41浮力計算(原卷版+解析)

備戰(zhàn)中考試題解讀第四部分必考解答題41浮力計算一、解答題1．（2021·寧波）如圖所示是世界上第一艘飛艇，它是由法國工程師吉法爾于1852年制造的。這艘飛艇的氣囊充滿氫氣后，長44m，直徑11.9m，體積2100m3，形狀像一個巨大的橄欖。這年的9月24日，吉法爾乘坐該飛艇從巴黎的馬戲場出發(fā)，用一臺2.2kW的蒸汽機(jī)帶動螺旋槳，以8km/h的速度，飛行了28km。（1）飛艇的氣囊形狀像一個橄欖，在前進(jìn)過程中可以減小。（2）充滿氫氣后氣囊受到的浮力是多少？(空氣密度取1.29kg/m3)（3）這次飛行，飛行所需時間、蒸汽機(jī)做的功及飛行時受到的平均阻力各為多少？2．（2021·杭州）小金把家里景觀水池底部的鵝卵石取出清洗他先將一個重為10N的空桶漂浮在水面上，然后將池底的鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)，桶仍漂浮在水面(不考慮撈出過程中帶出的水，ρ水=1.0×103kg/m3（1）空桶漂浮在水面時所受浮力大?。?）鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時，水池水面高度與鵝卵石未撈出時相比會▲(選填“上升”3．（2021·溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機(jī)，圖乙是其部分結(jié)構(gòu)示意圖。該滑翔機(jī)通過液壓泵將油在內(nèi)、外油囊間來回轉(zhuǎn)移，從而改變浮力大小以達(dá)到上浮和下潛的目的，再結(jié)合其它技術(shù)即可滑行，以執(zhí)行海洋環(huán)境的監(jiān)測任務(wù)。??（1）該滑翔機(jī)具有低能耗、高續(xù)航的特點，電池一次充電后能提供1千瓦時電能。它在整個運(yùn)動過程中前進(jìn)速度保持0.2米/秒，但只有9％的時間耗電，耗電時功率僅為4瓦。該滑翔機(jī)充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機(jī)總重515牛。當(dāng)外油囊中無油時，滑翔機(jī)排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當(dāng)該滑翔機(jī)在600米深度懸浮時，外油囊中油的體積為多少米3。（忽略海水壓強(qiáng)對油和滑翔機(jī)外殼體積的影響）4．（2021·湖州）2020年11月10日，中國“奮斗者”號載人潛水器在“地球第四極”——馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄。本次萬米深潛任務(wù)成功的一大亮點是采用了許多自主研發(fā)的國產(chǎn)新材料（1）“奮斗者”號采用的鈦合金材料強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕，與下列哪種材料類型相同①塑料②不銹鋼③玻璃（2）“奮斗者”號下潛時，外部攜帶了4塊壓載鐵，總質(zhì)量將近2噸。壓載鐵被懸掛的模型如右圖所示。試計算4塊壓載鐵水下浸沒時對“奮斗者”號的作用力約為多少?(壓載鐵的密度近似為8×103千克/米3，海水的密度近似為水的密度)（3）完成水下作業(yè)之后，“奮斗者”號拋去壓載鐵上浮。為了使“奮斗者”號在深海有足夠大的浮力返航，采用了一種新的固體浮力材料，由大量納米級大小的空氣玻璃微珠組成。為了滿足設(shè)計需求，該材料需要具備怎樣的性質(zhì)?(答出一點即可)5．2019年12月17日，由我國自主建造的第一艘國產(chǎn)航母——山東艦(如圖甲)，正式交付海軍。該艦標(biāo)準(zhǔn)排水量為5萬噸，可同時停放36架殲-15艦載機(jī)，若每架艦載機(jī)質(zhì)量為25噸。(海水的密度取1．03×103千克/立方米)（1）艦載機(jī)起飛時(如圖乙)，以艦載機(jī)為參照物，航母是(選填“運(yùn)動”或“靜止”)（2）在標(biāo)準(zhǔn)排水量時，航母所受的浮力為。（3）當(dāng)36架艦載機(jī)全部飛離航母后，航母排開海水的體積減少了立方米。(結(jié)果保留一位小數(shù))6．如圖所示，一個內(nèi)底面積為100cm2的柱形容器中盛有深度為60cm的水，水底有一塊底面積為50cm2，高6cm的長方體鋁塊?，F(xiàn)用一電動機(jī)以恒定不變的輸出功率把鋁塊提出水面并繼續(xù)提升一段距離。已知鋁塊浸沒在水中時上升速度恒為0.27m/s。鋁的密度為2.7×103kg/m3，g取10N/kg，鋁塊提升過程中受到的阻力、繩子自重和摩擦等都不計。求：（1）鋁塊的重力。（2）把鋁塊提升到上表面與水面相平所需的時間。（3）電動機(jī)輸出功率的大小。（4）鋁塊露出水面后勻速上升的速度。（5）鋁塊從浸沒于水中到完全露出水面，水對容器底部壓強(qiáng)的減小值。7．（2020·杭州）如圖甲、乙所示，水平桌面上有兩個高為30cm的柱形容器，現(xiàn)將兩個完全相同的圓柱形金屬塊(重120N、高20cm底面積100cm2)分別置于柱形容器底部。其中，乙圖的金屬塊與容器底部之間用少量蠟密封(不計蠟的質(zhì)量)。取g=10N/kg（1）計算甲圖中金屬塊對容器底部的壓強(qiáng)（2）乙圖中，向容器內(nèi)加水至液面高度為10cm，求金屬塊對容器底部的壓力。(取大氣壓強(qiáng)p=1.0×105Pa)（3）若向甲圖中容器內(nèi)加水，畫出從開始加水至容器裝滿水的過程中金屬塊對容器底部壓力F隨容器中液面高度h變化的圖像(需標(biāo)注相應(yīng)的數(shù)據(jù))。8．（2021·婺城模擬）如圖甲，氦氣球和熱氣球都是利用浮力升空的裝置。請閱讀材料回答問題：材料一：2017年，國家明令禁止使用的氫氣灌裝手持氣球，應(yīng)改為使用氦氣。材料二：熱氣球由一個巨大的氣囊、一個吊籃和用于加熱空氣的燃燒器組成。熱氣球上升前，對氣囊充入足夠多的空氣使其鼓起來，然后用燃燒器對氣囊內(nèi)的空氣加熱一段時間，就可以實現(xiàn)升空，飛行過程中其體積基本不變。（1）國家明令禁止使用的氫氣灌裝手持氣球是因為氫氣具有的性質(zhì)。（2）分折材料二回答，該過程如何調(diào)節(jié)力的大小實現(xiàn)熱氣球升空？（3）某熱氣球氣囊外殼、吊籃以及加熱器的總質(zhì)量為460千克，貨物和人總質(zhì)量2000干克。熱氣球上升過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示，計算熱氣球在勻速上升階段克服貨物和人的重力做的功。9．（2021·鄞州模擬）如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M，M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內(nèi)注水，容器中水的深度h隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M，M與容器底部不密合。請回答下列問題：（1）當(dāng)t＝140s時，物塊M在水中處于（選填“沉底”“懸浮”或“漂浮”）狀態(tài)；（2）當(dāng)t＝140s時，水對容器底部的壓力大小是多少？（3）圖乙中a的值是多少？10．（2021·奉化模擬）如圖甲所示是利用電動機(jī)和滑輪組（圖中未畫出），將實心圓柱體A從水庫底勻速豎直起吊的裝置示意圖．鋼纜繩對A的拉力F1隨時間t變化的圖象如圖乙所示，不計鋼纜繩重、鋼纜繩與滑輪間的摩擦及水的阻力．求：（1）長方體A的體積；（2）長方體A完全離開水面后，電動機(jī)對繩的拉力F為8×103N，滑輪組的機(jī)械效率為75%，求動滑輪的總重力．11．（2021·瑞安模擬）如圖甲，氦氣球和熱氣球都是利用浮力升空的裝置，請閱讀材料回答問題：材料一：2017年，國家明令禁止使用氫氣灌裝手持氣球，應(yīng)改為使用氨氣。材料二：熱氣球由一個巨大的氣囊、一個吊籃和用于加熱空氣的燃燒器組成。熱氣球上升前，對氣囊充入足夠多的空氣使其鼓起來，然后用燃燒器對氣囊內(nèi)的空氣加熱一段時間，就可以實現(xiàn)升空，飛行過程中其體積基本不變。