初中科學(xué) 中考浮力真題

溫州中考浮力真題1．（2015?溫州）如圖是一種簡(jiǎn)易溫度計(jì)，當(dāng)外界溫度升高時(shí)，液體體積膨脹，引起液體密度變化，導(dǎo)致小球受到的浮力變化而運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)會(huì)引起懸掛于下端的鏈條長(zhǎng)度發(fā)生變化，最終使小球重新懸浮液體的某一深度，指針指示溫度值。（小球體積變化可忽略）（1）該溫度計(jì)的刻度值自下而上變?。?）若該溫度計(jì)中小球的體積為3×10﹣3米3，20℃時(shí)容器內(nèi)液體密度為0.8×103千克/米3，則此時(shí)懸浮在液體中的小球受到的浮力為多少牛？（g取10牛/千克）（3）為了使該溫度計(jì)更精準(zhǔn)，請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l改進(jìn)建議：改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細(xì)的金屬鏈條。【分析】（1）當(dāng)外界溫度升高時(shí)，根據(jù)小球運(yùn)動(dòng)的情況判斷出位置的變化即可得出該溫度計(jì)的刻度值特點(diǎn)；（2）利用公式F浮＝ρ液gV排即可求出浮力；（3）根據(jù)測(cè)量的原理（溫度不同，小球懸浮液體的深度不同），分析使該溫度計(jì)更精準(zhǔn)建議。【解答】解：（1）由于外界溫度升高時(shí)，液體體積膨脹，引起液體密度變小，導(dǎo)致小球受到的浮力減小，鏈條拉力減小，則小球會(huì)下降，最終使小球重新懸浮液體的深度變大，所以該溫度計(jì)的刻度值向下的應(yīng)是變大的，即自下而上指針指示溫度值是變小。（2）小球排開(kāi)水的體積與小球的體積相等，即V排＝V球＝3×10﹣3m3，則F?。溅岩篤排g＝0.8×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝24N；（3）該溫度計(jì)測(cè)量的原理是根據(jù)外界溫度對(duì)液體密度產(chǎn)生的影響，引起小球在液體所處的深度不同，從而判斷外界溫度的高低；所以小球所處的深度受液體密度的變化和金屬鏈條的彈性程度有關(guān)，所以為了小球懸浮液體的深度的變化更明顯，則可以改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細(xì)的金屬鏈條。故答案為：（1）小。（2）懸浮在液體中的小球受到的浮力為24N；（3）改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細(xì)的金屬鏈條。2．（2016?溫州）半潛船可用來(lái)運(yùn)輸超大型貨物，空載時(shí)漂浮于海面（如圖甲）；裝載時(shí)需向船體水艙注水，船體重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下（如圖乙）；待貨物被拖到甲板上方時(shí)，排出水艙中的水，船體重力減小，甲板上浮至海面，完成貨物裝載（如圖丙）。半潛船在甲、乙、丙三種狀態(tài)時(shí)所受的浮力分別為F1、F2、F3，則以下判斷正確的是（）A．F1＞F3＞F2 B．F2＞F3＞F1 C．F3＞F1＞F2 D．F3＞F2＞F1【分析】據(jù)圖中船排開(kāi)液體的體積關(guān)系，結(jié)合F?。溅裧V排可以比較出各自情況的浮力大小關(guān)系，進(jìn)而判斷即可。【解答】解：據(jù)圖可知，乙圖中半潛船排開(kāi)水的體積最大，其次是丙圖，甲圖排開(kāi)水的體積最小，所以據(jù)F?。溅裧V排可知，液體的密度是相同的，乙圖中船受浮力最大，其次是丙圖，再次是甲圖，即浮力大小關(guān)系是：F2＞F3＞F1。故選：B。3．（2017?溫州）Argo浮標(biāo)廣泛應(yīng)用于臺(tái)風(fēng)預(yù)測(cè)、海洋資源開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，浮標(biāo)結(jié)構(gòu)如圖所示，堅(jiān)硬殼體外下方裝有可伸縮油囊，當(dāng)液壓式柱塞泵將殼體內(nèi)的油注入油囊時(shí)，油囊排開(kāi)水的體積等于注入油的體積，當(dāng)油囊中的油全部被抽回殼內(nèi)時(shí)，油囊體積忽略不計(jì)，已知浮標(biāo)總質(zhì)量為55千克，其中含油20千克，浮標(biāo)殼體體積0.04米3，油的密度為0.8×103千克/米3，海水密度取1.0×103千克/米3．