專題18　浮力（解析版）

專題18浮力【思維導(dǎo)圖】【知識點回顧】eq\a\vs4\al(考點1知道浮力的概念)1．浮力浸在液體(或氣體)中的物體，受到液體(或氣體)________稱作浮力。2．方向：________。3．產(chǎn)生原因：物體上下表面受到的液體(或氣體)的________，浮力是液體(或氣體)給物體的壓力的合力。eq\a\vs4\al(考點2描述阿基米德原理)1．內(nèi)容：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它________。2．公式：F浮＝G排＝________。由公式可知浮力的大小取決于液體的密度和排開液體的體積。浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重有什么關(guān)系？考點3直接運用阿基米德原理或公式的變形進行簡單的計算有關(guān)浮力的分析與計算1．阿基米德原理：F?。紾排＝________。2．稱重法：F浮＝________，其中F為物體浸入液體時彈簧測力計的讀數(shù)。注意：稱重法分析浮力時需注意測力計的示數(shù)不是浮力的大小而是拉力的大小。3．平衡條件法：________，一般指物體在液體中處于懸浮或漂浮狀態(tài)。eq\a\vs4\al(考點4認識物體浮沉條件)1．物體在液體中的浮沉條件上浮下沉漂浮懸浮沉底F浮＞GF?。糋F?。紾F浮＝GF浮＋N＝G實心體ρ液＞ρ物ρ液＜ρ物ρ液＞ρ物V排＜V物ρ液＝ρ物V排＝V物ρ液＜ρ物處于動態(tài)(運動狀態(tài)不斷改變)，受力不平衡是“上浮”過程的最終狀態(tài)可以停留在液體的任何深度處是“下沉”過程的最終狀態(tài)處于靜態(tài)，受平衡力作用2.浮沉條件的應(yīng)用：潛水艇是通過改變____________來實現(xiàn)浮沉的；密度計的工作原理是物體的____________條件，其刻度特點是上小下大，上疏下密；用硫酸銅溶液測血液的密度的原理是____________條件?？键c11.向上托起的力2.豎直向上3.壓力差考點21.排開的液體所受的重力2.ρ液V排g考點31.ρ液V排g2.G物－F3.F浮＝G物考點42.自身的重力漂浮懸浮【例題精析】（2022?湖州）兩個邊長相同、材料不同的實心正方體甲和乙，用質(zhì)量不計的細線連接，輕輕放入某液體中，靜止后懸浮，細線處于繃緊狀態(tài)，如圖所示。則（）A．甲受到的浮力比乙受到的浮力大 B．甲的密度與液體的密度相等 C．如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到的壓力大小不變 D．如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到液體的壓強不變【解答】解：A、甲和乙兩個正方體邊長相同，則根據(jù)體積公式可知其體積相等，兩個正方體都浸沒在同一液體中，則其排開液體的體積相等，根據(jù)F?。溅岩篻V排可知，甲受到的浮力等于乙受到的浮力，故A錯誤；B、把甲和乙作為一個整體，甲和乙在液體中靜止時懸浮，根據(jù)物體浮沉條件可知，甲和乙的平均密度等于液體的密度，而甲和乙由不同材料制成，其密度不同，所以甲的密度與液體的密度不相等，故B錯誤；C、柱形容器中，容器底部受到的壓力大小等于容器內(nèi)液體和物體的總重力，如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器內(nèi)液體和物體的總重力不變，則容器底部受到的壓力大小不變，故C正確；D、根據(jù)題意可知，細線處于繃緊狀態(tài)，如果將細線剪斷，甲、乙再次靜止后，甲將漂浮在液面上，則甲和乙排開液體的總體積變小，液體深度變小，根據(jù)p＝ρ液gh可知，容器底部受到液體的壓強變小，故D錯誤。故選：C。（2022?浙江）學(xué)習(xí)了物體的浮沉條件后，小舟做了如下實驗：在兩個薄氣球中加滿溫水，扎緊后剪去多余部分，分別浸沒于盛有冷水與熱水的玻璃杯中（如圖）。若不計氣球自重，放手后兩氣球的運動情況是（）A．冷水、熱水中都下沉 B．冷水中下沉，熱水中上升 C．冷水、熱水中都上升 D．冷水中上升，熱水中下沉【解答】解：溫水的密度小于冷水的密度，由物體的浮沉條件可知，裝溫水的氣球在冷水中上??；溫水的密度大于熱水的密度，由物體的浮沉條件可知，裝溫水的氣球在熱水中下沉，故D正確。故選：D。（2021?寧波）將密度為0.9g/cm3、邊長為10cm的立方體冰塊，放入盛有水的柱狀容器中，靜止時冰塊有2cm露出水面，如圖所示。對容器緩慢加熱，直至冰塊完全熔化。在冰熔化過程中，下列判斷與事實不符的是（）A．冰吸收熱量，溫度保持不變 B．水面高度始終保持不變 C．冰塊漂浮之后，受到的浮力逐漸變小 D．