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2022年中考物理真题分类汇编专题09浮力及其应用(教师版)(第2期)
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专题09 浮力及其应用(解析版)(第2期)一、选择题1.(2022·湖北武汉)如图所示,三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水,将重为3.0N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是( )。A. 图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N;B. 图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1N;C. 图丙中盐水的密度是1.1×103kg/m3;D. 圆柱体的密度是3.0×103kg/m3【答案】B。【解析】A.图甲中,还没有浸没,甲上表面的压力为0,故图甲下表面的压力为图乙中,物体浸没,则图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差在图乙中,上表面的压力大于0,故图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N,故A正确,A不符合题意;B.丙图中,物体所受的浮力为乙图中,物体所受的浮力大小为图丙中物体上表面的压力为同理,图乙中物体上表面的压力为和图乙中容器底上表面受到的压力之差由于未知,故图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差未知,故B错误,B符合题意;C.圆柱体在乙和甲中都浸没,排开液体体积相同,且与圆柱体体积相同。在图乙中,圆柱体所受的浮力为1N,则圆柱体的体积为图丙中,圆柱体所受的浮力为1.1N,则盐水的密度是故C正确,C不符合题意;D.圆柱体的质量为圆柱体的密度是故D正确,D不符合题意。故选B。2.(2022·广东广州)两个量筒均装有20mL的水、往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块,物块静止后如图所示,水的密度为1g/cm3,g取10N/kg,则( )。
A. 甲的体积为40cm3 B. 甲受到的浮力为0.4NC. 乙排开水的体积小于20mL D. 乙受到的浮力小于甲受到的浮力【答案】B。【解析】A.如图所示,放入甲后,量筒读数为60mL,故甲的体积为V甲排=60mL-20mL=40mL=40cm3<V甲故A错误,不符合题意;B.甲受到的浮力为故B正确,符合题意;C.如图所示,放入乙后,量筒读数为70mL,故乙排开水的体积为V乙=70mL-20mL=50mL>20mL故C错误,不符合题意;D. 根据公式F浮=ρ水gV排可知V甲<V乙所以F甲<F乙故D错误,不符合题意。故选B。3.(2022·山西)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )。A. 冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力;B. 冰山所受的重力小于它排开水所受的重力;C. 冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上;D. 冰山熔化一部分后排开水的体积不变【答案】C。【解析】A.冰山在海水中漂浮,冰山所受到的浮力等于它所受的重力,故A错误;B.冰山所受到的浮力等于它所受的重力,根据阿基米德原理,冰山所受的重力等于它排开水所受的重力,故B错误;C.冰山熔化一部分后密度仍然小于海水,所以仍会漂浮在水面上,故C正确;D.冰山熔化一部分后,重力变小,浮力变小,则排开水的体积变小,故D错误。故选C。4.(2022·四川德阳)如图所示,将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中,静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用 、 、 两分别表示三种液体密度,则关于三种液体密度大小的关系说法正确的是( )。A. B. C. D. 【答案】C。【解析】静止时,小球在甲液体中漂浮,乙液体中悬浮,丙液体中沉底,则根据浮沉条件可得由以上三式可知,三种液体的密度关系故C正确,ABD错误。故选C。5.(2022·四川成都)“奋斗者”号深潜器坐底10909米,创造了中国载人深潜新记录。喜欢动手的小文制作了一个深潜器模型,用弹簧测力计测量它受到的浮力。先测出它的重力为G,然后将模型浸没于水中静止(如图所示),弹簧测力计受到的拉力为F,棋型所受的浮力为F浮。则下列说法正确的是( )。A. 拉力F与重力G是一对平衡力 B. 模型所受浮力大小F浮=G-FC. 