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四、運(yùn)動(dòng)與力學(xué)專題08浮力1.(2024·廣西·中考真題)【新情境——“智能水位報(bào)警器”】一個(gè)不吸水的實(shí)心圓柱體Q,底面積為0.01m2,高為0.3m,密度為0.5×103kg/m3。如圖甲所示,現(xiàn)將Q放在容器中,緩慢往容器中注水(水的密度為1×103kg/m3,g取10N/kg),求:(1)圓柱體Q的質(zhì)量;(2)當(dāng)注入水的深度為0.1m時(shí)(此時(shí)Q未漂?。?,Q受到的浮力;(3)廣西夏季雨水充沛,每逢暴雨,河水水位快速上漲,為了監(jiān)測(cè)河水水位,某項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)了“智能水位報(bào)警器”,如圖乙所示。其由A、B兩部分組成,A模擬控制器,B模擬河道。其中A內(nèi)部高度為0.7m,頂部固定著壓力傳感器,當(dāng)壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí),報(bào)警器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。在某次注水測(cè)試中,當(dāng)注水到某一深度時(shí),Q開始漂浮,隨著注入水的深度增加,Q最終會(huì)與傳感器接觸,當(dāng)Q露出水面長(zhǎng)度為0.1m時(shí),報(bào)警器恰好開始報(bào)警。請(qǐng)通過計(jì)算,分析從開始注水到報(bào)警器報(bào)警的過程,并在丙圖中作出此過程Q底部受到水的壓強(qiáng)p隨注入水的深度h變化的關(guān)系圖線?!敬鸢浮浚?)1.5kg;(2)10N;(3)【詳解】解:(1)圓柱體Q的體積V=Sh=0.01m2×0.3m=0.003m3由可得,圓柱體Q的質(zhì)量m=ρV=0.5×103kg/m3×0.003m3=1.5kg(2)當(dāng)注入水的深度為0.1m時(shí),Q排開水的體積V排=Sh水=0.01m2×0.1m=0.001m3此時(shí)圓柱體Q受到的浮力F浮=ρ水Vg=1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N當(dāng)注入水的深度為0.1m時(shí),圓柱體Q受到的浮力大小是10N。(3)圓柱體Q受到的重力大小G=mg=1.5kg×10N/kg=15N圓柱體Q剛好漂浮在水中時(shí),排開水的體積此時(shí)注水的深度此時(shí)圓柱體Q底部受到的壓強(qiáng)大小是p1=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa圓柱體Q剛接觸壓力傳感器時(shí),注水的深度h2=hA-(hQ-h1)=0.7m-(0.3m-0.15m)=0.55m此時(shí)圓柱體Q底部受到的壓強(qiáng)大小是p2=p1=1500Pa當(dāng)圓柱體Q漏出水面長(zhǎng)度為0.1m時(shí),注水的深度h3=hA-0.1m=0.7m-0.1m=0.6m此時(shí)圓柱體Q浸在水中的深度h4=hQ-0.1m=0.3m-0.1m=0.2m此時(shí)圓柱體Q底部受到的壓強(qiáng)大小是p3=ρ水gh4=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa此過程Q底部受到水的壓強(qiáng)p隨注入水的深度h變化的關(guān)系圖線如圖所示:答:(1)圓柱體Q的質(zhì)量是1.5kg;
(2)當(dāng)注入水的深度為0.1m時(shí),Q受到的浮力是10N;
