专题14 浮力-备战中考物理重难点题型专题突破

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本专题涉及的考点
1.浮力产生的原因：浸在液体（气体）中的物体，由于物体上下表面受到液体（气体）的压力存在差异，使物体受到竖直向上的合力，这个力叫浮力。判断物体是否受浮力的方法： 一般从产生浮力的原因考虑，如果物体下表面受到液体或气体对它向上的力，则此物体会受到浮力的作用；如果下表面不受液体或气体对它向上的力，则物体不受浮力作用，如桥墩浸在水中，虽然排开了水，但桥墩却不受水的浮力作用；再比如在太空中做乒乓球浸没在水中时，是否上浮的实验，太空中的水由于处于失重状态，故对乒乓球上下表面不存在压力差，故乒乓球几乎不受浮力作用。
2.阿基米德原理：浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力，其公式为F浮＝G排＝ρ液gV排。物体受到浮力的大小是由液体的密度，它排开的液体的体积所决定的，而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状无关。
3.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体（V排＝V物）
（1）当ρ物＞ρ液时，物体下沉，直到沉入容器底部，此时G物＝F浮＋F支,即F浮＜G物。
（2）当ρ物＝ρ液时，物体悬浮，物体可以处于液体内部任一位置，此时F浮＝G物。
（3）当ρ物＜ρ液时，物体上浮，上浮过程F浮＞G物，直到漂浮在液体表面，此时F浮＝G物。
4.计算浮力的方法
（1）称重法：F浮＝G物－F拉
（2）公式法：F浮＝G排＝ρ液gV排（阿基米德原理）
（3）压力差法：F浮＝F向上－F向下
（4）平衡法：F浮＝G物（物体漂浮或悬浮时）
5.浮力的应用
应用浮力知识可以解决轮船、潜艇、飞艇等问题。
一、单选题
1．（2022·湖北武汉·统考中考真题）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．（2022·四川成都·统考中考真题）“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-F
C．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。
3．（2022·黑龙江大庆·统考中考真题）如图所示，将一体积为的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中，溢出液体的体积为；若将木块从中间锯掉一半，将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中，则该液体会溢出（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】将一体积为的方体木块放入一盛满某种液体的溢水杯中，溢出液体的体积为，因为，说明木块最终在液体中处于漂浮状态，木块受力平衡，则此时木块浮力等于重力大小，即。根据阿基米德原理可得
得出木块密度与液体密度关系为
若将木块从中间锯掉一半，密度不变，木块依然处于漂浮状态，此时浮力依然等于重力大小
此时木块体积变成原来一半，为，则排开液体的体积为
故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
4．（2022·北京·统考中考真题）甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示，将它们浸没在水中释放，在其稳定后，三个小球所受的浮力分别为、和。下列判断正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】由表格数据可知，甲球的密度为
乙球的密度为
丙球的密度为
由于甲球和乙球密度小于水的密度，所以甲球和乙球最终会漂浮在水面，甲球漂浮时，浮力为
乙球漂浮时，浮力为
由于丙球密度大于水的密度，所以丙球最终会沉底，由可知，浮力为
综上所述，，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．（2022·内蒙古赤峰·统考中考真题）放在水平桌面上的两个相同的烧杯中装有不同浓度的盐水，其中一杯是饱和的。盐水中的实心小球是用同种材料制作的。小球静止时情况如图所示，此时小球1、小球2受到的浮力分别记为F1、F2。向两个烧杯中分别加入少许质量相等的盐后（盐的体积忽略不计），发现小球1依然静止在烧杯底，小球2还是处于漂浮状态。此时小球1、小球2两个小球受到的浮力分别记为F1′、F2′。整个过程温度不变，可推断出（ ）
A．F1′>F1，F2′>F2，F1′F1，F2′=F2，F1′=F2′
C．F1′>F1，F2′=F2，F1′FA浮
故A正确；
B．密度计处于漂浮状态，浮力和重力的关系为
F浮=G计
因为
FB浮>FA浮
所以
GB>GA
故B错误；
C．A、B浸没的深度关系为
hAF浮乙=m乙g②
由①②可知
m甲>m乙
[2]小球的密度为ρ0，小球的重力为
G球=mg=ρ0Vg③
由①③可得出小球的体积为
再将小球放入乙液体中，小球静止时（排开液体的体积等于小球的体积），已知溢出液体的质量为m乙，乙液体的密度