模型从图示位置下移,浮力变大 D. 将模型逐渐提离水面,拉力不变【答案】B。【解析】AB.因为模型在水中处于静止状态,所以模型处于平衡状态,模型在水中受到竖直向上的拉力和浮力,竖直向下的重力,所以拉力F与重力G不是一对平衡力,拉力F和浮力F浮之和等于重力G,则F+F浮=G,所以F浮=G-F,故A错误,B正确;C.模型从图示位置下移,仍然处于浸没状态,所以排开液体的体积不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度不变时,模型所受浮力大小不变,故C错误;D.将模型逐渐提离水面,模型排开液体的体积变小,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度不变时,模型所受浮力变小,而模型重力不变,由F+F浮=G可知,拉力变大,故D错误。故选B。6.(2022·四川凉山州)甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球,把它们投入水中静止后,甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底,则它们受到浮力的情况是( )。A. 三球浮力相同 B. 甲球浮力最小C. 乙球浮力最小 D. 丙球浮力最小【答案】D。【解析】甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球,由可知,三个球的重力G相等;甲球漂浮、乙球悬浮,因此浮力等于球的重力,即丙球沉底,因此丙球受到的浮力小于丙球的重力,即,因此,丙球受到的浮力最小,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。7.(2022·湖北十堰)2022年6月6日,中国“探索二号”科考船搭载深海基站等装备顺利返航(如图)。“探索二号”是可搭载万米级载人潜水器的保障母船,满载排水量为6832.6t。采用电力发动机组驱动,可行驶15000海里。下列有关科考船海上航行过程的说法正确的是( )。A. 科考船所受浮力的方向竖直向下;B. 科考船所受浮力与自身重力是一对平衡力;C. 潜水器下水后,科考船所受浮力不变;D. 航行中,船尾附近海水流速变大,压强变大【答案】B。【解析】A.科考船所受浮力的方向始终是竖直向上的,故A错误;B.科考船漂浮在水面上,处于平衡状态,所受竖直向上的浮力与竖直向下的重力是一对平衡力,故B正确;C.潜水器下水后,科考船的总重力变小,科考船仍然处于漂浮状态,浮力等于自身的重力,所以浮力变小,故C错误;D.由流体压强规律可知,流速越大的位置压强越小。科考船航行中,船尾附近海水流速变大,压强变小,故D错误。故选B。二、填空题8.(2022·江苏苏州)洗水果时,发现芒果比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为F浮芒___________F浮桃;用天平正确测量油桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是___________g;芒果的体积一定___________(>/</=)82.4cm3。【答案①>;②82.4;③>。【解析】[1]芒果比油桃体积大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,则芒果排开水的体积比油桃大,由F浮=ρ水gV排可知,芒果受到的浮力大于油桃受到的浮力。[2]天平标尺的分度值为0.2g,读数时砝码质量数和游码所对的刻度值之和为油桃的质量,则油桃的质量m=50g+20g+10g+2.4g=82.4g[3]因油桃在水中漂浮,则油桃的密度小于水的密度,由可知,油桃的体积大于82.4cm3,而芒果的体积比油桃大,则芒果的体积一定大于82.4cm3。9.(2022·湖南郴州)一个装有水的圆柱形容器(容器壁厚度忽略不计)放在水平桌面上。往容器中放入一个正方体和一个球体(假设两物体都不沾水),两物体静止后状态如图所示。此时容器对桌面的压强为3000Pa,已知正方体和球体的体积比为2∶1。现将正方体取出,液面下降了4cm。再把球体取出,液面又下降了2.5cm。此时容器底对桌面的压强为2200Pa。则正方体的密度是________kg/m3,球体的密度是________kg/m3。(g取10N/kg)【答案】①;②。【解析】[1]设圆柱形容器的底面积是S,两次液面下降的高度分别是h1和h2,则正方体和球体排开水的体积分别是 ① ②正方体和球体受到的浮力分别是 ③ ④由①③知道 ⑤由②④知道 ⑥又因为正方体和球体的体积比为2:1,所以结合⑤⑥得 解得正方体的密度是[2]根据题意知道,正方体和球体取出后减小的压强是由于两者的重力产生的,即故解得球体的密度是。10.(2022·四川眉山) 如图所示,图甲是小东用弹簧测力计挂着一块不吸水的实心圆柱形合金体,从空中逐渐浸入水中的情景图乙是弹簧测力计示数F随该合金体逐渐浸入水中深度h的变化图象。