c）压强一定时，空气在部分温度下的密度见表。 空气温度（℃） 0 100 200 300 空气密度（千克 米 1.293 0.946 0.746 0.616 （1）分析比较表中空气温度、密度及相关条件，可归纳得出的初步结论是：在空气的 压强一定时，______； （2）根据上述信息并结合相关知识，分析孔明灯点燃前后，灯内空气的质量变化情 况，并说明孔明灯凌空而起的原因 ______； （3）为了使孔明灯更容易凌空而起，下列方法可行的是 ______。 A．减小燃料盒的质量 B．减小薄纸做成孔明灯的体积 【答案】 温度越高，密度越小 见解析 A 【解析】（1）[1]由（c）表可看出，空气温度升高时，空气密度变小，即在空气的压 强一定时，温度越高，密度越小。 （2）[2]孔明灯点燃前，灯内空气温度低，点燃后灯内空气的温度升高，由（1）可知 灯内空气的密度变小；根据（b）可知孔明灯的体积不变，灯内空气的体积不变，由 可知，孔明灯内空气的质量变小，孔明灯的总质量变小，根据 可知，孔 明灯的重力 变小；孔明灯点燃后，排开外界空气的体积不变，根据阿基米德原理可 知，孔明灯所受空气的浮力不变；当孔明灯所受浮力大于重力时，由（a）可知孔明灯 凌空而起。所以孔明灯凌空而起的原因是：孔明灯点燃后，灯内温度升高，空气密度 减小，灯内空气质量减小，孔明灯所受重力减小，浮力不变，当浮力大于重力时孔明 灯凌空而起。 （3）[3]孔明灯所受的浮力不变，重力减小更容易升空，所以根据阿基米德原理，灯的体积不能减小，而灯的质量减小可以减小灯所受重力，则A符合题意，B不符合题 意。 故选A。 6．（2023·上海徐汇·统考一模）如图所示，将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水 的桶中（饮料罐未浸没），桶中水不断溢出，此过程中手用力的大小将______，饮料 罐受到浮力的大小将______，水桶底部受到桶内水的压强将______。（以上均选 填“变大”“不变”或“变小”） 【答案】 变大 变大 不变 【解析】[1][2][3]将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中（饮料罐未浸没）， 桶中水不断溢出，饮料罐排开的液体的体积逐渐变大，根据 此过程中饮料罐受到的浮力将逐渐变大，饮料罐受力情况为 浮力大小逐渐变大，重力大小不变，故手用力的大小 将逐渐变大；桶底受到水的压 强大小和液体的深度有关，由于将空的饮料罐开口朝上，缓缓按入装满水的桶中，桶 中的水的深度不变，故根据 可知水桶底部受到桶内水的压强将不变。 7．（2023·上海虹口·一模）将圆柱体浸没在装满水的容器中，溢出5牛的水，它受到 的浮力为_______牛；若它下表面所处深度为0.1米，则下表面受到水的压强为 ________帕；增大圆柱体浸没的深度，它下表面受到压强的大小将________（选 填“变小”“不变”或“变大”）。 【答案】 5 1.0×103 变大 【解析】[1]根据阿基米得原理可知浸在液体中的物体所受的浮力等于排开液体所受的 重力，因此[2]当它下表面所处深度为0.1米，则下表面受到水的压强为 [3]根据液体压强的特点可知，当所处的深度越深时，液体压强会越大，所以圆柱体下 表面的压强会变大。 8．（2023·上海杨浦·统考一模）质量、高度均相同的甲、乙均匀圆柱体竖直放在水平 地面上，已知甲的体积小于乙的体积，则密度较大的是圆柱体______，对地面压强较 大的是圆柱体______；若将它们浸没在水中，受到浮力较大的是圆柱体______。（均 选填“甲”或“乙”） 【答案】 甲 甲 乙 【解析】[1]由题意知 ， ，由密度公式 可得， ，即甲的密 度大于乙的密度。 [2]由题意知 ， ，由体积公式 ，可知 ，所以 ；又因 为 ，所以甲、乙对地面的压力大小相同，根据 ，则 。 [3]若将它们浸没在水中，因为 ，则乙排开水的体积大于甲排开水的体积，即 ，根据浮力的计算公式 可得， 。 9．（2023·上海松江·统考一模）某油轮从密度较小的水域驶入密度较大的水域，油轮 受到的浮力大小将_________，其船身浸入水中的体积将_________。如图所示的液体 密度计，它的刻度值从上到下逐渐_________。（均选填“变大”“变小”或“不 变”）【答案】 不变 变小 变大 【解析】[1][2]油轮从海水密度较小的水域驶入密度较大的水域，始终处于漂浮状态， 油轮的重力不变，受到的浮力不变。