(3)此過程Q底部受到水的壓強(qiáng)p隨注入水的深度h變化的關(guān)系圖線如圖所示。一.浮力1.(2021·廣西梧州·中考真題)小麗用裝有沙子的柱形帶蓋塑料瓶探究浮力大小的影響因素。(1)小麗列舉了以下三個(gè)常識(shí),做出了三個(gè)猜想,其中符合常識(shí)2的是猜想(填序號(hào))。常識(shí)猜想常識(shí)1:大小相同的木塊和鐵塊,木塊漂在水面,鐵塊沉在水底常識(shí)2:輪船從江里駛?cè)牒@?,船身?huì)上浮一些常識(shí)3:人在水中越往深處走,覺得身體越來越輕猜想1:浮力大小與液體的密度有關(guān)猜想2:浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)猜想3:浮力大小與物體的質(zhì)量有關(guān)(2)為了驗(yàn)證上述猜想是否正確,小麗依次做了以下實(shí)驗(yàn),如圖所示。①通過A、C實(shí)驗(yàn)步驟,可知物體浸沒在水中所受浮力大小是N;②通過(填字母)實(shí)驗(yàn)步驟,可得猜想2是(選填“正確”或“錯(cuò)誤”);③通過A、C、E實(shí)驗(yàn)步驟,可探究物體所受浮力大小與有關(guān);④為驗(yàn)證猜想3,小麗將瓶子中的沙子倒掉一些,接著她仿照步驟D進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)小于2N,繼續(xù)將瓶子中的沙子倒掉一些,重復(fù)以上步驟,發(fā)現(xiàn)測(cè)力計(jì)示數(shù)始終小于2N,便認(rèn)為猜想3是正確的,小麗在該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問題是?!敬鸢浮?、22ABC正確液體密度沒有測(cè)量倒掉一些沙子后瓶子與沙子的總重力【詳解】(1)[1]輪船從江里駛?cè)牒@?,輪船?huì)上浮一些,因輪船始終漂浮,且質(zhì)量不變,故輪船所受浮力均等于重力不變,而江水與海水的密度不同,且因輪船上浮,故輪船排開水的體積也不同,故可知物體所受浮力與液體的密度及物體排開液體的體積有關(guān),故符合常識(shí)2的是猜想1、2。(2)[2]由圖A可知,物體的重力為G=4N,由圖C可知,物體浸沒在水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為F=2N,故物體浸沒在水中所受浮力大小為F浮=G-F=4N-2N=2N[3][4]由B、C實(shí)驗(yàn)步驟可知,液體密度不變時(shí),物體排開液體的體積越大,彈簧測(cè)力計(jì)的拉力越小,即物體所受浮力越大,故可得猜想2是正確的。[5]A、C、E實(shí)驗(yàn)步驟中,物體排開液體的體積相同而液體的密度不同,物體所受浮力也不同,故可探究物體所受浮力大小與液體密度有關(guān)。[6]將瓶子中的沙子倒掉一些后,再將其浸沒,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小,但將沙子倒掉后,此時(shí)瓶子與沙子的總重力也減小,故無(wú)法判斷其所受浮力是否變化,故該實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問題是沒有測(cè)量倒掉一些沙子后瓶子與沙子的總重力。二.阿基米德原理2.(2022·廣西貴港·中考真題)如圖所示,水平桌面上放置兩個(gè)相同的容器,甲中有一小物塊懸浮于水中,乙中有一個(gè)小球漂浮在水面上,此時(shí)容器內(nèi)水面高度相同。則下列說法正確的是()A.兩個(gè)容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)關(guān)系:p甲<p乙B.水對(duì)兩個(gè)容器底部的壓力關(guān)系:F甲>F乙C.如果向甲中加入酒精并攪拌均勻,小物塊受到的浮力變小D.如果向乙中加入鹽水并攪拌均勻,小球受到的浮力變大【答案】C【詳解】A.甲容器對(duì)桌面的壓力為F甲=G水+G杯+G物塊乙容器對(duì)桌面的壓力為F乙=G水+G杯+G小球物塊懸浮,所以F物塊浮=G物塊=G物塊排小球漂浮,所以F小球浮=G小球=G小球排因?yàn)槿萜鲀?nèi)水面高度相同,且底面積相同,所以p甲=p乙,故A錯(cuò)誤;B.由題意可知,水的密度ρ和深度h都相同,根據(jù)p=ρgh可得,水對(duì)兩個(gè)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系為p甲=p乙,根據(jù)F=pS可得,水對(duì)容器底部的壓力關(guān)系為F甲=F乙,故B錯(cuò)誤;C.