水對容器底部的壓力最多增大1.0N【解答】解：A、冰是晶體，在冰熔化過程中，吸收熱量，溫度不變；故A正確；B、由圖可知，靜止時冰塊排開水的體積為：V排＝S冰（L冰﹣h露）＝L冰2（L冰﹣h露）＝（10cm）2×（10cm﹣2cm）＝800cm3；當冰塊完全熔化后，熔化為水的質(zhì)量和冰的質(zhì)量相同，即：ρ水V冰化水＝ρ冰V冰，所以，V冰化水=ρ冰ρ水V冰=0.9g/c則：V冰化水＞V排，即熔化為水的體積大于原來排開水的體積，故液面高度升高，故B錯誤；C、冰塊漂浮之后，由于冰處于熔化中，則冰的重力逐漸變小，根據(jù)漂浮條件可知受到的浮力與重力相等，所以浮力逐漸變小，故C正確；D、由于容器是柱狀容器，水對容器底部的壓力與液體的重力相等，當冰塊完全熔化時水對容器底部的壓力最大，則水對容器底部增加的壓力為：△F＝G冰﹣G排＝ρ冰V冰g﹣ρ水V排g＝0.9×103kg/cm3×（0.1m）3×10N/kg﹣1.0×103kg/cm3×800×10﹣6m3×10N/kg＝1N，故D正確。故選：B。（2022?寧波）2022年4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動。5月15日凌晨1點26分，中國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4300m的科考營地順利升空，4點40分達到海拔9032m，超過珠峰8848.86m的高度，創(chuàng)造了浮空艇大氣科學(xué)觀測的世界紀錄。（1）該浮空艇總質(zhì)量約2625kg，它受到重力的大小約為26250N。（2）已知海拔4300m處的空氣密度約為0.8kg/m3。如圖所示，該浮空艇在營地升空前體積達9060m3，此時浮空艇受到的浮力大小約為72480N。（3）“極目一號”浮空艇內(nèi)部有三層：上層裝有氦氣（相同條件下氦氣密度比空氣小得多），中間隔開，下層是空氣。當懸于空中的浮空艇需要上浮（填“上浮”或“下降”）的時候，可以用上層的氦氣排出下層的部分空氣，以此改變自身重力，同時使整個浮空艇的壓差在安全范圍內(nèi)?！窘獯稹拷猓海?）浮空艇受到的重力為：G＝mg＝2625kg×10N/kg＝26250N；（2）浮空艇受到的浮力大小為：F浮＝ρ氣gV排＝0.8kg/m3×10N/kg×9060m3＝72480N；（3）由于相同條件下氦氣密度比空氣小得多，當用上層的氦氣排出下層的部分空氣時，浮空艇的重力減小，而浮空艇的體積可認為不變，外部空氣的密度大于內(nèi)部氣體的密度，根據(jù)阿基米德原理可知，浮空艇受到的浮力大于自身的重力，從而上升到空中。故答案為：（1）26250；（2）72480；（3）上浮。（2022?麗水）2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從科考基地上升到海拔9032米，創(chuàng)造了大氣科學(xué)觀測世界紀錄。（1）上升過程中，以地面為參照物，浮空艇是運動的；（2）該浮空艇是軟式飛艇，上升過程中需通過調(diào)整氣囊中的氣壓來保持外形不變。上升過程中，該艇受到的浮力減小（填“增大”、“減小”或“不變”）。【解答】解：（1）上升過程中，以地面為參照物，浮空艇與地面之間發(fā)生了位置的變化，是運動的；（2）上升過程中，該艇排開的空氣的體積不變，空氣的密度會變小，根據(jù)F?。溅芽誫V排可知，浮空艇受到的浮力減小。故答案為：運動；減小。（2021?金華）某校“制作浮力秤”項目研究小組，制成如圖所示浮力秤。使用過程中，發(fā)現(xiàn)稱量范圍較小，有待提升改造?！驹矸治觥扛×Τ邮抢梦矬w漂浮時F?。紾物的原理工作的；浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān)?！締栴}提出】浮力大小與液體密度存在怎樣的定量關(guān)系？【方案設(shè)計】器材：懸掛式電子秤、金屬塊（4.0N）、大燒杯、水以及各種不同密度的溶液等。步驟：①將金屬塊掛在電子秤下，讀取電子秤示數(shù)并記錄；②將金屬塊浸沒在盛水的燒杯中，讀取電子秤示數(shù)并記錄，然后取出金屬塊擦干；③按照步驟②的操作，換用不同密度的溶液，多次重復(fù)實驗?！緮?shù)據(jù)處理】實驗編號1234567液體密度ρ液（g/cm3）﹣0.81.01.21.41.92.0電子秤示數(shù)F拉（N）4.03.63.53.43.32.63.0浮力大小F浮（N）﹣0.40.5x0.71.41.0【交流分析】（1）表格中x的數(shù)據(jù)是0.6；（2）實驗過程中，除步驟①外，其余每一次測量，金屬塊都需要浸沒，其目的是控制金屬塊排開的液體的體積相同；（3）小組同學(xué)對實驗數(shù)據(jù)進行了分析討論，認為第6次實驗數(shù)據(jù)異常。