（1）國家明令禁止使用氫氣灌裝手持氣球是因為氫氣具有的性質(zhì)。（2）分析材料二回答，該過程如何調(diào)節(jié)力的大小以實現(xiàn)熱氣球升空。。（3）某熱氣球氣囊外殼、吊籃以及加熱器的總質(zhì)量為460千克，貨物和人總質(zhì)量2000千克。熱氣球上升過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示，求熱氣球在勻速上升階段克服貨物和人的重力做的功。12．（2021·瑞安模擬）某科學(xué)探究小組的同學(xué)設(shè)計了如圖甲裝置，用于測量石塊密度。R為滑動變阻器，其最大阻值為20歐。Rx為力敏電阻，力敏電阻的阻值與壓力的關(guān)系如圖乙所示。測量時，先將石塊沉入水底，再向礦泉水瓶中加一定量的水，直到石塊離開杯底浸沒在水中，讀出電流表示數(shù)I1；第二次向礦泉瓶中加適量水，直到石塊離開水面，靜止在空中，讀出此時電流表示數(shù)I2。通過計算獲得石塊的密度。（1）實驗過程中，石塊離開杯底到石塊上部露出水面前，電流表示數(shù)的變化情況是(填“變大”、“變小”或“不變”)。（2）已知電源電壓為6伏，測量某石塊密度時，滑動變阻器滑片恰好位于中點，力敏電阻所受壓力FA與繩子對石塊的拉力F拉的關(guān)系如下表所示。若實驗中讀得I1為0.2安，I2為0.3安，求該石塊的密度(不計礦泉水瓶、滑輪、杠桿自身質(zhì)量)。FA(牛)50100150200250F拉(牛)12345（3）若在實驗中滑輪質(zhì)量不能忽略，則該測量方法對結(jié)果有-定的影響。小明認(rèn)為可以通過調(diào)節(jié)滑片來消除這種影響。請指出為了消除滑輪質(zhì)量的影響，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)滑片位置并說明理由。13．（2021·江北模擬）某款水位自動測控儀的測量原理如圖甲所示，電源電壓U恒為15V，定值電阻R0＝10Ω，R1為一豎直固定的光滑金屬棒，總長40cm，阻值為20Ω，其接入電路的阻值與對應(yīng)棒長成正比。彈簧上端固定，滑片P固定在彈簧下端且與R1接觸良好，滑片及彈簧的阻值、重力均不計。圓柱體M通過無伸縮的輕繩掛在彈簧下端，重80N，高60cm，底面積為100cm2。當(dāng)水位處于最高位置A時，M剛好浸沒在水中，此時滑片P恰在R1最上端；當(dāng)水位降至最低位置B時，M的下表面剛好離開水面。已知彈簧所受拉力F與其伸長量△L的關(guān)系如圖乙所示。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）閉合開關(guān)S，試問：（1）當(dāng)水位下降時，金屬棒接入電路的長度，電壓表示數(shù)。（兩空均填“增大”或“減小”）（2）當(dāng)水位處于位置A時，電壓表的示數(shù)為多少？（3）水位由位置A降至B這一過程，彈簧的長度增加了多少？定值電阻R0消耗的電功率變化了多少？14．（2021·普陀模擬）如圖是某商場前豎立的大型充氣金箍棒，工作人員用充氣泵把空氣源源不斷地打入金箍棒中。某科學(xué)興趣小組的兩位同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識，提出了不同的方法來估算它所受到空氣浮力的大小。小胡：根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，計算充氣金拖棒上下表面的壓力差，就是浮力的大小。小奇：根據(jù)課內(nèi)掌握阿基米德原理，用其原理公式計算浮力，兩位同學(xué)通過測量發(fā)現(xiàn)此金箍棒可以看做上下底面積3m2、高10m的圓柱體，并查閱資料，發(fā)現(xiàn)海拔2000m以內(nèi)，每升高10m，大氣壓降低100Pa左右，且地面附近空氣的密度為1.3kg/m3（1）請你根據(jù)小胡和小奇的方法，分別估算該充氣金箍棒受到的浮力大小。（2）雖然各有誤差，兩位同學(xué)都發(fā)現(xiàn)充氣金箍棒受到的浮力不足以抵消其自身的重力，也就無法漂浮，若要使充氣金棒“浮”在空中，應(yīng)采用什么方法?。（3）同組的小峰同學(xué)發(fā)現(xiàn)，充滿氣的金箍棒氣球，哪怕密封得很嚴(yán)，也會隨著時間的推移而慢慢漏氣。你能解釋其中的原因嗎?。15．（2021·慈溪模擬）按照“五水共治、治污先行”的原則，某市許多河道內(nèi)放置了水生植物生長的平臺——綠色生態(tài)浮島(如圖所示)。綠色生態(tài)浮島具有凈化水體、改善河道生態(tài)的作用。請回答下列有關(guān)問題：（1）生態(tài)浮島上的植物對水體凈化的原理主要是能夠吸收水中的元素，從而抑制水中藻類等浮游植物的生長。（2）為了達(dá)到理想的治污效果，浮島植物的選擇很重要。你認(rèn)為選擇浮島植物應(yīng)該考慮下列因素中的(選填數(shù)字序號)。①適合水中生長，具有發(fā)達(dá)的根系②具有較強(qiáng)的抗污、抗病能力③容易培植，生長較快（3）浮床是浮島植物生長的固定器，由耐用的漂浮材料組成。若某組浮床種植植物后，浮床露出水面部分的體積減少了0.2m3，則至少種植了重為多少牛的植物？(寫出計算過程)16．（2021·婺城模擬）2020年11月10日，我國具有完全知識產(chǎn)權(quán)的“奮斗者”號載人潛水器(如圖)任馬里亞納海溝成功坐底，此次坐底深度10909米，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄?！皧^斗者”號的關(guān)鍵技術(shù)是耐高壓材料和固體浮力材料，以鈦合金為“蛋形艙體”的外殼，海試時承受住約1.12×108帕的壓強(qiáng)，外殼總體積約34米3，滿載質(zhì)量約36噸，含4塊共2噸左右的壓載鐵，準(zhǔn)備上浮時需要拋掉壓載鐵即可實現(xiàn)上浮。請回答(海水密度取1.0×103干克/米3，g取10牛/千克)：（1）下列關(guān)于潛水器下沉和上浮時的敘述中正確的有；A．浸入越深受到海水壓強(qiáng)越大B．下沉?xí)r受到的浮力一直會變大C．坐底后對海床沒有壓力作用D．拋掉壓載鐵后浮力大于重力才能上?。?）“奮斗者”號載人潛水器坐底時艙體受到的浮力有多大？（3）“奮斗者”號載人潛水器海試時所承受的壓強(qiáng)相當(dāng)于干多少噸的物體直接作用在4米2的水平地面上？17．（2021·嵊州模擬）興趣小組自制簡易“浸沒式液體密度計”，活動過程如下：①將一實心小球懸掛在彈簧測力計下方，靜止時測力計示數(shù)為5牛（圖甲）；②將小球浸沒在水中，靜止時測力計示數(shù)為4牛（圖乙）；③將小球浸沒在某未知液體中，靜止時測力計示數(shù)為3牛（圖丙）。求：（1）小球在水中受到浮力。（2）小球的體積。（3）根據(jù)上述實驗過程及該密度計的構(gòu)造，下列說法合理的是。A．小球的密度為3×103kg/m3B．丙圖容器內(nèi)所裝液體的密度為3×103kg/m3C．該浸入式液體密度計的最大測量值為5×103kg/m3D．該浸沒式液體密度計的刻度值分布均勻18．（2021·下城模擬）一個密度為3×103kg/m3、體積為200cm3的長方體實心物體用細(xì)線拉著，緩慢浸入水中直到與柱形薄壁容器底部接觸（如圖所示）。容器底面積為2×10－2m2。取g=10N/kg。求：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力。（2）甲、乙兩圖中水對容器底部的壓強(qiáng)差。（3）當(dāng)丙圖中F3為1N時，求甲、丙兩圖中容器對水平桌面的壓力差。19．（2021·樂清模擬）小明設(shè)計了一測液體密度的裝置，如圖甲。高薄壁柱形平底容器的底面積為200厘米2、M為重1牛，邊長10厘米的正方體，內(nèi)有600厘米3空心體積的密閉塑料盒子，將拉力傳感器裝在一細(xì)桿中，其體積忽略不計。將裝滿被測液體的M，掛在天花板上，向容器中緩慢勻速注水，根據(jù)壓力傳感器顯示受力的大小與注水時間測出液體的密度。某次實驗時注水速度為100厘米3/分，壓力傳感器顯示受力的大小如圖乙所示。