合金体从接触水面到刚浸没的过程中,受到的浮力逐渐______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。合金体的密度是______kg/m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)【答案】①变大;②4.0×103。【解析】[1]合金体从接触水面到刚浸没的过程中,排开水的体积变大,根据可知,浮力越变越大。[2]从图可知,合金的重力为2N,则合金的质量为合金所受的浮力为合金的体积为合金体的密度是。三、实验题11.(2022·湖南邵阳)小军同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块,分别在下列四种情况下保持静止(如图所示)。请你帮助小军同学完成以下问题:(1)乙图中金属块所受浮力为______N;(2)比较甲、丙、丁三幅图可得出结论:浮力的大小与______有关;(3)比较______三幅图可得出结论:浮力的大小与物体没在液体中的体积有关。【答案】①0.4;②液体的密度;③甲乙丙。【解析】(1)[1]由图甲所示,物体重力为2.7N,如图乙所示,弹簧测力计示数为2.3N,物体所受浮力为(2)[2]比较甲、丙、丁三幅图可得,物体排开液体中体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,可得图丙中浮力为图丁中浮力为根据控制变量法可得结论:浮力大小与液体密度有关。(3)[3]要得结论:浮力的大小与物体没在液体中的体积有关,根据控制变量法,需控制液体密度相同,使物体没在液体中体积改变,故应比较图甲乙丙。12.(2022·江苏苏州)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;②见解析; ③液体的密度;④物体形状;⑤1; ⑥能。【解析】(1)②[1]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[2]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[3]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)[4]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)[5]乙杯处于漂浮状态,所以甲杯中水产生的浮力F浮=G乙=m乙g=0.1kg×10N/kg=1N[6]甲杯中液体的重力G甲=m甲g=0.05kg×10N/kg=0.5N因为G甲<F浮所以液体能产生比自身重力大的浮力。13.(2022·四川达州)某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是___________;(2)根据图中的实验数据可求出石块的密度为___________kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)(3)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出F浮___________G排(选填“>”、“<”或“=”),从而验证了阿基米德原理的正确性;(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强___________(选填“逐渐变大”、“一直不变”或“逐渐变小”);(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图___________步骤中可不使用弹簧测力计;(6)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出F浮___________G排(小桶中液体所受重力)的结论。(选填“>”、“<”或“=”)【答案】①丙、甲、丁、乙;②2.8×103;③=;④一直不变;⑤丁;⑥>。【解析】(1)[1]为避免石块沾水导致测量石块质量偏大,应先在空气中测出石块的质量,再将石块浸入水中;在测石块重力后为避免取下石块测空小桶的重力,在测石块重力之前先测出小桶的重力。则实验顺序为:先测空小桶的重力,再测小石块的重力,然后用弹簧测力计提着小石块放入液体中读出测力计的示数,最后测出小桶和溢出水的总重力。即最科学的实验顺序是丙、甲、丁、乙。(2)[2]由公式F浮=ρ水gV排可得石块的体积石块的质量则石块的密度为(3)[3]由实验步骤甲丁可知,物体浸在液体中时受到的浮力F浮=2.8N-1.8N=1N由实验步骤乙丙可知,物体排开液体的重力G排=2N-1N=1N所以可得出F浮=G排,即浸在液体中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。(4)[4]图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中,容器中的液面始终与溢水口齐平,液面的高度不变,由p=ρgh可知,液体对容器底的压强一直不变。