由 可知，油轮排开水的体积变小。 [3]密度计在液体中处于漂浮状态，浸在液体体积越大，表明液体密度越小，对应的刻 度值越小，所以它的刻度值从上到下逐渐变大。 10．（2023·上海长宁·统考一模）重为5牛的金属块用弹簧测力计吊着浸没在水中，这 时弹簧测力计的示数为3牛，则该金属块受到的浮力是______牛；此时金属块受到液 体向上的压力比受到液体向下的压力______（选填“大”或“小”）。浮力的方向总 是______的。 【答案】 2 大 竖直向上 【解析】[1]重为5牛的金属块用弹簧测力计吊着浸没在水中，这时弹簧测力计的示数 为3牛，根据称重法测浮力，则该金属块受到的浮力是 F =G-F=5N-3N=2N 浮 [2][3]金属块浸没在水中，上下表面所处的深度不同，液体压强不同，液体深度越深， 压强越大，会产生一个向上的压强差，使得金属块受到液体向上的压力比受到液体向 下的压力大，金属块受到一个竖直向上的力，即为浮力。 11．（2023·上海闵行·统考一模）装有水的容器放置在水平地面上，如图（a）所示再 将重20牛的小球浸没在水中，如图（b）所示，已知小球受到大小为12牛、方向 ______的浮力，则细线对小球的拉力大小为______牛。比较图（a）、图（b）可知， 水对容器底部压力变化量为ΔF 、容器对水平地面压力变化量为ΔF ，则______的大 水 容 小为12牛（选填“ΔF ”、“ΔF ”或“ΔF 和ΔF ”）。 水 容 水 容【答案】 竖直向上 8 ΔF 容 【解析】[1]浮力的方向与重力的方向相反，是竖直向上的。 [2]由图（b）可知，小球重为20N，受到的浮力为12N，则细线对小球的拉力大小为 F =G-F =20N-12N=8N 拉 浮 [3]容器对桌面的压力变化量是由于小球受到的浮力引起的，所以容器对水平地面压力 的变化量ΔF 等于小球受到浮力的大小，为12N。水对容器底部压力的变化量是由水 容 对容器底部的压强变化引起的，设容器的底面积为S，水面上升的高度为Δh，则水对 容器底部压力变化量为 ΔF =Δp S=ρ gΔhS 水 水 水 小球受到的浮力为 F =ρ V g 浮 水 排 由图可知，自下至上容器的截面积变小，则 ΔhS>V 排 则 ΔF >F =12N 水 浮 12．（2023·上海青浦·统考一模）重为5牛的物块，用细线挂在弹簧测力计下浸没在水 中时，测力计的示数为3牛，则物块受到浮力的大小为________牛；增大物块浸没的 深度，它受到浮力的大小将________，它受到水的压强大小将________。（后两空选 填“变大”“不变”或“变小”） 【答案】 2 不变 变大 【解析】[1]根据称重法可知，浸在水中的物体受到的浮力为 [2]浮力的影响因素是液体的密度和物体排开液体的体积，因为物体完全浸没，所以增 大物块浸没的深度，物体所受的浮力不变。 [3]根据液体压强的特点，当液体密度相同时，所处的深度越深，压强越大，所以增加 物体浸没的深度，它受到水的压强将变大。 13．（2023·上海普陀·统考一模）将重为14.7牛、体积为1×10-3米3的物体挂在弹簧测力计下方，并缓慢浸入水中直至浸没（不触底），此时物体所受浮力大小为_________ 牛，弹簧测力计的示数为_____________牛；若增加物体在水中的深度，则物体上、下 表面受到的液体压力差_____________（选填“变小”“不变”或“变大”）。 【答案】 9.8 4.9 不变 【解析】[1]物体完全浸没是时，排开水的体积等于物体的体积，由 可得 物体所受浮力 [2]由 可得弹簧测力计的示数 [3]由 可知，物体上、下表面受到的液体压力差为 当水的深度增加时，物体上下表面的高度差不变，因此上下表面受到的压力差也不 变。 三、作图题 14．（2023·上海长宁·统考一模）在图中，重为6牛的小球静止在水中，用力的图示法 画出该球所受的浮力F ． 浮 ( ) 【答案】 【解析】由图可知，小球悬浮在水中，受到的浮力 ，方向竖直向上，作用 点可画在重心处．【点睛】本题考查了物体浮沉条件的应用以及力的图示法，要注意力的图示必须要确 立一个标度，这样才能准确表示力的大小． 15．（2023·上海宝山·统考一模）漂浮在水面上重为6牛的小球，用力的图示法在图中 画出小球受到的浮力F ． 