（1）加水前物體M的下表面到容器底的距離為厘米；（2）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算這種液體的密度。20．（2021·余杭模擬）一盛水的圓柱形平底容器靜置于水平桌面上，容器的底面積為200cm2，容器和水的總重為100N；用一輕質(zhì)細(xì)繩（繩的粗細(xì)和重力均不計）將一圓柱體M掛在彈簧測力計上，此時彈簧測力計的示數(shù)為24N，如圖甲所示；讓圓柱體M從水面上方沿豎直方向緩慢浸入水中直至浸沒，此時彈簧測力計的示數(shù)為16N，如圖乙所示；然后將輕質(zhì)細(xì)繩剪斷，圓柱體M最終沉在容器底部，如圖丙所示（不考慮水的阻力，上述過程中水均未溢出，g取10N/kg）。求：（1）圓柱體M的密度；（2）圓柱形平底容器處于圖丙所示狀態(tài)時比處于圖乙所示狀態(tài)時，對水平桌面的壓強(qiáng)增加了多少？21．（2020·南潯模擬）一個圓柱形容器放在水平桌面上，在容器中放著一個密度小于水的均勻圓柱體M，且圓柱體M通過細(xì)線與圓柱形容器底部相連，如圖甲所示（細(xì)線未畫出）?，F(xiàn)慢慢向容器中加水，圓柱形容器內(nèi)水面高度為h，如圖乙所示。測得水面高度h與所加水的質(zhì)量m的關(guān)系如圖丙所示。所加水量在3kg以內(nèi)的過程中無水溢出。（圖甲圖乙中圓柱體和容器大小，以及細(xì)繩的長度不具有暗示意義）求：（1）由甲圖可知圓柱體M剛好漂浮時容器中水的深度h=8cm，請回答圓柱體M的高度H=cm。（2）圓柱體M的密度;（3）圓柱體M的的重力;22．（2020·杭州模擬）小葉想要知道一塊形狀不規(guī)則的塑料泡沫浸沒時所受的浮力大小，身邊只有一個輕質(zhì)滑輪，一把輕質(zhì)硬木刻度尺，一個密度小于水的正方體木塊，一個盛有適量水的水槽和線繩.測量步驟如下：①如圖甲所示，將塑料泡沫和木塊分別掛在刻度尺兩端，使杠桿水平平衡，讀出力臂l1和l2；②用刻度尺測量出正方體的邊長為a，把木塊放入水槽中，如圖乙所示，用刻度尺測出它的下表面到水面的距離為h；③如圖丙所示，用此裝置使塑料泡沫浸沒在水中，并使杠桿水平平衡，讀出力臂l1和l3.請用已給出的符號表示（水的密度用ρ水表示）：（1）木塊的重力G木。（2）塑料泡沫的重力G塑。（3）塑料泡沫受到的浮力。23．（2020·富陽模擬）如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、邊長為10cm的立方體物塊M，M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內(nèi)注水，容器中水的深度h隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。請解答下列問題：（1）當(dāng)t＝140s時，物塊M在水中收到的浮力是多少？（2）圖乙中a的值是多少？（3）在0～40s和40s～140s兩個階段，浮力對物體做功分別是多少？24．（2020·越城模擬）圖1是一艘完全依靠太陽能驅(qū)動的船，該船長30米，寬15米，排水量60噸，船的表面安裝有太陽能電池板，接收太陽能的功率為1.6×105W，接收的太陽能只用來驅(qū)動船前進(jìn)。在一次航行中，從某一時刻開始，太陽能船受到水平方向的牽引力F、船的運(yùn)動速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖2所示。試求：（1）滿載時太陽能船受到的浮力；（2）第50s到第100s內(nèi)牽引力做的功；（3）第50s到第100s的運(yùn)動過程中太陽能船的效率。25．（2020·玉環(huán)模擬）歷經(jīng)131天的艱苦考驗，于2019年4月我國順利完成第35次南極考察。這次考察開展了陸地－海洋－大氣－冰蓋－生物的多學(xué)科聯(lián)合觀測，首次獲取了冰下冰芯樣品，首次完成了東南極冰蓋關(guān)鍵區(qū)域的航空科學(xué)探測任務(wù)等多項科學(xué)研究。（1）獲取冰層深處的冰芯后，科考隊員使用探測儀在冰面向冰孔內(nèi)發(fā)射一束激光，如圖甲所示，測得鉆探冰孔的深度是144米，則探測儀從發(fā)射到接收激光歷經(jīng)秒。(光速為3×108米/秒)（2）該地區(qū)冰層深度與其年代(指距今多少年)的關(guān)系如圖乙所示，可知此次鉆探獲取的最深處的冰芯距今大約年。（3）科考隊員在南極驚奇地發(fā)現(xiàn)長方體冰山，邊緣齊整宛如人工切割，測得長方體冰山露出海面的高度為4米，則冰山在海面下的深度為多大？(ρ冰=0.9×103千克/米3，ρ海水=1.1×103千克/米3)備戰(zhàn)中考試題解讀第四部分必考解答題41浮力計算一、解答題1．（2021·寧波）如圖所示是世界上第一艘飛艇，它是由法國工程師吉法爾于1852年制造的。這艘飛艇的氣囊充滿氫氣后，長44m，直徑11.9m，體積2100m3，形狀像一個巨大的橄欖。這年的9月24日，吉法爾乘坐該飛艇從巴黎的馬戲場出發(fā)，用一臺2.2kW的蒸汽機(jī)帶動螺旋槳，以8km/h的速度，飛行了28km。（1）飛艇的氣囊形狀像一個橄欖，在前進(jìn)過程中可以減小。（2）充滿氫氣后氣囊受到的浮力是多少？(空氣密度取1.29kg/m3)（3）這次飛行，飛行所需時間、蒸汽機(jī)做的功及飛行時受到的平均阻力各為多少？【答案】（1）空氣阻力（2）解：F浮=ρ空氣gV排=ρ空氣gV氣囊=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3=27090N答：飛艇受到的空氣浮力為27090N。（3）解：t=svw=Pt=2.2×103W×3.5×3.6×103s=2.772×107Jf=F=Ws答：這次飛行，飛行所需時間為3.5h；蒸汽機(jī)做的功為2.772x107J飛行時受到的平均阻力為990N。2．（2021·杭州）小金把家里景觀水池底部的鵝卵石取出清洗他先將一個重為10N的空桶漂浮在水面上，然后將池底的鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)，桶仍漂浮在水面(不考慮撈出過程中帶出的水，ρ水=1.0×103kg/m3)（1）空桶漂浮在水面時所受浮力大小（2）鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時，水池水面高度與鵝卵石未撈出時相比會▲(選填“上升”、“下降”或“不變”)。若此時桶排開水的體積為6.0×10-3m3，求桶內(nèi)鵝卵石的質(zhì)量?！敬鸢浮浚?）解：因為空桶漂浮在水面，所以F浮=G桶=10N（2）解：上升；F浮總=ρ液gV排=1×103Kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60NG石=F浮總-G桶=60N-10N=50Nm石=G石【解析】（1）因為空桶漂浮在水面，所以F浮=G桶=10N；