g取10牛/千克。（1）該浮標(biāo)下沉20米，浮標(biāo)總重力做功多少焦？（2）液壓式柱塞泵將殼體中的油全部注入油囊時(shí)，浮標(biāo)最終露出水面的體積為多少米3？【分析】（1）已知浮標(biāo)總質(zhì)量，利用G＝mg可求重力；再利用W＝Gh可求浮標(biāo)總重力做的功；（2）已知浮標(biāo)漂浮，根據(jù)阿基米德原理可求排開(kāi)液體的體積，已知油的質(zhì)量和密度可求油的體積，即油囊體積，浮標(biāo)露出的體積等于浮標(biāo)殼體體積減去浮標(biāo)排開(kāi)液體的體積減去油囊體積的差?！窘獯稹拷猓海?）已知浮標(biāo)總質(zhì)量m＝55kg，浮標(biāo)總重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N；該浮標(biāo)下沉20米，浮標(biāo)總重力做功：W＝Gh＝550N×20m＝1.1×104J；（2）浮標(biāo)最終處于漂浮狀態(tài)，所以F浮＝G總＝550N，由阿基米德原理F?。溅岩篻V排可得，整個(gè)浮標(biāo)排開(kāi)水的體積：V排總＝＝＝0.055m3；由ρ＝可得，油囊的體積：V油囊＝V油＝＝＝0.025m3，由于油囊是浸沒(méi)在水中的，則V排總＝V油囊+V殼浸，所以外殼浸入水中的體積：V殼浸＝V排總﹣V油囊＝0.055m3﹣0.025m3＝0.03m3，則浮標(biāo)最終露出水面的體積：V露＝V殼﹣V殼浸＝0.04m3﹣0.03m3＝0.01m3。答：（1）浮標(biāo)總重力做功1.1×104J；（2）浮標(biāo)最終露出水面的體積為0.01m3。4．（2018?溫州）如圖甲是小明設(shè)計(jì)的“空氣浮力演示器”：將一空心金屬球與配重通過(guò)細(xì)線懸掛在定滑輪上，調(diào)節(jié)配重質(zhì)量使二者保持靜止，用氣泵往玻璃容器內(nèi)緩慢壓入空氣，可根據(jù)現(xiàn)象證明空氣浮力的存在。已知金屬球重5牛，體積為5×10﹣3米3．（滑輪和細(xì)線的重力、配重的體積及各種摩擦均忽略不計(jì)）（1）用氣泵向甲裝置玻璃容器內(nèi)壓入空氣，觀察到什么現(xiàn)象可以說(shuō)明金屬球受到空氣浮力的作用？金屬球上升（或配重下降）。（2）制作該演示器中的空心金屬球，用了體積為5×10﹣5米3的金屬材料求該金屬材料的密度。（3）小明想通過(guò)最小刻度為0.1牛的彈簧測(cè)力計(jì)反映空氣浮力大小的變化，他設(shè)想將該演示器改進(jìn)成如圖乙所示裝置。壓入空氣前，容器內(nèi)原有的空氣密度為1.2千克/米3，現(xiàn)通過(guò)氣泵向玻璃容器內(nèi)壓入空氣，使容器內(nèi)空氣密度增大到3.0千克/米3，能否使演示器中的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化值大于0.1牛，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明?！痉治觥浚?）演示器內(nèi)定滑輪下所掛金屬球和配重平衡，若金屬球受到浮力，對(duì)左側(cè)繩子拉力將減小，由此分析會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象；（2）已知金屬球重力和所用金屬材料的體積，由重力和密度公式計(jì)算金屬材料的密度；（3）由阿基米德原理計(jì)算壓入空氣前后金屬球受到的浮力，再計(jì)算兩次彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，從而判斷彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化量比較即可?！窘獯稹拷猓海?）