物塊懸浮在甲容器中,ρ物塊=ρ水,如果向甲容器中加入酒精,則液體密度減小,由F浮=pgV排可知,物塊受到的浮力變小,故C正確;D.小球漂浮在乙容器中,向乙容器中加入鹽水,液體密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到的浮力等于自身的重力,小球的重力沒變,小球受到的浮力不變,故D錯(cuò)誤。故選C。3.(2022·廣西玉林·中考真題)如圖所示,新鮮雞蛋沉在盛有純水的容器底部,若要其上浮,可加(已知)()A.酒精 B.植物油 C.純水 D.濃鹽水【答案】D【詳解】A.向杯中加酒精,只能使杯內(nèi)水的密度減小,使雞蛋受到的浮力減小,不能使雞蛋上浮,故A不符合題意;B.向杯中加植物油,植物油不溶于水,不會(huì)改變水的密度,不能增大雞蛋受到的浮力,不能使雞蛋上浮,故B不符合題意;C.向杯內(nèi)加水、不會(huì)改變水的密度,不能增大雞蛋受到的浮力,不能使雞蛋上浮,故C不符合題意;D.向杯中加鹽,鹽溶解后,使水的密度增大,在雞蛋排開水的體積不變的情況下,由知道,雞蛋受到的浮力增大,當(dāng)受到的浮力大于雞蛋重時(shí),雞蛋將上浮,故D符合題意。故選D。4.(2022·廣西河池·中考真題)某同學(xué)用石塊、細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水和食鹽等器材,進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)探究。下列說法正確的是()A.石塊在水中受到的浮力方向豎直向下B.石塊在水中受到的浮力大小為C.石塊浸沒在水中時(shí),排開水的體積為D.丙圖中鹽水的密度為【答案】B【詳解】A.石塊浸沒在水中后,彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)石塊的拉力變小了,說明石塊受到豎直向上的浮力,故A錯(cuò)誤;B.由圖甲可知,物體的重力G=2N,由圖乙可知,石塊浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),則石塊在水中受到的浮力為故B正確;C.石塊浸沒在水中時(shí),根據(jù)阿基米德原理可知,排開水的體積為故C錯(cuò)誤;D.物體的重力G=2N,由圖丙可知,石塊浸沒在鹽水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),則石塊在鹽水中受到的浮力為根據(jù)阿基米德原理可知,鹽水的密度為故D錯(cuò)誤。故選B。5.(2021·廣西貴港·中考真題)2020年11月28日上午8時(shí)30分許,隨著一陣汽笛聲響,在馬里亞納海溝結(jié)束科考任務(wù)的“探索一號(hào)”科考船,搭載成功實(shí)現(xiàn)10909米坐底紀(jì)錄的“奮斗者”號(hào)勝利返航若海水密度為1.03×103kg/m3,“奮斗者”號(hào)在海面下下潛的過程中,下列說法正確的是()A.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)不變,受到的海水的浮力不變B.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變大,受到的海水的浮力不變C.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變大,受到的海水的浮力變大D.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變小,受到的海水的浮力變小【答案】B【詳解】AD.“奮斗者”號(hào)在海面下下潛的過程中,根據(jù)可知,密度不變,深度變深,故受到了壓強(qiáng)變大,故A錯(cuò)誤;D錯(cuò)誤;BC.根據(jù)可知,浸沒后,物體的排開液體的體積不變,液體的密度不變,故浮力不變,故B正確;C錯(cuò)誤。故選B。6.(2022·廣西百色·中考真題)用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛重為5.4N的物體,放入水中,靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示,則物體在水中受到的浮力為N,物體的體積為m3。