浮 【答案】 【解析】因为重力与浮力是一对平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上， 由重力的大小和方向可知，浮力的大小为6N，方向竖直向上，作用点在小球重心，设 标度为2N，如下图所示： 16．（2023·上海青浦·统考一模）在图中，重为10牛的小球漂浮在液面，请用力的图 示法画出该球所受的浮力F 。 浮【答案】 【解析】先确定一个标度，小球悬浮在水中，则浮力等于重力，为10N，方向竖直向 上，作用点在小球重心，如图所示 17．（2023·上海静安·统考一模）在图中，重为10牛的小球静止在水中，用力的图示 法画出该球受到的浮力 。【答案】 【解析】如图该球漂浮，故重力等于浮力，浮力的方向竖直向上，故过重心做一条竖 直向上的箭头，即为浮力，如下图所示： 四、实验题 18．（2023·上海崇明·统考一模）在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，请你根 据如图所示的实验操作，从中选出一些图，针对某一个因素进行研究，并通过弹簧测 力计的示数，说明你的探究结果。 （1）为了探究浮力大小与液体的密度有关，应选用的图是___________（选填图中的 符合）；如果选用了图（a）、（c）、（d）进行实验，可以得出浮力与物体浸没在液体中的深度___________（选填“有”或“无”）关。 （2）小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”，他找来薄铁片、烧杯和水进 行实验，实验步骤如下： 步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底； 步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上。 ①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力___________（选填“大于”、“等 于”或“小于”）第二次铁片受到的浮力； ②小明得出：物体受到的浮力与其形状有关，小明得出错误结论的原因是：他只关注 了铁片的形状改变，而忽略了___________对浮力大小的影响。 【答案】 a、d、e 无 小于 铁片排开液体的体积 【解析】（1）[1]要探究浮力与浸在液体密度是否有关时，需要控制排开液体的体积和 深度相同，改变液体密度，从而利用称重法计算浮力，应该选择a、d、e。 [2]根据c、d可知，测力计示数相同，从而可知浮力相等，说明浮力与浸入深度无关。 （2）[3]由物体的浮沉条件可知, 铁片下沉时 ，铁片漂浮时 ，则 。 [4]本探究实验把铁片弯成 “碗状”，改变了形状， 虽然都是水，但没有全浸入，两 次排开液体的体积不同, 所以得出结论是不正确的，即他只关注了铁片形状的改变， 忽视了排开水的体积对浮力大小的影响。 19．（2023·上海奉贤·统考一模）某小组同学在验证“阿基米德原理”实验中： ①用已调零的弹簧测力计，按照图中abcd所示顺序进行实验操作，测力计的示数分别 为：F、F、F、F，小组同学发现测出的结果(F-F)______(F-F)（选 1 2 3 4 1 2 3 4 填“>”、“=”、“<”），出现这一现象的原因是______； ②他们分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考：如果物体没有完全浸没在水中，______验证“阿基米德原理”；如果物体碰到了容器底部，______ 验证“阿基米德原理”（本小题均选填“能”或“不能”）。 【答案】 > 小桶的水未能倒尽 能 不能 【解析】（1）[1][2]前两个步骤中，测力计示数的差等于物体受到的浮力；后两个步 骤中测力计示数的差等于物体排开水的重力。根据阿基米德原理，物体受到的浮力应 该等于它排开水的重力。但是，我们选测完小桶和排开的水的总重，再把小桶的水倒 出，测量空桶的重力。这个过程中，不可能把水完全倒出，小桶中水有残留，即我们 测得的排开的水重偏小。故此操作过程中，浮力比排开的水重略大。 （2）[3]物体未完全浸在水中时，受到的浮力小，但排开的水也少，物体受到的浮力还 是排开的水重相等的。阿基米德原理适用于一切浮力的大小计算，无论物体是一部分 浸在液体中还是完全浸没。 [4]当物体触碰到容器底时，此时测力计的示数等于物体的重力与物体受到的浮力、容 器底对物体向上的支持力的差，前两个步骤中的测力计的示数差就不等于物体受到的 浮力，就不能验证阿基米德原理了。 