若電子秤正常工作、電子秤讀數(shù)和表中數(shù)據(jù)記錄均無誤。則造成此次實驗數(shù)據(jù)異常的原因可能是金屬塊碰到燒杯底部。【得出結(jié)論】……【知識應(yīng)用】（4）根據(jù)以上探究，寫出一種增大浮力秤稱量范圍的方法換用密度比水大的液體。【解答】解：（1）根據(jù)2、3、5組的實驗數(shù)據(jù)可知，金屬塊受到的重力為：G＝F拉+F?。?.6N+0.4N＝3.5N+0.5N＝3.3N+0.7N＝4.0N；第4組實驗中，拉力的大小為3.4N，則受到的浮力為：F?。紾﹣F拉＝4.0N﹣3.4N＝0.6N；（2）探究浮力大小與液體密度的關(guān)系時，根據(jù)控制變量法可知，需要控制金屬塊排開的液體的體積相同，除步驟①外，其余每一次測量，金屬塊都需要浸沒，金屬塊排開的液體的體積等于金屬塊的體積，其目的是控制金屬塊排開的液體的體積相同；（3）電子秤正常工作、電子秤讀數(shù)和表中數(shù)據(jù)記錄均無誤，每次實驗時金屬塊都需要浸沒，則V排相同，第6次實驗數(shù)據(jù)與第3次實驗數(shù)據(jù)相比，液體密度大約是原來的2倍，而浮力是原來的2.8倍，說明測得的浮力偏大，原因可能是金屬塊碰到燒杯底部，造成測力計的示數(shù)偏小，由F浮＝G﹣F示可知測得的浮力偏大；（4）根據(jù)以上探究結(jié)果，對于圖中的浮力秤，要增大浮力秤的稱量范圍，即增大浮力秤受到的浮力，在V排不變時，可以換用密度比水大的液體。故答案為：（1）0.6；（2）控制金屬塊排開的液體的體積相同；（3）金屬塊碰到燒杯底部；（4）換用密度比水大的液體。（2021?溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機，圖乙是其部分結(jié)構(gòu)示意圖。該滑翔機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。它在整個運動過程中前進速度保持0.2米/秒，但只有9%的時間耗電，耗電時功率僅為4瓦。該滑翔機充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機總重515牛。當外油囊中無油時，滑翔機排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當該滑翔機在600米深度懸浮時，外油囊中油的體積為多少米3？（忽略海水壓強對油和滑翔機外殼體積的影響）【解答】解：（1）電池充一次電的能量為：W＝1千瓦時＝1kW?h＝1000W×3600s＝3.6×106J；如果滑翔機一直耗電，則運行時長為：t'=W因為滑翔機實際只有9%的時間耗電，故實際運行時長為：t=t'故滑翔機充一次電可以航行的路程為：s＝vt＝0.2m/s×107s＝2×106m＝2000km；（2）滑翔機懸浮在600米時，由圖乙可知，海水的密度為1.03×103kg/m3；滑翔機懸浮，受到的浮力等于其重力：F?。紾＝515N；根據(jù)阿基米德原理可知，外油囊中有油時滑翔機排開的水的體積為：V排=F浮ρ外油囊中油的體積為：V＝V排﹣V'排＝0.05m3﹣0.0495m3＝0.0005m3。答：（1）滑翔機充電一次總共能航行的路程為2000千米；（2）外油囊中油的體積為0.0005m3。（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上升（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?！窘獯稹拷猓海?）空桶漂浮在水面上，所以浮力等于重力，即F浮＝G桶＝10N；（2）鵝卵石撈出前沉底，浮力小于重力，即F浮1＜G，將鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時，鵝卵石與小桶都處于漂浮狀態(tài)，此時鵝卵石的浮力等于重力，即F浮2＝G，所以F浮1＜F浮2，即鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時鵝卵石的浮力變大，根據(jù)F?。溅岩篻V排知排開水的體積變大，水池水面高度與鵝卵石未撈出時相比會上升；鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時的浮力為：F浮′＝ρ水gV排′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.0×10﹣3m3＝60N，桶內(nèi)鵝卵石的重力為：G石＝F浮′﹣G桶＝60N﹣10N＝50N，鵝卵石的質(zhì)量為：m石=G答：（1）空桶漂浮在水面時所受浮力大小為10N；（2）上升；桶內(nèi)鵝卵石的質(zhì)量為5kg。