（2）鵝卵石原來在水里下沉，那么F浮<G；后來鵝卵石在桶內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，此時F浮=G。比較可知，鵝卵石受到的浮力增大了，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它排開水的體積增大，則水面高度上升了。

桶和鵝卵石受到的浮力F浮總=ρ液gV排=1×103Kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N；

鵝卵石的重力：G石=F浮總-G桶=60N-10N=50N；

鵝卵石的重力m石=3．（2021·溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機(jī)，圖乙是其部分結(jié)構(gòu)示意圖。該滑翔機(jī)通過液壓泵將油在內(nèi)、外油囊間來回轉(zhuǎn)移，從而改變浮力大小以達(dá)到上浮和下潛的目的，再結(jié)合其它技術(shù)即可滑行，以執(zhí)行海洋環(huán)境的監(jiān)測任務(wù)。??（1）該滑翔機(jī)具有低能耗、高續(xù)航的特點，電池一次充電后能提供1千瓦時電能。它在整個運(yùn)動過程中前進(jìn)速度保持0.2米/秒，但只有9％的時間耗電，耗電時功率僅為4瓦。該滑翔機(jī)充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機(jī)總重515牛。當(dāng)外油囊中無油時，滑翔機(jī)排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當(dāng)該滑翔機(jī)在600米深度懸浮時，外油囊中油的體積為多少米3。（忽略海水壓強(qiáng)對油和滑翔機(jī)外殼體積的影響）【答案】（1）解：t=WP=1千瓦時t總=9×105秒s=vt總=0.2米/秒×1×105秒=2×105米=2000千米答：充電一次總共航行路程2000千米。(其它合理解法也可)（2）解：該滑翔機(jī)處于懸浮狀態(tài)時，F(xiàn)浮=G物=515牛由F浮=ρ液gV排，得V排=F浮ρ所以V油=0.05米3-0.0495米3=5×10-4米3答：該滑翔機(jī)在600米深度懸浮時，外油囊中油體積為5×10-4米3(其它合理解法也可)【解析】（1）根據(jù)公式t=WP計算出滑翔機(jī)耗電的時間，再根據(jù)t總（2）根據(jù)浮沉條件計算出滑翔機(jī)懸浮時受到的浮力，再根據(jù)丙圖確定600m深處時海水的密度，接下來根據(jù)阿基米德原理V排=F浮ρ液g4．（2021·湖州）2020年11月10日，中國“奮斗者”號載人潛水器在“地球第四極”——馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄。本次萬米深潛任務(wù)成功的一大亮點是采用了許多自主研發(fā)的國產(chǎn)新材料（1）“奮斗者”號采用的鈦合金材料強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕，與下列哪種材料類型相同①塑料②不銹鋼③玻璃（2）“奮斗者”號下潛時，外部攜帶了4塊壓載鐵，總質(zhì)量將近2噸。壓載鐵被懸掛的模型如右圖所示。試計算4塊壓載鐵水下浸沒時對“奮斗者”號的作用力約為多少?(壓載鐵的密度近似為8×103千克/米3，海水的密度近似為水的密度)（3）完成水下作業(yè)之后，“奮斗者”號拋去壓載鐵上浮。為了使“奮斗者”號在深海有足夠大的浮力返航，采用了一種新的固體浮力材料，由大量納米級大小的空氣玻璃微珠組成。為了滿足設(shè)計需求，該材料需要具備怎樣的性質(zhì)?(答出一點即可)【答案】（1）②（2）解：V=F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500NG=mg=2000kg×10N/kg=20000NF拉=G-F浮=20000N-2500N=17500N（3）密度小、抗壓能力強(qiáng)【解析】（1）“奮斗者”號采用的鈦合金材料為合金，而不銹鋼也是合金，故選②。（2）壓鐵的體積：V=mρ=2000kg8×103kg/m3=0.25m3；

壓鐵受到的浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N；

壓鐵的重力：G=mg=2000kg×10N/kg=20000N；5．2019年12月17日，由我國自主建造的第一艘國產(chǎn)航母——山東艦(如圖甲)，正式交付海軍。該艦標(biāo)準(zhǔn)排水量為5萬噸，可同時停放36架殲-15艦載機(jī)，若每架艦載機(jī)質(zhì)量為25噸。(海水的密度取1．03×103千克/立方米)（1）艦載機(jī)起飛時(如圖乙)，以艦載機(jī)為參照物，航母是(選填“運(yùn)動”或“靜止”)（2）在標(biāo)準(zhǔn)排水量時，航母所受的浮力為。（3）當(dāng)36架艦載機(jī)全部飛離航母后，航母排開海水的體積減少了立方米。(結(jié)果保留一位小數(shù))【答案】（1）運(yùn)動（2）5×108牛3）873.8【解析】（1）艦載機(jī)起飛時(如圖乙)，以艦載機(jī)為參照物，航母相對艦載機(jī)的位置在不斷改變，因此是運(yùn)動的；

（2）在標(biāo)準(zhǔn)排水量時，航母所受的浮力為：F浮=G排=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N；