(水=1.0×103kg/m3)【答案】2【詳解】[1]由題意可得,物體靜止,即處于平衡狀態(tài),物體在豎直方向上受到豎直向下的重力,豎直向上的浮力和拉力,這三個(gè)力的合力為0,所以可得[2]由圖可知,物體處于浸沒狀態(tài),即V物=V排,所以根據(jù)公式可得,物體的體積為7.(2021·廣西桂林·中考真題)如圖所示,充滿氫氣的氣象探測(cè)氣球攜帶探空儀(體積不計(jì))探空儀在高空測(cè)量,工作完畢后釋放部分氫氣,氣球體積縮小,所受浮力隨之,氣球下落。氣球球囊(厚度不計(jì))、細(xì)繩及探空儀的總質(zhì)量為m0,空氣密度為ρ空,當(dāng)它恰能緩慢下降時(shí),球內(nèi)氫氣密度為ρ氫,此時(shí)氣球的體積為(用題中已知物理量表示)?!敬鸢浮繙p小【詳解】[1]根據(jù)阿基米德原理可知,氣球體積縮小,所受浮力隨之減小。[2]假設(shè)氣球的體積為V,則氣球的總重力氣球的浮力為因?yàn)楫?dāng)氣球緩慢下降時(shí),浮力等于重力,則則氣球的體積8.(2022·廣西柳州·中考真題)小東學(xué)習(xí)了密度的有關(guān)知識(shí)后,做如下實(shí)驗(yàn)。(1)小東在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量玻璃珠的密度。①他將天平置于桌面,移動(dòng)游碼至標(biāo)尺左端點(diǎn),調(diào)節(jié)平衡螺母使橫梁平衡;②接著測(cè)量幾個(gè)玻璃珠的質(zhì)量,天平平衡時(shí)托盤中的砝碼及游碼的位置如圖甲所示,則這些玻璃珠的質(zhì)量為g;③將這些玻璃珠放入量筒,量筒中水面變化如圖乙所示,則玻璃珠的總體積為cm3,玻璃珠的密度為kg/m3;④小東按規(guī)范操作完成了實(shí)驗(yàn),才發(fā)現(xiàn)天平橫梁因磨損出現(xiàn)的缺口如圖丙中A處所示,那么玻璃珠質(zhì)量的測(cè)量值(選填“大于”、“等于”或“小于”)真實(shí)值;(2)小東回到家里,想要測(cè)量家里的空氣密度,器材有:未充氣的新皮球(如圖丁,皮球壁厚度忽略不計(jì)),電子秤,打氣筒(每次能打出一筒體積為V0的空氣)。已知皮球充氣后如圖戊所示,內(nèi)部氣壓大于大氣壓。方法如下:i.用電子秤測(cè)出未充氣的新皮球的質(zhì)量m1;ii.用打氣筒給新皮球打入n筒空氣后,皮球如圖戊,用電子秤測(cè)出其質(zhì)量m2;iii.計(jì)算空氣密度的表達(dá)式為ρ=;由于空氣浮力的影響,上述測(cè)量不夠準(zhǔn)確。僅用現(xiàn)有器材更準(zhǔn)確地測(cè)量空氣密度,需要增加一個(gè)步驟:;用你增加步驟中測(cè)得的物理量及已測(cè)得的物理量計(jì)算空氣密度,表達(dá)式為ρ'=?!敬鸢浮克?刻度26.210等于測(cè)出籃球的體積V1【詳解】(1)[1][2]天平使用前要放在水平桌面上,將游碼移動(dòng)到0刻度處,然后進(jìn)行調(diào)平衡。[3]天平平衡時(shí)托盤中的砝碼及游碼的位置如圖甲所示,根據(jù)天平的使用方法,物體質(zhì)量等與砝碼質(zhì)量加上游碼指示的刻度數(shù),即25g加1.2g,玻璃珠質(zhì)量為。[4][5]將這些玻璃珠放入量筒,量筒中水面變化如圖乙所示,即玻璃珠的體積為故玻璃珠的密度為[6]小東按規(guī)范操作完成了實(shí)驗(yàn),也就是說天平在使用前是調(diào)過平衡的,所以測(cè)量出的質(zhì)量不會(huì)受到影響。(2)[7]由題意知空氣的體積為空氣的質(zhì)量為根據(jù)密度公式[8][9]由于皮球受到空氣浮力的影響,故可以先測(cè)量出皮球的體積V1,故有下式關(guān)系故可得9.(2022·廣西·中考真題)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用學(xué)過的物理知識(shí)測(cè)定一塊吊墜的密度。