（2022?溫州）排氣閥是供暖設(shè)備中的重要部件，它能及時排出管內(nèi)熱水汽化產(chǎn)生的氣體，使水正常流動，從而保證供暖效果。排氣閥工作原理如圖所示：水中氣體在流動過程中，積聚于封閉的排氣閥內(nèi)，使閥內(nèi)氣壓變大，浮筒隨水面一起下降，此時閥內(nèi)氣體排出使氣壓變小，從而浮筒上升，堵桿重新堵住排氣孔。（1）水管內(nèi)的水流速度至少達到0.25米/秒才能攜帶氣泡流動。若水管總長為60米，要使水流能攜帶氣泡流動，則水從水管起始端流到終端最多要多少時間？（2）排氣閥中的浮筒和堵桿總質(zhì)量為0.02千克，計算排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積。（水的密度取1.0×103千克/米3）【解答】解：（1）由v=st=s（2）由圖可知，排氣閥排氣時浮筒處于漂浮狀態(tài)，則此時浮筒所受的浮力為：F浮＝G＝mg＝0.02kg×10N/kg＝0.2N，由阿基米德原理可知，排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積為：V排=F浮ρ水g=答：（1）水從水管起始端流到終端最多要240s；（2）排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積為2×10﹣5m3。（2022?紹興）“海洋強國”是國家戰(zhàn)略，紹興作為浙江海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)的重要戰(zhàn)略節(jié)點，正以積極的姿態(tài)規(guī)劃發(fā)展海洋經(jīng)濟。提升通江達海內(nèi)河港是海洋經(jīng)濟發(fā)展的主通道。①如圖是上虞港集裝箱吊機正在作業(yè)，隨著船上貨物增多，貨船受到的浮力變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）。②若貨船從上虞淡水港出發(fā)入海，裝貨完畢后船身吃水位置在圖甲“28”刻度處，那么在海上航行時，吃水位置在“28”刻度處下方（選填“上”或“下”）?！窘獯稹拷猓孩儆捎诖幱谄顟B(tài)，根據(jù)漂浮條件可知F?。紾；如果向船上裝貨物時，船的重力增大，則船受到的浮力將變大；②貨船由河里駛?cè)牒＠飼r，因船在海水中也處于漂浮狀態(tài)，所受浮力不變；由于水的密度變大，根據(jù)F浮＝ρ水gV排可知：排開水的體積變小，貨船上浮一些，所以在海上航行時，吃水位置在“28”刻度處下方。故答案為：①變大；②下?！玖?xí)題鞏固】一．選擇題（共7小題）1．（2022?杭州二模）完全相同的甲、乙兩個容器內(nèi)都裝滿水。靜止于水中的A、B兩個實心小球體積相同、材料不同，其中A球沉底，B球漂浮，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．兩個小球的密度相同 B．兩個小球所受浮力相同 C．水對兩個燒杯底部壓強相同 D．兩個燒杯對桌面壓力相同【解答】解：A、A球下沉至容器底部，B球漂浮，所以A球的密度大于水的密度，B球的密度小于水的密度，因此兩個小球的密度大小關(guān)系是：ρA＞ρB．故A錯誤；B、由于AB個實心小球體積相同，則根據(jù)圖可知排開水的體積關(guān)系：V甲排＝V球，V乙排＜V球，所以V甲排＞V乙排，根據(jù)F?。溅岩篤排g可知：FA＞FB，故B錯誤；C、因為兩個相同燒杯中都裝滿水，放入球后燒杯中液面高度不變，根據(jù)p＝ρgh可知燒杯底部受到水的壓強相等，即：p甲＝p乙；故C正確；D、兩個相同燒杯中都裝滿水，里面的水的重力G水相等，由于燒杯底部對桌面的壓力等于容器的總重力，則放入物體后對桌面的壓力變化為：F＝G容器+G水+G球﹣G排和G排＝F浮，據(jù)此可得：F′甲＝G容器+G水+G甲﹣G排甲＝G容器+G水+G甲﹣F甲；F′乙＝G容器+G水+G乙﹣G排乙＝G容器+G水+G乙﹣F乙；由于甲球下沉至容器底部，乙球漂浮，則G甲＞F甲；G乙＝F乙；所以F′甲＞F′乙，故D錯誤。故選：C。2．（2022?拱墅區(qū)二模）如圖甲所示，一個雞蛋漂浮在鹽水中；向鹽水中緩慢加入蒸餾水，直到雞蛋恰好浸沒（如圖乙所示）；此過程中（）A．雞蛋排開液體的體積保持不變 B．雞蛋受到的浮力逐漸增大 C．鹽水對燒杯底部的壓強逐漸增大 D．燒杯對水平桌面的壓力保持不變【解答】解：A、由圖可知，雞蛋排開液體的體積變大，故A錯誤；B、由甲、乙兩圖中雞蛋分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)可知，雞蛋均處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)?。