（3）航母所受浮力的減少量為：△F浮=△G=25×103kg×10N/kg×36=9×106N；

那么航母排開水的體積減少：△V6．如圖所示，一個內(nèi)底面積為100cm2的柱形容器中盛有深度為60cm的水，水底有一塊底面積為50cm2，高6cm的長方體鋁塊?，F(xiàn)用一電動機(jī)以恒定不變的輸出功率把鋁塊提出水面并繼續(xù)提升一段距離。已知鋁塊浸沒在水中時上升速度恒為0.27m/s。鋁的密度為2.7×103kg/m3，g取10N/kg，鋁塊提升過程中受到的阻力、繩子自重和摩擦等都不計。求：（1）鋁塊的重力。（2）把鋁塊提升到上表面與水面相平所需的時間。（3）電動機(jī)輸出功率的大小。（4）鋁塊露出水面后勻速上升的速度。（5）鋁塊從浸沒于水中到完全露出水面，水對容器底部壓強(qiáng)的減小值?！敬鸢浮浚?）解：鋁塊的體積：V鋁=Sh=5×10-3m2×0.06m=3.0×10-4m3鋁塊的質(zhì)量：m鋁=ρ鋁V鋁=2.7×10-3kg/m×3.0×10-4m3=0.81kg鋁塊的重：G鋁=m鋁g=0.81kg×10N/kg=8.1N答：鋁塊的重力為8.1牛頓（2）解：鋁塊的提升距離：s=h0-h=0.6m-0.06m=0.54m提升鋁塊需要的時間：t=sv答：把鋁塊提升到上表面與水面相平所需的時間為2秒。（3）解：鋁塊受到的浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水gV鋁=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.0×10-4m3=3.0N繩子拉力：F1=G鋁-F浮=8.1N-3.0N=5.1N∵P=Wt∴電動機(jī)功率：P=F1v1=5.1N×0.27m/s=1.377W答：電動機(jī)輸出功率的大小為1.377瓦特。（4）解：當(dāng)鋁塊露出水面后勻速上升時，繩子拉力：F2=G鋁=8.1N此過程中電動機(jī)的功率：P=1.377W，鋁塊上升速度：v2=PF答：鋁塊露出水面后勻速上升的速度為0.17米/秒。（5）解：鋁塊從浸沒于水中到完全露出水面，水對容器底部壓強(qiáng)的減小值：△p=△FS答：鋁塊從浸沒于水中到完全露出水面，水對容器底部壓強(qiáng)的減小值為300帕斯卡?！窘馕觥浚?）首先根據(jù)V鋁=Sh計算出鋁塊的體積，然后根據(jù)m鋁=ρ鋁V鋁計算鋁塊的質(zhì)量，最后根據(jù)G鋁=m鋁g計算鋁塊的重力；

（2）鋁塊上升的高度等于水的深度與鋁塊高度的差，即s=h0-h，然后根據(jù)t=sv計算提升鋁塊需要的時間；

（3）首先根據(jù)公式F浮=ρ水gV排計算出鋁塊受到的浮力，然后根據(jù)F1=G鋁-F浮計算出鋁塊受到的拉力，最后根據(jù)公式P=F1v17．（2020·杭州）如圖甲、乙所示，水平桌面上有兩個高為30cm的柱形容器，現(xiàn)將兩個完全相同的圓柱形金屬塊(重120N、高20cm底面積100cm2)分別置于柱形容器底部。其中，乙圖的金屬塊與容器底部之間用少量蠟密封(不計蠟的質(zhì)量)。取g=10N/kg（1）計算甲圖中金屬塊對容器底部的壓強(qiáng)（2）乙圖中，向容器內(nèi)加水至液面高度為10cm，求金屬塊對容器底部的壓力。(取大氣壓強(qiáng)p=1.0×105Pa)（3）若向甲圖中容器內(nèi)加水，畫出從開始加水至容器裝滿水的過程中金屬塊對容器底部壓力F隨容器中液面高度h變化的圖像(需標(biāo)注相應(yīng)的數(shù)據(jù))?！敬鸢浮浚?）S=100cm2=1×10-2m2p=（2）F乙=G+F大氣=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N（3）如圖【解析】（1）甲中金屬塊與容器的接觸面積：S=100cm2=1×10-2m2；

金屬塊對容器底部的壓強(qiáng)：p=FS=GS=120N1×10?2m2=1.2×104Pa；

（2）在乙圖中，由于金屬塊的下表面與容器底部用蠟密封，因此不會受到水的浮力，

金屬塊對容器底部的壓力為：F乙=G+F大氣=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N；

（3）當(dāng)容器里沒有水時，金屬塊對容器底部的壓力等于它的重力，即F=G=120N；隨著水面的上升，金屬塊排開水的體積不斷增多，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，金屬塊受到的浮力不斷增大。根據(jù)公式F=G-F浮可知，容器底部受到的壓力不斷減小。

當(dāng)金屬塊完全浸沒，水面高度達(dá)到20cm時，它受到的浮力為：

F浮=ρ液8．（2021·婺城模擬）如圖甲，氦氣球和熱氣球都是利用浮力升空的裝置。請閱讀材料回答問題：材料一：2017年，國家明令禁止使用的氫氣灌裝手持氣球，應(yīng)改為使用氦氣。材料二：熱氣球由一個巨大的氣囊、一個吊籃和用于加熱空氣的燃燒器組成。熱氣球上升前，對氣囊充入足夠多的空氣使其鼓起來，然后用燃燒器對氣囊內(nèi)的空氣加熱一段時間，就可以實現(xiàn)升空，飛行過程中其體積基本不變。（1）國家明令禁止使用的氫氣灌裝手持氣球是因為氫氣具有的性質(zhì)。（2）分折材料二回答，該過程如何調(diào)節(jié)力的大小實現(xiàn)熱氣球升空？（3）某熱氣球氣囊外殼、吊籃以及加熱器的總質(zhì)量為460千克，貨物和人總質(zhì)量2000干克。熱氣球上升過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示，計算熱氣球在勻速上升階段克服貨物和人的重力做的功。【答案】（1）易燃燒（易燃易爆）（可燃性）（2）通過減少氣球的重力，使其重力小于浮力，從而實現(xiàn)熱氣球升空（3）解：G=mg=2000千克×10牛/千克=2×104牛s=vt=4米/秒×20秒=80米W=Fs=Gs=2×104?！?0米=1.6×106焦【解析】（1）氫氣具有可燃性，如果混入空氣，那么遇到明火很可能發(fā)生爆炸；

（2）根據(jù)浮沉條件可知，熱氣球升空時，它受到的浮力肯定大于重力。氣球的體積不變，那么它受到的浮力不變，只能通過減小氣球的重力實現(xiàn)升空。

（3）根據(jù)G=mg計算貨物和人的總重力，根據(jù)s=vt計算氣球上升的距離，最后根據(jù)W=Gh計算克服重力做的功。9．（2021·鄞州模擬）如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M，M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內(nèi)注水，容器中水的深度h隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示如圖甲所示，水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M，M與容器底部不密合。請回答下列問題：（1）當(dāng)t＝140s時，物塊M在水中處于（選填“沉底”“懸浮”或“漂浮”）狀態(tài)；（2）當(dāng)t＝140s時，水對容器底部的壓力大小是多少？（3）圖乙中a的值是多少？【答案】（1）漂浮（2）解：當(dāng)t=140s時，容器中水重G水=ρ水gV水=1000kg/m3×10N/kg×7×10-4m3=7NF=G水+GM=7N+8N=15N（3）解：由圖像分析可知，當(dāng)t=40S時，物塊M剛好處于漂浮狀態(tài)，則F浮=GM=8N可得V排=F浮/ρ水g=8N/1000kg/m3×10N/kg=800cm3代入可解得a=8cm【解析】（1）在開始的一段時間內(nèi)，物塊受到的浮力小于重力，它在容器底部保持不動，由于它占據(jù)了部分體積，因此水面上升速度較快。當(dāng)物塊受到的浮力等于重力時，它在水面保持漂浮狀態(tài)，即隨著水面的上升而上升；由于此時它不再占有下面的體積，因此水面上升較慢，據(jù)此分析即可。