由題知，演示器容器內(nèi)定滑輪下所掛金屬球和配重平衡，即G球＝G配，向甲玻璃容器內(nèi)壓入空氣后，若金屬球受到空氣浮力的作用，則金屬球?qū)ψ髠?cè)繩子拉力F＝G球﹣F浮，所以F＜G配，金屬球會(huì)上升（或配重下降）；（2）金屬球重5N，所用金屬材料的體積5×10﹣5m3，則金屬材料的密度：ρ＝＝＝＝10×103kg/m3；（3）由阿基米德原理可得，壓入空氣前金屬球受到的浮力：F浮1＝ρ氣1gV球＝1.2kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.06N，金屬球?qū)Χɑ喿髠?cè)拉力F＝G球﹣F浮1，滑輪和細(xì)線的重力不計(jì)，定滑輪兩邊繩子拉力向下且相等，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力向上，所以，由力的平衡條件可得，測(cè)力計(jì)的示數(shù)（測(cè)力計(jì)的拉力）：F1＝2（G球﹣F浮1）＝2×（5N﹣0.06N）＝9.88N，同理可得，壓入空氣后金屬球受到的浮力：F浮2＝ρ氣2gV球＝3.0kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.15N，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)：F2＝2（G球﹣F浮2）＝2×（5N﹣0.15N）＝9.7N，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化值：△F＝F1﹣F2＝9.88N﹣9.7N＝0.18N＞0.1N。故答案為：（1）金屬球上升（或配重下降）；（2）該金屬材料的密度為10×103kg/m3；（3）能使演示器中的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化值大于0.1牛。5．（2019?溫州）氣體的密度與壓強(qiáng)有關(guān)。為測(cè)量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣的密度，小明在實(shí)驗(yàn)室按如圖所示步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①如圖甲，將一打足氣的足球，放入裝滿(mǎn)水的容器中，測(cè)得溢出水的體積為426毫升。②如圖乙，將500毫升裝滿(mǎn)水的量筒倒置于水槽中，用氣針和乳膠管將足球中的氣體慢慢排入該量筒，同時(shí)調(diào)整量筒的位置，當(dāng)量筒內(nèi)外水面都與500毫升刻度線相平時(shí)，停止排氣。共排氣10次。③如圖丙，拔除氣針和乳膠管，把排氣后的足球放入裝滿(mǎn)水的容器中，測(cè)得溢出水的體積為420毫升。（1）圖乙中，當(dāng)量筒內(nèi)外水面都與500毫升刻度線相平時(shí)停止排氣，其目的是使量筒內(nèi)的氣壓等于外界大氣壓。（2）根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算實(shí)驗(yàn)室中空氣的密度。【分析】（1）從便于測(cè)量排出空氣的體積的角度分析解答；（2）物體漂浮浮力等于重力，利用阿基米德原理分別求出圖甲和圖丙兩種情況下足球受到的浮力，其浮力之差即為重力之差，也就是排出空氣的重力，再利用重力公式求出質(zhì)量，根據(jù)題意求出體積，最后利用密度公式計(jì)算空氣的密度?！窘獯稹拷猓海?）圖乙中，當(dāng)量筒內(nèi)外水面都與500毫升刻度線相平時(shí)停止排氣，其目的是使量筒內(nèi)的氣壓等于外界大氣壓，便于測(cè)量排出空氣的體積。（2）圖甲中，足球漂浮，則足球的重力：G1＝F浮1＝ρ水gV排1＝1×103kg/m3×10N/kg×426×10﹣6m3＝4.26N，圖丙中，足球漂浮，則足球的重力：G2＝F浮2＝ρ水gV排2＝1×103kg/m3×10N/kg×420×10﹣6m3＝4.2N，則排出空氣的質(zhì)量：m氣＝＝＝＝6×10﹣3kg，排出空氣的體積：V氣＝10×500cm3＝5×10﹣3m3，所以實(shí)驗(yàn)室中空氣的密度：ρ氣＝＝＝1.2kg/m3。答：（1）使量筒內(nèi)的氣壓等于外界大氣壓；（2）實(shí)驗(yàn)室中空氣的密度為1.2kg/m3。6．（2020?溫州）小明對(duì)“籃球在空氣中是否受到浮力”進(jìn)行探究，由此進(jìn)行一系列的思考與實(shí)驗(yàn)，并最終設(shè)計(jì)出可直接測(cè)量空氣密度的簡(jiǎn)易“空氣密度儀”。（1）如圖甲，將一個(gè)帶閥門(mén)的籃球放在天平的托盤(pán)上，閥門(mén)連接未充氣的氣球，且處于關(guān)閉狀態(tài)。加砝碼使天平平衡。打開(kāi)閥門(mén)，氣球變大，天平指針向右偏轉(zhuǎn)。指針向右偏轉(zhuǎn)的原因是籃球?qū)ψ蟊P(pán)壓力減小，氣球受到浮力變大。（2）為測(cè)量籃球受到的浮力大小，小明設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路。電路中電源電壓U為6伏，定值電阻R0的阻值為10歐，R是力敏電阻，其阻值與所受壓力FB的關(guān)系如圖丙所示。