紾雞蛋，所以雞蛋受到的浮力不變，故B錯誤；CD、向鹽水中緩慢加入蒸餾水，燒杯中鹽水的總重力變大，則燒杯對水平桌面的壓力變大，由p=FS可知，燒杯對水平桌面的壓強變大，由圖可知燒杯是規(guī)則容器，由于鹽水對燒杯底部的壓力大小等于鹽水和雞蛋的總重力，根據(jù)p故選：C。3．（2022?臨平區(qū)一模）先在溢水杯中裝滿水（水面與溢水口齊平），然后放入一塊重為2牛的木塊，溢出的水全部用小燒杯接?。ㄈ鐖D所示）。則（）A．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力大于2牛 B．溢水杯底部受到水的壓強增大，小燒杯中水的重力等于2牛 C．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力等于2牛 D．溢水杯底部受到水的壓強不變，小燒杯中水的重力小于2?！窘獯稹拷猓耗緣K放入溢水杯中，排開的水全部收集到燒杯內(nèi)，因為p＝ρgh，水的深度h不變，所以溢水杯底部受到水的壓強不變；因為木塊漂浮，所以木塊受到的浮力：F?。紾木，又因為F?。紾排，所以G排＝G木＝2N，故C正確、ABD錯誤。故選：C。4．（2022?鄞州區(qū)校級一模）如圖所示，港珠澳大橋于2018年10月24日通車，是中國境內(nèi)一座連接香港、珠海和澳門的橋隧工程。它由橋梁和海底隧道組成，隧道由空心沉管連接而成。建造隧道時，先將沉管兩段密封，如同一個巨大的長方體空心箱子，然后讓其漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上，向其內(nèi)部灌水使之沉入海底。設(shè)一節(jié)密封長方形沉管的長、寬、高分別是180m、35m、10m，總質(zhì)量為6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg），下列說法中正確的是（）A．若將一節(jié)沉管密封后浸沒在海水中受到的浮力為6.3×108N B．密封沉管灌水下沉過程中沉管受到的浮力一直變小 C．密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107N D．密封沉管灌水下沉過程中上表面受到海水的壓強變小【解答】解：A、沉管密封后浸沒在海水中，則V排＝V＝180m×35m×10m＝6.3×104m3，一節(jié)沉管密封后浸沒在海水中受到的浮力為F?。溅岩篻V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3＝6.3×108N，故A正確；B、密封沉管灌水下沉過程中，在沉管沒浸沒之前，排開水的體積在變大，浸沒后，排開水的體積不變，故沉管下沉過程中沉管受到的浮力先變大后不變，故B錯誤；C、密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力，F(xiàn)?。紾＝mg＝6×107kg×10N/kg＝6×108N，故C錯誤；D、密封沉管灌水下沉過程中上表面所處深度不斷變大，根據(jù)p＝ρgh知，受到海水的壓強變大，故D錯誤。故選：A。5．（2022?寧波模擬）如圖所示，自制密度計由輕質(zhì)密閉細管和配重M組成，吸管和配重的粗細相同。P、Q為自制密度計上的兩根刻度線，其中一根與其靜止于酒精中時的液面重合，另一根與其靜止于水中時的液面重合；現(xiàn)自制密度計靜止于X液體中，其液面位置到P、Q刻度線的距離相等。則下列分析正確的是（）A．X液體的密度大于水和酒精密度的平均值 B．X液體的密度等于水和酒精密度的平均值 C．X液體的密度小于水和酒精密度的平均值 D．X液體的密度大于、等于水和酒精密度的平均值【解答】解：因為密度計在使用時始終處于漂浮狀態(tài)，浮力大小等于重力大小，密度計的重力不變，浮力不變，由阿基米德原理可知，液體密度與密度計浸入液體深度的關(guān)系為：ρ液=F由ρ液=F故選：C。6．（2022?余杭區(qū)模擬）如圖所示，一個邊長為10cm的實心正方體豎直浸沒在某種液體中保持靜止狀態(tài)，其上表面受到液體的壓強為500Pa，下表面受到的液體壓強為1300Pa，（g取10N/kg）下列說法正確的是（）A．正方體受到的浮力為10N B．該正方體的質(zhì)量為1kg C．正方體上表面的深度h1為5cm D．液體的密度為0.8×103kg/m3【解答】解：A、正方體上、下表面積S＝L2＝（10cm）2＝100cm2＝1×10﹣2m2，已知其上表面受到液體的壓強p上＝500Pa，下表面受到的液體壓強p下＝1300Pa，由p=FS可得，上表面受到的壓力F上＝p上S＝500Pa×1×10﹣2m下表面受到的壓力F下＝p下S＝1300Pa×1×10﹣2m2＝13N，由浮力產(chǎn)生的原因可得，正方體受到的浮力F?。