（2）首先根據(jù)V水=vt計算加入水的體積，再根據(jù)公式計算出加入水的重力，最后將水的重力和物塊的重力相加得到水對容器底部壓力的大小。

（3）根據(jù)乙圖可知，當(dāng)水面達(dá)到a時，t=40s，此時恰好物體處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)二力平衡的條件計算出物塊受到的浮力，然后根據(jù)公式V排=F10．（2021·奉化模擬）如圖甲所示是利用電動機(jī)和滑輪組（圖中未畫出），將實心圓柱體A從水庫底勻速豎直起吊的裝置示意圖．鋼纜繩對A的拉力F1隨時間t變化的圖象如圖乙所示，不計鋼纜繩重、鋼纜繩與滑輪間的摩擦及水的阻力．求：（1）長方體A的體積；（2）長方體A完全離開水面后，電動機(jī)對繩的拉力F為8×103N，滑輪組的機(jī)械效率為75%，求動滑輪的總重力．【答案】（1）解：根據(jù)圖乙可知，A未露出水面時所受的拉力F1＝1.4×104N，物體A的重力G＝F2＝2.4×104N；則A未露出水面時受到的浮力：F?。紾﹣F1＝2.4×104N﹣1.4×104N＝1×104N；由F?。溅阉甮V排可得A排開水的體積：V排＝F浮ρ水g＝因為A浸沒在水中，所以A的體積：V＝V排＝1m3答：長方體A的體積為1m3（2）解：A完全離開水面后，滑輪組的機(jī)械效率為75%，此時電動機(jī)對繩的拉力F為8×103N，由公式η＝W有W總＝G?Fs＝n＝GηF＝2.4×不計鋼纜繩重、鋼纜繩與滑輪間的摩擦，由F＝1n（G+G動G動＝4F﹣G＝4×8×103N﹣2.4×104N＝8×103N．答：動滑輪的總重力為8×103N．11．（2021·瑞安模擬）如圖甲，氦氣球和熱氣球都是利用浮力升空的裝置，請閱讀材料回答問題：材料一：2017年，國家明令禁止使用氫氣灌裝手持氣球，應(yīng)改為使用氨氣。材料二：熱氣球由一個巨大的氣囊、一個吊籃和用于加熱空氣的燃燒器組成。熱氣球上升前，對氣囊充入足夠多的空氣使其鼓起來，然后用燃燒器對氣囊內(nèi)的空氣加熱一段時間，就可以實現(xiàn)升空，飛行過程中其體積基本不變。（1）國家明令禁止使用氫氣灌裝手持氣球是因為氫氣具有的性質(zhì)。（2）分析材料二回答，該過程如何調(diào)節(jié)力的大小以實現(xiàn)熱氣球升空。。（3）某熱氣球氣囊外殼、吊籃以及加熱器的總質(zhì)量為460千克，貨物和人總質(zhì)量2000千克。熱氣球上升過程中速度與時間的關(guān)系如圖乙所示，求熱氣球在勻速上升階段克服貨物和人的重力做的功。【答案】（1）易燃燒（易燃易爆）（2）減少氣球的重力，使其重力小于浮力（3）解：G=mg=2000千克×10牛/千克=2×104牛s=vt=5米/秒×10秒=50米W=Fs=Gs=2×104?！?0米=1×106焦【解析】（1）國家明令禁止使用氫氣灌裝手持氣球是因為氫氣具有易燃燒（易燃易爆）的性質(zhì)。

（2）當(dāng)熱氣球升空時，它受到的浮力大于重力，因此調(diào)節(jié)力的方法為：減少氣球的重力，使其重力小于浮力。12．（2021·瑞安模擬）某科學(xué)探究小組的同學(xué)設(shè)計了如圖甲裝置，用于測量石塊密度。R為滑動變阻器，其最大阻值為20歐。Rx為力敏電阻，力敏電阻的阻值與壓力的關(guān)系如圖乙所示。測量時，先將石塊沉入水底，再向礦泉水瓶中加一定量的水，直到石塊離開杯底浸沒在水中，讀出電流表示數(shù)I1；第二次向礦泉瓶中加適量水，直到石塊離開水面，靜止在空中，讀出此時電流表示數(shù)I2。通過計算獲得石塊的密度。（1）實驗過程中，石塊離開杯底到石塊上部露出水面前，電流表示數(shù)的變化情況是(填“變大”、“變小”或“不變”)。（2）已知電源電壓為6伏，測量某石塊密度時，滑動變阻器滑片恰好位于中點，力敏電阻所受壓力FA與繩子對石塊的拉力F拉的關(guān)系如下表所示。若實驗中讀得I1為0.2安，I2為0.3安，求該石塊的密度(不計礦泉水瓶、滑輪、杠桿自身質(zhì)量)。FA(牛)50100150200250F拉(牛)12345（3）若在實驗中滑輪質(zhì)量不能忽略，則該測量方法對結(jié)果有-定的影響。小明認(rèn)為可以通過調(diào)節(jié)滑片來消除這種影響。請指出為了消除滑輪質(zhì)量的影響，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)滑片位置并說明理由?！敬鸢浮浚?）不變（2）解：當(dāng)石塊靜止在空中時R總=UI2=RX=20歐－10歐=10歐由乙圖表格查得：F拉=2牛即G石=2牛m石=G石g=當(dāng)石塊懸浮在水中時R總=UI1=RX=30歐－10歐=20歐由乙圖和表格查得：F拉=1牛F浮=G石—F拉=2?！?牛=1牛V石=F浮ρg=1牛ρ=mV=200克100厘（3）由于滑輪重的存在，使得熱敏電阻受到壓力偏大，阻值偏小，電路電流偏大，為了消除影響，可以將滑動變阻器滑片適當(dāng)向右調(diào)節(jié)一些?！窘馕觥浚?）實驗過程中，石塊離開杯底到石塊上部露出水面前，電流表示數(shù)的變化情況是不變。

（2）當(dāng)石塊靜止在空中時，

總電阻R總=UI2=6伏0.3安=20歐；

力敏電阻阻值Rx=R總-R=20歐－10歐=10歐；

由乙圖表格查得：此時力敏電阻受到壓力FA=100牛，

根據(jù)表格可知，此時繩子上的拉力F拉=G石=2牛。

那么石塊的質(zhì)量m石=G石g=2牛10牛/千克=0.2千克=200克；

當(dāng)石塊懸浮在水中時，總電阻R總'=UI1=6伏0.2安=30歐;

13．（2021·江北模擬）某款水位自動測控儀的測量原理如圖甲所示，電源電壓U恒為15V，定值電阻R0＝10Ω，R1為一豎直固定的光滑金屬棒，總長40cm，阻值為20Ω，其接入電路的阻值與對應(yīng)棒長成正比。彈簧上端固定，滑片P固定在彈簧下端且與R1接觸良好，滑片及彈簧的阻值、重力均不計。圓柱體M通過無伸縮的輕繩掛在彈簧下端，重80N，高60cm，底面積為100cm2。當(dāng)水位處于最高位置A時，M剛好浸沒在水中，此時滑片P恰在R1最上端；當(dāng)水位降至最低位置B時，M的下表面剛好離開水面。已知彈簧所受拉力F與其伸長量△L的關(guān)系如圖乙所示。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）閉合開關(guān)S，試問：（1）當(dāng)水位下降時，金屬棒接入電路的長度，電壓表示數(shù)。（兩空均填“增大”或“減小”）（2）當(dāng)水位處于位置A時，電壓表的示數(shù)為多少？（3）水位由位置A降至B這一過程，彈簧的長度增加了多少？定值電阻R0消耗的電功率變化了多少？【答案】（1）減?。粶p?。?）當(dāng)水位處于位置A時，滑片P在R1最上端，此時R1=20Ω，