20．（2023·上海徐汇·统考一模）小汇认为：鱼通过鱼鳔吸入或排出气体，改变鱼鳔的 体积，可实现上浮和下沉。为了寻找证据支撑观点，他查阅资料后得到相关信息： （1）鱼鳔内气体的质量是基本稳定不变的；（2）鱼鳔壁上没有主动改变鱼鳔体积的 肌肉纤维；（3）鱼鳔内气体压强与鱼外部水压基本保持一致,在温度不变的情况下， 一定质量的气体压强与体积的关系见下表： 水深（米） 0 10 20 30 体积V（L） 1 0.5 1/3 0.25 气体压强p（标准大气压） 1 2 3 4 ①分析比较表中气体的压强p与体积V关系的数据关系，可得：在温度不变的情况 下，一定质量的气体______； ②能推翻小汇观点的证据是______（填序号“（1）”“（2）”或“（3）”），理由 是______； ③鱼能够上浮是通过身体和鱼鳍摆动获得上升动力，上升时，鱼外部水的压强 ______，鱼鳔内气体压强随之______，鱼的体积______，鱼受到的浮力也随之 ______。（以上均选填“变大”“不变”或“变小”） 【答案】 压强与气体的体积成反比 （2） 鱼是靠鱼鳔中 充气的多少来实现浮沉的，因此鱼鳔壁上有主动改变鱼鳔体积的肌肉纤维 变小 变小 变大 变大 【解析】①[1]由表格数据知气体体积越小，气体的压强越大，且体积与气压的乘积为 为一定值，所以可得：在温度不变的情况下，一定质量的气体压强与气体的体积成反 比。 ②[2][3]根据F =ρ gV 知排开液体的体积越大，物体所受到的浮力越大，因此鱼是靠 浮 水 排 着鱼漂内充气的多少来实现浮沉的，鱼鳔内气体的质量是基本稳定不变，故（1）不符 合题意；质量不变，重力不变，当鱼漂中充满气体后，鱼的体积增大，所受的浮力变 大，而此时重力不变，鱼所受的重力不变，鱼所受的合力方向向上，因此上浮，故 （2）符合题意；根据p=ρgh知液体的密度不变，深度变小，液体的压强变小，而鱼鳔 内的气体压强随体积的增大而减小，液体压强和气体压强同时减小，鱼鳔内气体压强 与鱼外部水压基本保持一致，故（3）不符合题意。故能推翻小汇观点的证据是 （2），理由是：鱼是靠鱼鳔中充气的多少来实现浮沉的，因此鱼鳔壁上有主动改变鱼 鳔体积的肌肉纤维。 ③[4][5][6][7]鱼上升时，鱼所处的深度减小，由p=ρgh知鱼受到水的压强变小，鱼鳔内 气体压强随之变小，鱼鳔的体积变大，根据F =ρ gV 得，水的密度不变，排开水的 浮 水 排 体积增大，因此鱼受到的浮力变大。 五、计算题 21．（2023·上海杨浦·统考一模）一块冰块漂浮在水中，排开水的体积为5×10-3m3，求 冰块受到的浮力F 。 浮 【答案】49N 【解析】解：根据阿基米德原理，冰块受到的浮力 22．（2023·上海宝山·统考一模）一个底面积为1×10-2米2的足够高轻质薄壁圆柱形容 器放在水平地面上，内盛有0.1米深的水，求： （1）容器中水的质量m ； 水 （2）水对容器底部的压强p； （3）继续加入一定量的水，容器对桌面的压强为p。再将一个物体A放入水中，当物 1 体A静止时，水对容器底部的压强变为p，容器对桌面的压强为p。 2 3①若物体A漂浮在水面上，试计算说明物体A的密度ρ <ρ ； A 水 ②若物体A浸没在水中，试求物体A的密度ρ （请用p、p、p、ρ 表示）。 A 1 2 3 水 【答案】（1）1kg；（2）980Pa；（3）①见解析；② 【解析】解：（1）容器中水的质量 m=ρ V=1.0×103kg/m3×1×10-2m2×0.1m=1kg 1 水 （2）水对容器底部的压强 p=ρ 水 gℎ=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa （3）①物体A漂浮在水面上，由漂浮条件可知 G =F A 浮 ρ gV=ρ gV A A 水 排 又因为 V>V A 排 所以 ρ <ρ A 水 ②继续加入一定量的水，容器对桌面的压强为p，再将一个物体放入水中（无水溢 1 出），当物体自然静止时，水对容器底的压强变为p，容器对桌面的压强变为p。物 2 3 体的重力 G=(p−p)S 3 1 物体的质量 轻质薄壁圆柱形容器，则重力忽略不计，继续加入一定量的水，容器对桌面的压强等 于水对对容器底的压强，一个物体放入水中（无水溢出），当物体自然静止时，水对 容器底的压强变为p，增加水的重力 2 G =(p−p)S 水 2 1 物体的体积 物体的密度