紽下﹣F上＝13N﹣5N＝8N，故A錯誤；BCD、物體懸浮時排開液體的體積：V排＝V＝L3＝（10cm）3＝1000cm3＝1×10﹣3m3，由F?。溅岩篻V排可得液體的密度：ρ液=F浮gV排物體懸浮時，ρ物＝ρ液＝0.8×103kg/m3，由ρ=mV可得，該正方體的質(zhì)量：m＝ρ物V＝0.8×103kg/m3×1×10﹣3m由p＝ρgh可得，正方體上表面到液面的距離：h上=p故B、C錯誤，D正確。故選：D。7．（2022?蕭山區(qū)模擬）如圖甲所示，用一個彈簧測力計拉著浸沒在水中的小物塊A，現(xiàn)將小物塊緩緩拉出水面到底部剛剛脫離水面為止。乙圖坐標體現(xiàn)了某些科學(xué)量隨H（小物塊底面到容器底面的距離）的變化情況。有下列選項①彈簧秤示數(shù)②小物塊受到的浮力③臺秤的示數(shù)④容器底部受到的液體壓強⑤小物塊底面受到的壓強，符合圖乙圖象變化的是（）A．①② B．③④ C．②③④ D．只有⑤【解答】解：根據(jù)圖乙得出科學(xué)量隨小物塊底面到容器底面的距離的變化關(guān)系﹣﹣先不變后變小。將小物塊緩緩拉出水面到底部剛剛脫離水面時：①物塊排開水的體積先不變后變小，由阿基米德原理可知受到的浮力先不變后變小，因為彈簧秤示數(shù)等于重力減去浮力，重力不變，所以彈簧測力計的示數(shù)先不變后增大，故①不符合圖象變化；②物塊排開水的體積變小，由阿基米德原理可知受到的浮力先不變后變小，脫離水面后受浮力為0N，故②不符合圖象變化；③由①得彈簧測力計的示數(shù)先不變后增大，臺秤的示數(shù)等于容器、水、物塊的重力之和減去拉力（彈簧測力計的示數(shù)），所以臺秤的示數(shù)先不變后減小，故③符合圖象變化；④物塊排開水的體積先不變后變小，水的深度先不變后變小，由p＝ρgh可知容器底部受到的液體壓強先不變后變小，故④符合圖象變化；⑤小物塊底面所處的深度一直變小，由p＝ρgh可知小物塊底面受到的壓強一直變小，故⑤不符合圖象變化?？梢姡蠄D乙圖象變化的是③④。故選：B。二．填空題（共5小題）8．（2022?婺城區(qū)一模）如圖甲所示，在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧上方連有正方體甲，容器側(cè)面的底部有一個由閥門K控制的出水口。此時物體甲剛好完全浸沒在水中，接著打開閥門K，緩慢放水，直至物體甲恰好完全離開水面，再關(guān)閉閥門K，這個過程中，彈簧的彈力F與物體露出水面的體積V的關(guān)系如圖乙所示，已知物體甲的密度為0.6×103kg/m3，體積為V0。不計彈簧所受浮力。則：（1）B點時彈簧的彈力大小為0牛；（2）點A與點C的縱坐標a、c的絕對值之比為2：3?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，在B點時，彈簧彈力F＝0N；（2）在A點木塊完全浸沒時，木塊排開水的體積V排＝V0，此時彈簧的彈力F＝F浮﹣G木＝ρ水gV0﹣ρ木gV0＝（ρ水﹣ρ木）gV0；在C點木塊完全離開水面時，彈簧被壓縮，此時彈簧彈力等于木塊的重力，即F′＝G木＝ρ木gV0，則FF'即點A與點C的縱坐標a、c的絕對值之比為2：3。故答案為：（1）0；（2）2：3。9．（2022?濱江區(qū)一模）小濱同學(xué)自制簡易密度計并標記刻度。他在粗細均勻的木棒底部纏繞一些細銅絲后（忽略銅絲的體積），把該密度計放入酒精中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L1為6cm，于是他在木棒與酒精液面交界的刻度線上標記0.8g/cm3；小濱同學(xué)又把該密度計放入水中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L2為8cm，則與水面相對應(yīng)的刻度線上應(yīng)標記1.0g/cm3。密度計上標記1.25g/cm3的刻度線到密度計頂端的距離L3為9.6cm。該密度計的刻度線是否均勻？并說明理由：不均勻，由表達式h液=ρρ液h可知，h液和ρ【解答】解：設(shè)木棒長度為h，底面積為S，密度計重力為G，小濱將該密度計放入酒精中，密度計靜止時L1為6cm，ρ酒精＝0.8g/cm3＝0.8×103kg/m3，由F浮酒精＝G，可得：ρ酒精gV排酒精＝G，即[（h﹣0.06m）S]×0.8×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣①，小濱將該密度計放入水中，密度計靜止時L2為8cm，由于水的密度ρ水＝1.0g/cm3＝1.0×103kg/m3，則與水面相對應(yīng)的刻度線上應(yīng)標記1.0g/cm3。