電路的總電阻：R=R0+R1=10Ω+20Ω=30Ω，

電路中的電流：I=UR=15V30Ω=0.5A；

R1兩端的電壓：U（3）①當(dāng)水位處于位置A時，M剛好浸沒，

排開水的體積：V排=V=Sh=100cm2×60cm=6000cm3=6×10-3m3，

則M受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N；

則彈簧受到的拉力：F1=G-F浮=80N-60N=20N，

由圖乙可知，當(dāng)F1=20N時，彈簧的伸長量△L1=10cm；

當(dāng)水位降至位置B時，M的下表面剛好離開水面，所受浮力為零，

則此時彈簧受到的拉力：F2=G=80N，

由圖乙可知，當(dāng)F2=80N時，彈簧的伸長量△L2=40cm；

所以，水位由位置A降至B這一過程中，彈簧的長度增加量：

△L=△L2-△L1=40cm-10cm=30cm。

②當(dāng)水位在A位置時，

此時R0的電功率：P0=I2R0=（0.5A）2×10Ω=2.5W；

當(dāng)水位降至位置B時，

R1接入電路的長度：L=L總-△L=40cm-30cm=10cm，

因為R1接入電路的阻值與對應(yīng)的棒長成正比，

所以它此時R1接入電路的阻值：R1'=LL總×R1=10cm40cm×20Ω=5Ω，

此時電路中的電流：I′=UR0+R1'=15V10Ω+5Ω=1A【解析】根據(jù)甲圖可知，變阻器R1與定值電阻R0串聯(lián)，電壓表測變阻器的電壓。

（1）當(dāng)水位下降時，M所受的浮力減小，彈簧的拉力增大，彈簧的伸長量增大，滑片P向下移動，金屬棒接入電路的長度減小。

變阻器R1接入電路的阻值減小，根據(jù)“串聯(lián)電壓的分配與電阻成正比”的規(guī)律可知，R1兩端的電壓減小，即電壓表示數(shù)減小。14．（2021·普陀模擬）如圖是某商場前豎立的大型充氣金箍棒，工作人員用充氣泵把空氣源源不斷地打入金箍棒中。某科學(xué)興趣小組的兩位同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識，提出了不同的方法來估算它所受到空氣浮力的大小。小胡：根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，計算充氣金拖棒上下表面的壓力差，就是浮力的大小。小奇：根據(jù)課內(nèi)掌握阿基米德原理，用其原理公式計算浮力，兩位同學(xué)通過測量發(fā)現(xiàn)此金箍棒可以看做上下底面積3m2、高10m的圓柱體，并查閱資料，發(fā)現(xiàn)海拔2000m以內(nèi)，每升高10m，大氣壓降低100Pa左右，且地面附近空氣的密度為1.3kg/m3（1）請你根據(jù)小胡和小奇的方法，分別估算該充氣金箍棒受到的浮力大小。（2）雖然各有誤差，兩位同學(xué)都發(fā)現(xiàn)充氣金箍棒受到的浮力不足以抵消其自身的重力，也就無法漂浮，若要使充氣金棒“浮”在空中，應(yīng)采用什么方法?。（3）同組的小峰同學(xué)發(fā)現(xiàn)，充滿氣的金箍棒氣球，哪怕密封得很嚴(yán)，也會隨著時間的推移而慢慢漏氣。你能解釋其中的原因嗎?。【答案】（1）解：小胡：F小奇：F（2）“金箍棒”充入的空氣改為氦氣（3）分子之間有間隙，氣球內(nèi)部氣體分子從氣球材料分子間穿過，逸散到大氣中【解析】（1）①根據(jù)題目描述確定金箍棒上下兩個表面的壓強(qiáng)差，然后根據(jù)F浮=ΔF壓計算出金箍棒受到的浮力；

②（2）根據(jù)浮沉條件可知，如果金箍棒要在空氣中上浮，那么它受到的浮力要大于重力。充滿氣后，它的體積不變，則它受到的浮力保持不變，只能通過減小重力的方式實現(xiàn)上浮。根據(jù)G=ρVg可知，要減小重力，就必須換用密度較小的氣體。

（3）根據(jù)分子之間有空隙的知識分析金箍棒漏氣的原因。15．（2021·慈溪模擬）按照“五水共治、治污先行”的原則，某市許多河道內(nèi)放置了水生植物生長的平臺——綠色生態(tài)浮島(如圖所示)。綠色生態(tài)浮島具有凈化水體、改善河道生態(tài)的作用。請回答下列有關(guān)問題：（1）生態(tài)浮島上的植物對水體凈化的原理主要是能夠吸收水中的元素，從而抑制水中藻類等浮游植物的生長。（2）為了達(dá)到理想的治污效果，浮島植物的選擇很重要。你認(rèn)為選擇浮島植物應(yīng)該考慮下列因素中的(選填數(shù)字序號)。①適合水中生長，具有發(fā)達(dá)的根系②具有較強(qiáng)的抗污、抗病能力③容易培植，生長較快（3）浮床是浮島植物生長的固定器，由耐用的漂浮材料組成。若某組浮床種植植物后，浮床露出水面部分的體積減少了0.2m3，則至少種植了重為多少牛的植物？(寫出計算過程)【答案】（1）氮、磷（2）①②③（3）浮床露出水面部分的體積減少，即浮力減小，漂浮時浮力等于重力，∵漂浮，

∴F浮=G=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2000N。【解析】（1）生態(tài)浮島植物吸收水中的N、P等，減少水體富營養(yǎng)化，浮島遮光，削弱進(jìn)入水體的光照影響了藻類等浮游植物的生長發(fā)育。

（2）為了達(dá)到理想的治污效果，浮島植物應(yīng)選擇適合水中生長，具有發(fā)達(dá)的根系、具有較強(qiáng)的抗污抗病能力、容易培植，生長較快的植物。

（3）浮床露出水面部分的體積減少，即浮力減小，漂浮時浮力等于重力，∵漂浮，

∴F浮=G=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2000N。16．（2021·婺城模擬）2020年11月10日，我國具有完全知識產(chǎn)權(quán)的“奮斗者”號載人潛水器(如圖)任馬里亞納海溝成功坐底，此次坐底深度10909米，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄?！皧^斗者”號的關(guān)鍵技術(shù)是耐高壓材料和固體浮力材料，以鈦合金為“蛋形艙體”的外殼，海試時承受住約1.12×108帕的壓強(qiáng)，外殼總體積約34米3，滿載質(zhì)量約36噸，含4塊共2噸左右的壓載鐵，準(zhǔn)備上浮時需要拋掉壓載鐵即可實現(xiàn)上浮。請回答(海水密度取1.0×103干克/米3，g取10牛/千克)：（1）下列關(guān)于潛水器下沉和上浮時的敘述中正確的有；A．浸入越深受到海水壓強(qiáng)越大B．下沉?xí)r受到的浮力一直會變大C．坐底后對海床沒有壓力作用D．拋掉壓載鐵后浮力大于重力才能上?。?）“奮斗者”號載人潛水器坐底時艙體受到的浮力有多大？（3）“奮斗者”號載人潛水器海試時所承受的壓強(qiáng)相當(dāng)于干多少噸的物體直接作用在4米2的水平地面上？【答案】（1）A、D（2）解：F浮=ρ液gV排=1.0×103千克/米3×10牛/千克×34米3=3.4×105牛（3）解：F=PS=1．12x108帕x4米2=4．48x10*牛G=F=4.48×108牛m=G/g=4.48×108牛/10牛/千克-1=4.48×107千克=4.48×104噸【解析】（1）A.根據(jù)公式p=ρ液gh可知，進(jìn)入越深，潛水器受到的海水壓強(qiáng)越大，故A正確；

B.當(dāng)潛水器完全浸沒在水中時，它排開海水的體積不變，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力不變，故B錯誤；

C.潛水器坐底后，它受到浮力、支持力和重力，根據(jù)二力平衡的條件可知，它受到的支持力F=G-F浮力。潛水器受到的支持力和它對海床的壓力為一對相互作用力，則它對海床有壓力，故C錯誤；