當(dāng)左盤(pán)中籃球未給氣球充氣時(shí)，電流表示數(shù)為0.2安，當(dāng)籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時(shí)（籃球體積不變），電流表示數(shù)為0.15安。力敏電阻R所受壓力FB與籃球?qū)ψ髠?cè)托盤(pán)的壓力FA的關(guān)系如圖丁所示。請(qǐng)計(jì)算籃球所受的浮力。（3）圖乙中籃球和氣球內(nèi)的氣體總質(zhì)量保持不變，并控制氣球體積為籃球的2倍，在電壓表指針?biāo)傅目潭缺P(pán)上標(biāo)上對(duì)應(yīng)的空氣密度值，就制成了一臺(tái)測(cè)量當(dāng)?shù)乜諝饷芏鹊摹翱諝饷芏葍x”?，F(xiàn)用此裝置測(cè)量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針大致指示在何處？請(qǐng)?jiān)趫D戊的刻度盤(pán)中用箭頭標(biāo)出，并寫(xiě)出你的判斷依據(jù)?！痉治觥浚?）打開(kāi)閥門(mén)，氣球變大，根據(jù)阿基米德原理分析；（2）分析電路的連接，當(dāng)左盤(pán)中籃球未給氣球充氣時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律得出R大小，由圖丙知，力敏電阻R所受壓力大?。煌?，當(dāng)籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時(shí)（籃球體積不變），電流表示數(shù)為0.15A時(shí)可得出R大小，從而由圖丙知，力敏電阻R所受壓力大?。挥蓤D丁找出FB與FA的關(guān)系，進(jìn)而得出力敏電阻R所受壓力FB的變化量，進(jìn)而得出籃球所受的浮力；（3）空氣的密度為1.29千克/米3，現(xiàn)用此裝置測(cè)量大于1.29千克/米3的空氣密度，根據(jù)阿基米德原理分析氣球受到的浮力變化，可知籃球?qū)ν斜P(pán)的壓力變化，從而確定力敏電阻R所受壓力FB變化，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律判斷電路的電流變化，根據(jù)U＝IR確定定值電阻的電壓變化，據(jù)此畫(huà)出用此裝置測(cè)量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針大致應(yīng)指的位置?！窘獯稹拷猓海?）打開(kāi)閥門(mén)，氣球變大，根據(jù)阿基米德原理，氣球受到的浮力變大，籃球?qū)ν斜P(pán)的壓力變小了，故天平指針向右偏轉(zhuǎn)；（2）R與定值電阻串聯(lián)，電流表測(cè)量電路的電流，電壓表測(cè)定值電阻的電壓，當(dāng)左盤(pán)中籃球未給氣球充氣時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，R1＝﹣R0＝﹣10Ω＝20Ω；由圖丙知，F(xiàn)1B＝309N；當(dāng)籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時(shí)（籃球體積不變），電流表示數(shù)為0.15A，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，R2＝﹣R0＝﹣10Ω＝30Ω；F2B＝300N；由圖丁知，F(xiàn)B＝50FA，故F1A＝＝，F(xiàn)2A＝＝，托盤(pán)A所受壓力的變化量：△FA＝﹣＝0.18N，籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍，由阿基米德原理，即籃球所受的浮力為×0.18N＝0.09N；（3）氣球體積為籃球的2倍，即氣球的體積不變，現(xiàn)用此裝置測(cè)量大于1.29千克/米3的空氣密度，根據(jù)阿基米德原理，氣球受到的浮力變大，籃球?qū)ν斜P(pán)的壓力變小，力敏電阻R所受壓力FB也變小，可知壓敏電阻變大，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，電路的總電阻變大，由歐姆定律，電路的電流變小，根據(jù)U＝IR，定值電阻的電壓變小，即電壓表示數(shù)變小，故用此裝置測(cè)量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針應(yīng)在電壓表盤(pán)1.29刻度線的左側(cè)，如下所示：故答案為：（1）籃球?qū)ψ蟊P(pán)壓力減小，氣球受到浮力變大；（2）籃球所受的浮力為0.09N；（3）如上所示。