由F浮水＝G，可得：[（h﹣0.08m）S]×1.0×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，由①②可得，h＝0.16m；設(shè)該密度計上對應(yīng)密度值為1.25g/cm3的刻度線到密度計頂端的距離為L′，則[（h﹣L′）S]×1.25×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，將h＝0.16m分別代入②和③，并將②③聯(lián)立，解得L＝0.096m＝9.6cm；當密度計漂浮在密度為ρ液的液體中時，因密度計始終漂浮，受到的浮力和自身的重力相等，所以，G＝F浮液，即ρgSh＝ρ液gSh液，整理可得：h液=ρ由表達式可知，h液和ρ液是反比例函數(shù)，所以這種密度計的刻度是不均勻。故答案為：1.0；9.6；不均勻，由表達式h液=ρρ液h可知，h液和10．（2022?溫州模擬）某項目化學(xué)習(xí)小組同學(xué)制作“浮漂器”，成功地驗證了阿基米德定律。選取溢水杯、泡沫塊、托盤和粗鐵絲、細鐵絲等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撐桿由粗鐵絲制成，下托盤由細鐵絲制成。①將“浮漂器”置于裝有適量水的溢水杯，取一小石塊放在上托盤，在支撐桿上標出水位刻度線。②將小石塊改放在下托盤，往上托盤加砝碼，同時用空燒杯接收溢出的水，直到水位刻度線與水面相平。③取下砝碼，把燒杯中的水全部倒入上托盤。由步驟①②得出石塊所受浮力F?。紾砝碼，由步驟②③得出燒杯中水的重力G排＝G砝碼。因此，F(xiàn)浮＝G排，即石塊所受浮力等于其所排開的水受到的重力，從而驗證了阿基米德原理。（1）泡沫塊是制作“浮漂器”的關(guān)鍵要素之一。確定泡沫塊高度，應(yīng)考慮的因素有BDE。（可多選）A．支撐桿的高度B．托盤的質(zhì)量C．溢水杯的質(zhì)量D．泡沫塊的密度E．液體的密度（2）步驟①中將“浮漂器”置于溢水杯，判斷杯中水為“適量”的依據(jù)是泡沫塊可以浸沒水中但又不會使水溢出。（3）分析步驟②③，該組同學(xué)得出結(jié)論：燒杯中所收集水的重力等于砝碼的總重力，即G排＝G砝碼。推測其觀察到的現(xiàn)象為水位刻度線與水面相平。（4）有同學(xué)認為，往上托盤“加砝碼”的操作存在缺陷，改進方法有加細食鹽（寫出一種）?！窘獯稹拷猓海?）泡沫塊高度與泡沫塊所受浮力有關(guān)，而其浮力應(yīng)大于托盤質(zhì)量，故B正確；浮漂器能上浮，說明其所受浮力還得大于自身重力，即泡沫塊的密度小于液體的密度，故DE正確；又因為溢水杯和支撐桿在溢水杯的外部，溢水杯靜止不動，所以AC與泡沫塊所受浮力無關(guān)。故選：BDE。（2）判斷杯中水為“適量”的依據(jù)是泡沫塊可以浸沒水中但又不會使水溢出；（3）兩重力相等直觀的現(xiàn)象是有相同的作用效果，即水位刻度線與水面相平；（4）砝碼有最小重量，食鹽顆粒的最小重量較砝碼更小，故更精確。故答案為：（1）BDE；（2）泡沫塊可以浸沒水中但又不會使水溢出；（3）水位刻度線與水面相平；（4）加細食鹽。11．（2022?南潯區(qū)一模）“天氣瓶”和“彩球溫度計”是兩款不同的現(xiàn)代居家飾品，都可以獲知天氣冷暖變化。（1）圖甲為“天氣瓶”，當外界溫度降低時，瓶中晶體增多。由此推測瓶中晶體的溶解度隨溫度降低而減小。（2）圖乙為“彩球溫度計”，當溫度降低到小球所標注的溫度值時，該小球會浮起。某時，只有“20℃”、“18℃”的小球沉底，則此時的氣溫范圍為20℃﹣22℃。（3）圖乙中漂浮的“24℃”小球重5克，則其所受浮力為0.05牛。（g取10牛/千克）【解答】解：（1）當外界溫度降低時，瓶中晶體增多。由此推測瓶中晶體的溶解度隨溫度降低而減小。（2）當溫度降低到小球所標注的溫度值時，該小球會浮起。只有“20℃”、“18℃”的小球沉底，則溫度大于“20℃”，另外分析可知“22℃”、“24℃”的小球上浮，則溫度小于“22℃”，故此時的氣溫范圍為20℃﹣22℃。（3）F浮＝G＝mg＝0.005kg×10N/kg＝0.05N。故答案為：（1）減??；（2）20℃﹣22℃；（3）0.05；12．（2022?西湖區(qū)模擬）將兩個相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上，分別向其中倒入不同種類的液體，并將兩個相同的物塊分別放入這兩個容器中。當兩物塊靜止時，兩個容器中液面恰好相平，如圖所示。