(5)[5]如果换用密度小于液体密度的物体,物体放入液体中后,物体静止时漂浮,物体所受浮力与其重力大小相等,弹簧测力计的示数将变为0,因此图丁可不使用弹簧测力计。(6)[6]每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,则会导致溢出的水偏少,即G排偏小,而用测重法测得的浮力与液体是否装满无关,因此会出现F浮>G排。14.(2022·湖北十堰)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明提出如下猜想:A.可能与液体密度有关B.可能与物体浸在液体中的体积有关C.可能与物体密度有关D.可能与物体浸没在液体中的深度有关他们领取的实验器材有:柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水(适量)、细线(体积忽略不计)。(1)只用这些器材,可以验证上述猜想中的B和 _____(选填字母序号)是否正确。(2)如图是探究猜想B的实验过程,将铁块悬挂在弹簧测力计下静止在空气中时,弹簧测力计示数为F1;将铁块部分浸入水中时,弹簧测力计示数为F2,此时铁块受到的浮力大小表达式为F浮=_____(用题中物理量符号表示)。将铁块浸没在水中时,弹簧测力计示数为F3,则F2_____F3(选填“大于”、“小于”或“等于”)。分析比较F1、F2、F3的大小与浮力的关系,可以得到结论:铁块浸在水中的体积越大,受到的浮力越大。【答案】①D;②F1﹣F2;③大于。【解析】(1)[1]实验中除了水以外,没有其他液体,不能探究浮力与液体密度的关系,只有一个物体,也不能探究浮力与物体密度的关系,可以通过改变物体在水中不同深度来探究浮力大小与物体浸没在水中的深度的关系。(2)[2]根据称重法可知:F浮=F1﹣F2。[3]铁块浸没在水中时,排开水的体积越大,受到的浮力越大,弹簧测力计的示数变小,所以F2>F3。四、计算题15.(2022·四川凉山州)某同学在野外捡到一块小石块,在课外兴趣活动小组活动中进行了如下探究:①如图甲所示,在托盘秤上放一只盛了适量水的容器,托盘秤的示数为1kg;②用细线将该石块系住,手握细线将石块慢慢放入水中(水不溢出),当石块浸没到如图乙所示位置,稳定后托盘秤的示数是1.1kg;③如图丙所示,松手后该石块沉到容器底部,稳定后托盘秤的示数为1.26kg。根据以上探究情况,求:(1)该石块的重力为多少;(2)该石块的密度(要求写出必要的文字说明和计算过程)。【答案】(1)2.6N;(2)2.6×103kg/m3。【解析】(1)设容器内未放入石块时托盘秤的示数为m1,容器中石块浸没时托盘秤的示数为m2,石块在容器中沉底时托盘秤的示数为m3,石块质量为m石、重为G石,因此可得m3=m1+m石故m石=m3-m1=1.26kg-1kg=0.26kg所以石块的重力为G石=m石g=0.26kg×10N/kg=2.6N(2)设石块浸没时排开水的质量为m排水;由分析可知石块排开水的重量G排水,等于其受到的浮力F浮,因此可得m2=m1+m排水即m排水=m2-m1=1.1kg-lkg=0.1kg所以石块受到的浮力为F浮=G排水=m排水g=0.1kg×10N/kg=1N根据阿基米德原理可得,石块排开水的体积为又因为石块浸没于水中,所以V石=V排,因此石块的密度为答:(1)石块的重力为2.6N。石块的密度为2.6×103kg/m3。16.(2022·湖北随州)2022年5月15日新闻,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为9000m3,内部充有氦气和空气的混合气体,其密度为0.2kg/m3,浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为2×103kg,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上(如图)。该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg,缆绳的重力不计,仪器舱体积可忽略不计。求:(1)浮空艇内气体的质量;(2)浮空艇所受到的浮力;(3)为了有效控制浮空艇,要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,则锚泊车的质量是多少?【答案】(1)1.8×103kg;(2)1.08×105N;(3)2.1×104kg。【解析】(1)由得(2)由阿基米德原理得(3)浮空艇受4个力而平衡所以为又因为要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍。答:(1)浮空艇内气体的质量为1.8×103kg;(2)浮空艇所受的浮力为1.08×105N;(3)锚泊车的质量是2.1×104kg。
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