7．（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(guò)液壓泵將油在內(nèi)、外油囊間來(lái)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(cè)任務(wù)。（1）該滑翔機(jī)具有低能耗、高續(xù)航的特點(diǎn)，電池一次充電后能提供1千瓦時(shí)電能。它在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中前進(jìn)速度保持0.2米/秒，但只有9%的時(shí)間耗電，耗電時(shí)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(wú)油時(shí)，滑翔機(jī)排開(kāi)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(shí)，外油囊中油的體積為多少米3？（忽略海水壓強(qiáng)對(duì)油和滑翔機(jī)外殼體積的影響）【分析】（1）根據(jù)電能和功率，利用公式P＝求出滑翔機(jī)耗電的時(shí)間；根據(jù)效率求出滑翔機(jī)運(yùn)行的總時(shí)間，根據(jù)速度公式求出路程的大小；（2）根據(jù)物體的浮沉條件求出滑翔機(jī)受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出滑翔機(jī)排開(kāi)的水的體積；根據(jù)滑翔機(jī)的體積求出外油囊中油的體積?！窘獯稹拷猓海?）電池充一次電的能量為：W＝1千瓦時(shí)＝1kW?h＝1000W×3600s＝3.6×106J；如果滑翔機(jī)一直耗電，則運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為：；因?yàn)榛铏C(jī)實(shí)際只有9%的時(shí)間耗電，故實(shí)際運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為：；故滑翔機(jī)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(jī)懸浮在600米時(shí)，由圖乙可知，海水的密度為1.03×103kg/m3；滑翔機(jī)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(shí)滑翔機(jī)排開(kāi)的水的體積為：V排＝＝＝0.05m3；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(jī)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。8．（2022?溫州）排氣閥是供暖設(shè)備中的重要部件，它能及時(shí)排出管內(nèi)熱水汽化產(chǎn)生的氣體，使水正常流動(dòng)，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(dòng)過(guò)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(shí)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(dá)到0.25米/秒才能攜帶氣泡流動(dòng)。若水管總長(zhǎng)為60米，要使水流能攜帶氣泡流動(dòng)，則水從水管起始端流到終端最多要多少時(shí)間？（2）排氣閥中的浮筒和堵桿總質(zhì)量為0.02千克，計(jì)算排氣閥排氣時(shí)浮筒浸在水中的體積。（水的密度取1.0×103千克/米3）【分析】（1）知道路程和速度，根據(jù)v＝可求出水從水管起始端流到終端所需時(shí)間；（2）由圖可知，排氣閥排氣時(shí)浮筒處于漂浮狀態(tài)，據(jù)此求出此時(shí)浮筒所受的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出排氣閥排氣時(shí)浮筒浸在水中的體積。【解答】解：（1）由v＝可知，水從水管起始端流到終端所需時(shí)間為：t＝＝＝240s；（2）由圖可知，排氣閥排氣時(shí)浮筒處于漂浮狀態(tài)，則此時(shí)浮筒所受的浮力為：F浮＝G＝mg＝0.02kg