那么，甲容器底部受到液體的壓強小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器底部受到液體的壓強；甲容器中物塊排開液體的重力等于（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊排開液體的重力；甲容器中物塊下表面受到的壓力大于（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊下表面受到的壓力?！窘獯稹拷猓海?）甲懸浮，甲的密度等于物體的密度，乙漂浮，乙的密度大于物體的密度，所以甲液體的密度小于乙液體的密度，液體的深度相同，由p＝ρ液gh得，甲容器底受到液體的壓強小于乙容器底部受到液體的壓強；（2）甲懸浮，浮力等于重力，乙漂浮，浮力等于重力，所以甲、乙容器中受到的浮力相等，根據(jù)阿基米德原理，排開液體的重力也相等；（3）根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，F(xiàn)?。紽向上﹣F向下，則F向上＝F浮+F向下，浮力相等，甲受液體向下的壓力，而乙不受液體向下的壓力，所以甲容器中物塊下表面受到的壓力大于乙容器中物塊下表面受到的壓力。故答案為：小于；等于；大于。三．實驗探究題（共5小題）13．（2022?玉環(huán)市一模）如圖所示，圓筒形容器內(nèi)裝有適量的水，放在水平桌面上，將高為12厘米的實心圓柱形物體A用細線拴好并懸掛在彈簧測力計下。探究圓柱形物體A逐漸浸入圓筒形容器內(nèi)的水中時（水沒有溢出容器），彈簧測力計的示數(shù)F與圓筒形物體A下表面離水面距離h的關(guān)系。（1）除圖中的器材外，還需要的測量工具是刻度尺.（2）從圓柱體A接觸水面至接觸容器底之前，分別記下h和F，并將測量的結(jié)果填寫在表格中。實驗次序123456789h（cm）0246810121416F（N）9.07.86.65.44.23.01.81.81.8據(jù)表分析：①在做實驗4時，物體A受到的浮力為3.6牛。②可得出浮力與物體浸入深度無關(guān)的實驗現(xiàn)象是從第7次實驗后，彈簧測力計示數(shù)保持不變?！窘獯稹拷猓海?）彈簧測力計測量拉力，物體底面到水面的距離需要使用刻度尺測量；（2）①由實驗1知，物體的重力為G＝9N，實驗4中彈簧測力計的拉力為F＝5.4N，所以此時受到的浮力為F?。紾﹣F＝9N﹣5.4N＝3.6N；②通過分析表格中的數(shù)據(jù)，可以得出浮力與物體浸入深度無關(guān)的實驗現(xiàn)象是：從第7次實驗后，彈簧測力計示數(shù)保持不變。故答案為：（1）刻度尺；（2）①3.6；②從第7次實驗后，彈簧測力計示數(shù)保持不變。14．（2022?鹿城區(qū)一模）跳水館池水深度要適當，水過淺會發(fā)生危險，水過深則造成浪費。某科研小組想研究某高度跳臺水池中水的合理深度，用仿真人體模型進行“模擬跳水”測試，將人體模型從距水面6米處靜止釋放，觀察其觸底情況。已知該人體模型重600牛，體積為0.059m3。（不考慮空氣阻力）（1）仿真人體模型入水后會受到浮力，其最大值是590牛。（2）由于人體模型入水后受到的浮力與其重力大小相當，粗略測算時視為抵消，若剩下的平均阻力為其重力的1.5倍，則本次測試中池水至少多深才能保證人體模型不觸池底？（3）圖甲是跳水運動員入水前的示意圖，t1是人起跳的瞬間，t2為騰空至最高點的瞬間，t3是即將入水的瞬間。圖乙要描述t1～t3之間速度變化的大致圖像，請結(jié)合所學(xué)知識將其補充完整。【解答】解：（1）由浮力公式F?。溅阉甮V排可得浮力的最大值是：F?。溅阉甮V排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.059m3＝590N；（2）由機械能守恒定律知，動能的大小就是重力勢能的減小量，入水后，依據(jù)題意，人體模型受到的浮力與其重力大小相當，視為抵消，僅受向上的阻力為1.5mg，由動能定理可得：mgh＝1.5mgdmin，可得池水深度至少是：dmin=?（3）t2～t3期間，運動員做自由落體運動，因為運動員僅受重力，故合外力不變，加速度不變，故斜率不變。如圖所示：故答案為：（1）590；（2）本次測試中池水至少4m深才能保證人體模型不觸池底；（3）見解答圖。15．（2022?定海區(qū)校級模擬）探究“浮力的大小等于什么”時，實驗進行了如圖所示的步驟?；卮鹣铝袉栴}：（1）為了使實驗結(jié)論更為可信，將石塊換成鉤碼等其它物體再進行幾次實驗，其主要目的是B（填序號）；A．多次測量求平均值，以減小偶然誤差B．多次測量找規(guī)律，排除偶然性C．探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)（2）小石塊受到的浮力為1.4N；（3）實驗是通過比較物體的重力與排開液體的重力，得出結(jié)論。【解答】解