(1)把天平放在水平桌面上,將游碼調(diào)到標(biāo)尺左端處時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的左側(cè),此時(shí)應(yīng)向調(diào)節(jié)平衡螺母,使橫梁平衡;(2)將吊墜放在天平左盤中,向右盤中加砝碼并調(diào)節(jié)游碼直到橫梁平衡。此時(shí),右盤中的砝碼和游碼的位置如圖甲所示,則吊墜的質(zhì)量是g;(3)往量筒中倒入50mL水,將吊墜浸沒在水中,液面位置如圖乙所示,則吊墜的密度是;(4)整理實(shí)驗(yàn)器材時(shí)發(fā)現(xiàn),使用的砝碼有磨損,則測(cè)得的密度值偏;(5)實(shí)驗(yàn)小組討論后,不用砝碼,只利用天平、兩個(gè)相同的燒杯、量筒和水也能測(cè)出吊墜的密度。請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。①在兩個(gè)燒杯中倒入等量的水,分別放在已調(diào)平衡的天平的左右盤中如圖丙所示;②將拴著細(xì)線的吊墜浸沒在左盤燒杯的水中(不碰燒杯底),用量筒向右盤的燒杯中加水到A處時(shí)橫梁平衡,記下加水的體積為,如圖丁所示;③,用量筒繼續(xù)向右盤的燒杯中加水,直到橫梁平衡,并記下再次加入水的體積為;④吊墜密度的表達(dá)式為。(用、、表示)【答案】零刻度線右32.2大將吊墜直接放在左盤燒杯的水中【詳解】(1)[1][2]根據(jù)托盤天平的使用規(guī)則可知,首先把天平放在水平桌面上,然后將游碼調(diào)到標(biāo)尺左端零刻度線處,若發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的左側(cè),說明左側(cè)較重,所以把平衡螺母向右調(diào)節(jié),才能使天平平衡。(2)[3]根據(jù)托盤天平的讀數(shù)規(guī)則可知,左盤上物體的質(zhì)量等于右盤砝碼的質(zhì)量與標(biāo)尺上游碼所表示的示數(shù)之和,所以吊墜的質(zhì)量為m=20g+10g+2.2g=32.2g(3)[4]由圖可知,該量筒的分度值為2mL,根據(jù)液面所在的位置可知,此時(shí)量筒的示數(shù)為64mL,由題意可知,吊墜的體積等于量筒中水增加的體積,即吊墜的體積為V=64mL-50mL=14mL=14cm3根據(jù)密度公式可得,該吊墜的密度為(4)[5]使用的砝碼有磨損,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的質(zhì)量偏大,根據(jù)可知,測(cè)得的密度值偏大。(5)[6][7]天平是一個(gè)等臂杠桿,將拴著細(xì)線的吊墜浸沒在左盤燒杯的水中(不碰燒杯底),用量筒向右盤的燒杯中加水到A處時(shí)橫梁平衡,記下加水的體積為,此時(shí)右側(cè)增加的水的重力等于右側(cè)吊墜所受到的浮力,即,可得所以此時(shí)V排=V1,又因?yàn)榈鯄嬙谒刑幱诮]狀態(tài),所以V吊墜=V排=V1將吊墜直接放在左盤燒杯的水中,用量筒繼續(xù)向右盤的燒杯中加水,直到橫梁平衡,并記下再次加入水的體積為,此時(shí)天平兩側(cè)的重力大小相等,所以右側(cè)增加的水的重力等于吊墜的重力,即可得吊墜的重力為所以吊墜的質(zhì)量為根據(jù)密度公式可得,該吊墜的密度為10.(2021·廣西貴港·中考真題)如圖所示是某物理興趣小組驗(yàn)證“阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)操作過程示意圖。(1)驗(yàn)證阿基米德原理實(shí)驗(yàn)的合理順序是;(填字母代號(hào))(2)金屬塊浸入溢杯前,溢杯里水面高度應(yīng);(3)金屬塊浸沒在水中時(shí),受到的浮力是N;(4)金屬塊的密度為kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)(5)比較(填字母代號(hào))和(填字母代號(hào))的操作可得出結(jié)論:浸入液體中的物體所受的浮力大小等于物體排開液體所受重力的大小?!敬鸢浮縁ABGCEDH到達(dá)溢水杯杯口1ADFH【詳解】(1)[1]驗(yàn)證阿基米德原理實(shí)驗(yàn)的合理順序是,先測(cè)量空桶,再測(cè)量石頭的重力,再用稱重法測(cè)量浮力,然后不斷改變物體浸入液體中的體積并測(cè)量桶和水的總重,故順序?yàn)镕ABGCEDH。