20．（2022·四川内江·统考中考真题）一只轻质极薄的小塑料袋，袋内装满水（袋内无空气）且水的质量为，将其浸没在水中，静止时如图所示，则此时盛水的小塑料袋受到了竖直向上的_______作用，其大小为______。（）
【答案】 浮力 2
【解析】[1]将装满水小塑料袋浸没在水中，静止时如图所示，小塑料袋受到了重力，还受到了水对其向竖直向上的浮力。
[2]浮力与装满水小塑料袋的重力是平衡力，故浮力的大小为
21．（2022·四川达州·统考中考真题）如图所示，盛有2kg水的柱形容器置于水平地面上，重为6N不吸水的正方体，静止时有五分之三的体积浸入水中，物体下表面与水面平行，则物体的密度为___________kg/m3，物体下表面所受水的压力为___________N。若物体在压力的作用下刚好浸没水中，不接触容器底，水不溢出，此时水对容器底部的压力为___________N。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
【答案】 6 30
【解析】[1]由图可知，物体在液体中处于漂浮，则物体所受的浮力为
F浮=G=6N
假设物体的体积为V，根据阿基米德原理可知
解得
物体的质量为
则物体的密度为
[2]根据浮力产生的原因
物体上表面没有受到水的压力，则物体下表面所受水的压力为
[3]物体在压力的作用下刚好浸没水中静止时，物体受到向上的浮力和向下的重力G及向下的压力，则物体此时受的浮力
力的作用是相互的，水给物体的浮力为10N，则物体给水的压力也为10N，容器中水的重力
此时水对容器底部的压力为
22．（2022·江苏苏州·统考中考真题）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___________（>/ 82.4 >
【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。
23．（2022·宁夏·统考中考真题）2022年5月20日，全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖船“国信1号”在青岛交付运营。如图所示，“国信1号”排水量1.3×105吨，它满载时所受的浮力是________N。（g取10N/kg）
【答案】1.3×109
【解析】由题意可得，“国信1号”排开水的重力为
G排=m排g=1.3×105×103kg×10N/kg=1.3×109N
根据阿基米德原理可得
F浮=G排=1.3×109N
24．（2022·湖南娄底·统考中考真题）如图甲所示，一个棱长为10cm、重为9N的正方体物块M，水平放置在一个方形容器中，M与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水，容器中水M的深度h随时间t的变化关系如图乙所示，当t=100s时，物块M在水中处于______（选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”）状态，图乙中a的值为______cm（g=10N/kg）。
【答案】 漂浮 9
【解析】[1]物块M的体积为
物块M的质量为
物块M的密度为
即物块的密度小于水的密度，所以物块在水中最终会漂浮，由图象可知：当t=40s时，物块M刚好处于漂浮状态，所以当t=100s时物块在水中将漂浮；
[2] 由图象分析可知，当t=40s时，物块M刚好处于漂浮状态，则
F浮=G=9N
根据可知，此时物块M排开水的体积为
由可得，此时水的深度为
25．（2022·海南·统考中考真题）一个实心金属球密度为，体积为，其质量为______kg。把它做成空心球放入底面积为的圆柱体水槽中，球漂浮在水面上，浸入水中的体积为其总体积的，此时水对槽底的压强增大了150Pa，则球体空心部分的体积为______。（，g取10N/kg）
【答案】 0.3 350
【解析】[1]一个实心金属球的质量为
[2]水对槽底的压力增大了
浮力等于增大的压力，则排开水的体积为
则总体积为
空心部分的体积为
26．（2022·四川眉山·统考中考真题）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】 变大 4.0×103
【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
一、单选题
1．（2023·北京西城·北京市第十三中学分校校考模拟预测）如图所示，装有水的容器静止放在水平桌面上，正方体物块M悬浮在水中，其上表面与水面平行，则下列说法中正确的是
A．M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力
B．M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小
C．M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力
D．M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力是一对平衡力
【答案】B
【解析】AD．浮力等于物体上、下表面所受的压力之差，M上、下表面受到水压力的合力等于M受到的浮力，故AD错误；
B．物块M悬浮在水中，受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是平衡力，M上、下表面受到水压力的合力等于浮力，因此M上、下表面受到水压力的合力的大小等于重力大小，故正确；