D.根據(jù)浮沉條件可知，當(dāng)潛水器上浮時，它受到的浮力大于重力，故D正確。故選AD。17．（2021·嵊州模擬）興趣小組自制簡易“浸沒式液體密度計”，活動過程如下：①將一實心小球懸掛在彈簧測力計下方，靜止時測力計示數(shù)為5牛（圖甲）；②將小球浸沒在水中，靜止時測力計示數(shù)為4牛（圖乙）；③將小球浸沒在某未知液體中，靜止時測力計示數(shù)為3牛（圖丙）。求：（1）小球在水中受到浮力。（2）小球的體積。（3）根據(jù)上述實驗過程及該密度計的構(gòu)造，下列說法合理的是。A．小球的密度為3×103kg/m3B．丙圖容器內(nèi)所裝液體的密度為3×103kg/m3C．該浸入式液體密度計的最大測量值為5×103kg/m3D．該浸沒式液體密度計的刻度值分布均勻【答案】（1）根據(jù)甲和乙兩圖可知，小球在水中受到的浮力F浮力=G-F拉=5N-4N=1N；（2）小球的體積V=V（3）C；D【解析】（1）根據(jù)甲和乙兩圖可知，小球在水中受到的浮力F浮力=G-F拉=5N-4N=1N；

（2）小球的體積V=V排=F浮力ρ液g=1N103kg/m3×10N/kg=10?4m3；

（3）A.小球的密度為：ρ=GgV=5N10N/kg×1018．（2021·下城模擬）一個密度為3×103kg/m3、體積為200cm3的長方體實心物體用細(xì)線拉著，緩慢浸入水中直到與柱形薄壁容器底部接觸（如圖所示）。容器底面積為2×10－2m2。取g=10N/kg。求：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力。（2）甲、乙兩圖中水對容器底部的壓強(qiáng)差。（3）當(dāng)丙圖中F3為1N時，求甲、丙兩圖中容器對水平桌面的壓力差。【答案】（1）解：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×200×10-6m3=2N（2）解：ΔF=ΔF浮=2NΔp=ΔF（3）解：G=mg=ρVg=3×103kg/m3×200×10-6m3×10N/kg=6NΔF′=G-F3=6N-1N=5N【解析】（1）當(dāng)物體浸沒時，它排開液體的體積等于自身體積，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ水gV排計算出受到的浮力；

（2）當(dāng)物體完全浸沒在水中時，它受到的浮力與它對水的壓力為相互作用力，因此乙比甲中容器底部增大的壓力等于物體受到的浮力，即ΔF=ΔF浮，然后根據(jù)壓強(qiáng)公式Δp=ΔFS計算水對容器底部壓強(qiáng)差。

（3）根據(jù)密度公式計算出長方體的重力；甲和丙中容器對桌面的壓力差其實就是是物體的重力與拉力的差，即ΔF′=G-F19．（2021·樂清模擬）小明設(shè)計了一測液體密度的裝置，如圖甲。高薄壁柱形平底容器的底面積為200厘米2、M為重1牛，邊長10厘米的正方體，內(nèi)有600厘米3空心體積的密閉塑料盒子，將拉力傳感器裝在一細(xì)桿中，其體積忽略不計。將裝滿被測液體的M，掛在天花板上，向容器中緩慢勻速注水，根據(jù)壓力傳感器顯示受力的大小與注水時間測出液體的密度。某次實驗時注水速度為100厘米3/分，壓力傳感器顯示受力的大小如圖乙所示。

（1）加水前物體M的下表面到容器底的距離為厘米；（2）根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算這種液體的密度?！敬鸢浮浚?）5（2）由乙圖可知，當(dāng)注水時間為14min時，輕桿所受力為零，則F浮=GM+G液；

14min注水的體積為：V′=100cm3/min×14min=1400cm3；

此時物體底面以下水的體積為：V''=200cm2×5cm=1000cm3；

此時水面到物體底部的距離為：△?＝1400cm3?1000cm3200cm2?10cm×10cm＝4cm；

物體排開水的體積為：V排=LM2×△h=10cm×10cm×4cm=400cm3=4×10-4m3；

物體M的重力為：GM=F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N；

液體的重力：G液=F浮-GM=4N-1N=3N；

物體的密度為ρ液＝G20．（2021·余杭模擬）一盛水的圓柱形平底容器靜置于水平桌面上，容器的底面積為200cm2，容器和水的總重為100N；用一輕質(zhì)細(xì)繩（繩的粗細(xì)和重力均不計）將一圓柱體M掛在彈簧測力計上，此時彈簧測力計的示數(shù)為24N，如圖甲所示；讓圓柱體M從水面上方沿豎直方向緩慢浸入水中直至浸沒，此時彈簧測力計的示數(shù)為16N，如圖乙所示；然后將輕質(zhì)細(xì)繩剪斷，圓柱體M最終沉在容器底部，如圖丙所示（不考慮水的阻力，上述過程中水均未溢出，g取10N/kg）。求：（1）圓柱體M的密度；（2）圓柱形平底容器處于圖丙所示狀態(tài)時比處于圖乙所示狀態(tài)時，對水平桌面的壓強(qiáng)增加了多少？【答案】（1）解：F浮=G-F拉=24N-16N=8N；根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得：V物ρ物（2）解：根據(jù)壓強(qiáng)公式p=FS可知，【解析】（1）首先根據(jù)F浮=G-F拉計算出圓柱體M浸沒時受到的浮力，然后根據(jù)V物=V排=F浮ρ水g計算出物體的體積，最后根據(jù)ρ物=GV物g密度公式計算出物體的密度。

（2）分析乙和丙可知，乙中容器對桌面的壓力F=G21．（2020·南潯模擬）一個圓柱形容器放在水平桌面上，在容器中放著一個密度小于水的均勻圓柱體M，且圓柱體M通過細(xì)線與圓柱形容器底部相連，如圖甲所示（細(xì)線未畫出）。現(xiàn)慢慢向容器中加水，圓柱形容器內(nèi)水面高度為h，如圖乙所示。測得水面高度h與所加水的質(zhì)量m的關(guān)系如圖丙所示。所加水量在3kg以內(nèi)的過程中無水溢出。（圖甲圖乙中圓柱體和容器大小，以及細(xì)繩的長度不具有暗示意義）求：（1）由甲圖可知圓柱體M剛好漂浮時容器中水的深度h=8cm，請回答圓柱體M的高度H=cm。（2）圓柱體M的密度;（3）圓柱體M的的重力;【答案】（1）10（2）當(dāng)圓柱體飄浮時：F浮=Gρ水gSh高=ρ物gSH1000kg/m3×gS×0.08m=×ρ物gS×0.1m得ρ物=800kg/m3（3）由圖得，當(dāng)容器內(nèi)水的深度從8cm到12cm時，水的體積增加量：△V=△m/ρ水=1kg/1000kg/m3=0.001m3在這個過程中，圓柱體一直處于漂浮狀態(tài)，即S容=△V/△h=0.001m3/0.04m=0.025m2由圖得，當(dāng)容器內(nèi)水的深度從0cm到8cm時，水的體積增加量：△V’=△m’/ρ水=0.8kg/1000kg/m3=0.0008m3在圓柱體漂浮前，S容-S圓=△V’/△h’=0.0008m3/0.08m=0.01m2即S圓=0.015m2G=ρ物gS圓H=800kg/m3×10N/kg×0.015m2×0.08m=12N【解析】（1）根據(jù)圖甲可知，木塊剛好漂浮時水面的高度8cm，細(xì)線被拉直時到M完全淹沒時的水面高度變化：14cm-12cm=2cm，那么圓柱體M的高度為：H=8cm+2cm=10cm。

（2）當(dāng)圓柱體飄浮時，浮力等于重力，

即F浮=G；

ρ水gSh高=ρ物gSH；

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