(2)[2]金屬塊浸入溢杯前,溢杯里水面高度應(yīng)到達(dá)溢水杯的杯口。(3)[3]金屬塊浸沒在水中時(shí),受到的浮力是故浸沒時(shí)的浮力為1N。(4)[4]金屬塊的體積為故金屬塊的質(zhì)量為金屬塊的密度為故金屬塊的密度為。(5)[5][6]通過AD可知,浸沒時(shí)物體所受的浮力;通過FH可知排開水的重力,故比較兩者的關(guān)系即可。11.(2021·廣西·中考真題)學(xué)習(xí)了密度知識(shí)后,小華用天平和量筒測(cè)量食用油的密度。(1)將天平放在水平桌面上,把游碼移到標(biāo)尺端零刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針指在分度盤右側(cè),此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向端調(diào)節(jié),使橫梁平衡;(2)稱出空燒杯的質(zhì)量為,將適量的食用油倒入燒杯,稱出燒杯和食用油的總質(zhì)量如圖甲所示,則燒杯中食用油的質(zhì)量為,接著,將燒杯中的食用油倒入量筒中,示數(shù)如圖乙所示,則食用油的密度為;(3)本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得食用油的密度(選填“偏大”或“偏小”),主要原因是;(4)小華查閱資料和深入思考后,找到了測(cè)量液體密度更精確簡(jiǎn)便的方法,操作如下:①如圖甲、乙所示,把適量待測(cè)液體和水分別倒入兩容器中并置于兩電子秤上,再將兩電子秤示數(shù)清零(按電子秤的清零鍵后,示數(shù)顯示為零);②將系好細(xì)線的小物塊(不吸收液體)緩慢浸沒到待測(cè)液體中保持靜止(未觸底),液體未溢出,如圖丙所示,記下電子秤的示數(shù);③將小物塊取出,擦干后再緩慢浸沒到水中保持靜止(未觸底),水未溢出,如圖丁所示,記下電子秤的示數(shù);④則該液體密度的表達(dá)式。(已知水的密度為)【答案】左左偏大燒杯中有殘留的食用油,體積偏小【詳解】(1)[1][2]將天平放在水平桌面上,把游碼移到標(biāo)尺左端零刻度線處,即游碼歸零;發(fā)現(xiàn)指針指在分度盤右側(cè),右側(cè)重,需要將平衡螺母向左側(cè)移動(dòng)。(2)[3][4]燒杯和食用油的總質(zhì)量如圖甲所示,游碼60g加上游碼的示數(shù)為1.2g,故燒杯和食用油的總質(zhì)量為61.2g,那么燒杯中食用油的質(zhì)量為則燒杯中食用油的質(zhì)量為;食用油的體積為40mL,則食用油的密度為故食用油的密度為。(3)[5][6]由于從燒杯中倒入量筒中有殘留的食用油,故體積偏小,質(zhì)量是準(zhǔn)確的,故密度偏大。(4)[7]將小物塊系在細(xì)線上,放入未知液體中,質(zhì)量增加了m1,則浮力為m1g,根據(jù)浮力公式可知,排開液體的體積為如果放入水中,此時(shí)質(zhì)量增加了m2,則浮力為m2g,同理可以得出排開液體的體積為都浸沒,體積相等,故可以得出等式則液體的密度為則液體的密度為。12.(2022·廣西梧州·中考真題)如圖甲所示,一彈簧下端固定在容器的底部,上端與一個(gè)重為20N的正方體相連,此時(shí)水的深度為0.2m,彈簧的伸長(zhǎng)量為4cm。在彈性限度內(nèi),彈簧產(chǎn)生的彈力F與其伸長(zhǎng)量x之間的關(guān)系如圖乙所示。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:(1)正方體的質(zhì)量;(2)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng);(3)正方體浸在水中的體積。【答案】(1)2kg;(2);(3)【詳解】解:(1)正方體的質(zhì)量(2)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)(3)由圖乙,當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量為4cm時(shí),彈簧產(chǎn)生的彈力F為8N,則正方體所受的浮力正方體浸在水中的體積答:(1)正方體的質(zhì)量為2kg;(2)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為;(3)正方體浸在水中的體積為。