C．根据 可知下表面受到的水的压强大，根据 可求得下表面受到水的压力比上表面受到水的压力大，故错误．
2．（2023·黑龙江大庆·大庆一中校考一模）如图所示，一个边长为0.1m的正方体竖直悬浮在某液体中，其上表面受到液体的压力F1为6N，下表面受到液体的压力F2为14N（g取10N/kg）。下列说法中错误的是（ ）
A．正方体受到的浮力为8N
B．液体的密度为0.8×103kg/m3
C．正方体上表面到液面的距离h=0.06m
D．液体对正方体下表面的压强为1.4×103Pa
【答案】C
【解析】A．由浮力产生的原因可得，正方体受到的浮力
F浮=F2-F1=14N-6N=8N
故A正确，不符合题意；
B．物体悬浮时排开液体的体积
V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
由F浮=ρ液gV排可得液体的密度
故B正确，不符合题意；
C．正方体上、下表面积
S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2
正方体上表面受到的压强
由p=ρgh可得，正方体上表面到液面的距离
故C错误，符合题意。
D．液体对正方体下表面的压强为
故D正确，不符合题意。
故选C。
3．（2023·北京海淀·北大附中校考模拟预测）在图甲中，石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降，直至全部没入水中，图乙是钢绳拉力随时间变化的图像，若不计水的阻力，则下面计算出的石料有关物理量错误的是（ ）
A．石料的质量为250kg
B．浸没水中后受到的浮力为
C．石料的密度为
D．当石料浸没水中后，所受浮力不变
【答案】C
【解析】A．由图像知道，AB段拉力大小不变，此时石料未接触水面，根据测力计的示数知道，石料的重力
G=F=2500N
则石料的质量
故A正确，不符合题意；
B．BC段拉力逐渐减小，说明石料慢慢浸入水中，且浸入水中的体积逐渐变大，受到的浮力逐渐变大，在C点恰好完全浸没，此时测力计的示数为1500N，所以
F浮=G-F=2500N-1500N=1000N
故B正确，不符合题意；
C．石料完全浸没时，排开水的体积等于自身体积，根据可得石料的体积
则石料的密度
故C错误，符合题意；
D．当石料浸没水中后，排开水的体积不变，由知道，受到的浮力不变，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．（2023·北京海淀·北大附中校考模拟预测）建设桥梁的过程中，要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示，假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中，在沉入过程中，其下表面到水面的距离 h 逐渐增大，构件所受浮力 F1、钢绳拉力 F2随h 的变化如图乙所示（ρ水＝1 × 103kg/m3）。下列判断正确的是（ ）
A．构件的边长为 4mB．构件的密度为 3×103kg/m3
C．构件所受的最大浮力为 1.6×105ND．构件所受的重力为 2×105N
【答案】B
【解析】A．由图乙可知，当下表面到水面的距离达到2m后，浮力、拉力不再发生变化，这表明当下表面到水面的距离为2m时，构件恰好完全浸没，所以构件的长度为2m，故A错误；
BCD．由题意可得，构件浸入水中的过程中，排开水的体积变大，构件受到的浮力变大，拉力变小，当构件完全浸没在水中时，浮力最大，此时拉力最小，由图乙可得，拉力最小为1.6×105N，因为构件的体积为
V=2m×2m×2m=8m3
所以构件完全浸没时，所受浮力为
F1=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N
又因为构件从江面被匀速吊入江水中，处于平衡状态，对构件进行受力分析可得，构件受到重力、拉力和浮力，且重力等于拉力与浮力的和，所以可得构件所受重力为
G=F1+F2=1.6×105N+8×104N=2.4×105N
所以构件的质量为
所以构件的密度为
故B正确，CD错误。
故选B。
5．（2023·北京顺义·北京市顺义区仁和中学校考一模）在测量某种液体的密度时，选用弹簧测力计、细线、物体A、圆柱形容器和水按照图甲、乙、丙所示依次进行实验。三次测量弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3，水的密度用ρ水表示，待测液体的密度用ρ表示，则下列ρ的表达式中正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】物体A浸没在水中受到的浮力
F浮水=F1-F2
由F浮水=ρ水gV排得，A的体积
物体A浸没在液体中受到的浮力
F浮液=F1-F3
物体A分别浸没在水和液体中，则物体A排开液体的体积等于排开水的体积，即
由F浮液=ρ液gV排得，待测液体的密度
故ABD错误，C正确。
故选C。
6．（2023春·北京·九年级北京市第三十五中学校考阶段练习）将体积相同的球1、球2和球3放入水中静止时如图所示。设球1、球2和球3的密度分别为ρ1、ρ2和ρ3；它们的质量分别为m1、m2和m3； 它们所受的重力分别为G1、G2和G3；它们受到的浮力分别为F1、F2 和F3。则下列判断正确的是（ ）
A．ρ1