13.(2022·廣西柳州·中考真題)如圖為某自動(dòng)沖水裝置的示意圖,水箱內(nèi)有一個(gè)圓柱浮筒A,其重為GA=4N,底面積為S1=0.02m2,高度為H=0.16m。一個(gè)重力及厚度不計(jì)、面積為S2=0.01m2的圓形蓋片B蓋住出水口并緊密貼合。A和B用質(zhì)量不計(jì)、長(zhǎng)為l=0.08m的輕質(zhì)細(xì)桿相連。初始時(shí),A的一部分浸入水中,輕桿對(duì)A、B沒有力的作用。水的密度為ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。(1)求A所受浮力的大小F浮。(2)求A浸入水的深度h1。(3)開始注水后輕桿受力,且桿對(duì)A和B的拉力大小相等。當(dāng)水面升高到某位置時(shí),B剛好被拉起使水箱排水,求此時(shí)桿對(duì)B的拉力大小F。(4)水箱開始排水時(shí),進(jìn)水管停止注水。為增大一次的排水量,有人做如下改進(jìn):僅增大B的面積為S2'=0.012m2試通過計(jì)算說明該方案是否可行?若可行,算出一次的排水量。(水箱底面積S=0.22m2供選用)【答案】(1)4N;(2)0.02m;(3)20N;(4)見解析【詳解】解:(1)由于輕桿對(duì)A沒有力的作用,此時(shí)浮筒A漂浮在水中,A在豎直方向受到重力以及浮力的作用,是一對(duì)平衡力,大小相等,故A所受浮力的大小為(2)根據(jù)阿基米德原理可知,圓筒A排開水的體積即為圓筒A浸入在水中的體積,故有所以圓筒A浸入在水中的體積為由V=sh可得,A浸入水的深度h1為(3)當(dāng)水面升高到某位置時(shí),B剛好被拉起使水箱排水,設(shè)此時(shí)的水深為h2,B在豎直方向受到水的壓力F水B以及桿對(duì)它的拉力F,則有
①此時(shí)B受到水的壓強(qiáng)為則B受到水的壓力為
②此時(shí)A受到浮力、重力和桿對(duì)它的拉力F,受力分析可有
③根據(jù)阿基米德原理,此時(shí)A受到的浮力為
④由①②③④解得h2=0.2m,F(xiàn)=20N(4)改進(jìn)前,初始時(shí)水的深度為那么,改進(jìn)前一次的排水量為改進(jìn)后,假設(shè)當(dāng)水面升高到某位置時(shí),B剛好被拉起使水箱排水,設(shè)此時(shí)的水深為,B在豎直方向受到水的壓力以及桿對(duì)它的拉力,則有
⑤此時(shí)B受到水的壓強(qiáng)為則B受到水的壓力為
⑥此時(shí)A受到浮力、重力和桿對(duì)它的拉力,受力分析可有
⑦根據(jù)阿基米德原理,此時(shí)A受到的浮力為
⑧由⑤⑥⑦⑧解得,因?yàn)榇藭r(shí),浮筒A是完全浸沒在水中,計(jì)算出來水對(duì)B的壓力為,即桿的拉力為30N時(shí),B才會(huì)被提起。因?yàn)榇藭r(shí)A浸沒在水中,根據(jù)阿基米德原理,A受到的浮力為桿對(duì)A的拉力因此,改進(jìn)后桿對(duì)B的拉力不足以使得B起來,故該方案不可行。答:(1)A所受浮力的大小F浮為4N;(2)求A浸入水的深度h1為0.02m;(3)此時(shí)桿對(duì)B的拉力大小F為20N;(4)該方案不可行。14.(2022·廣西貴港·中考真題)如圖所示,水平地面上放置一個(gè)底面積為0.03m2薄壁圓柱形容器,容器側(cè)面靠近底部有一控制出水的閥門K。邊長(zhǎng)為0.1m的正方體木塊A體積的浸入水中,下方用細(xì)線TB系有重為3N的合金球B,B的體積是A體積的0.1倍。木塊A上方的懸線TA能承受的最大拉力為5N,此時(shí)懸線TA處于松弛狀態(tài)。(容器內(nèi)的水足夠深,不計(jì)細(xì)線的體積和質(zhì)量,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)木塊A受到的浮力大小;(2)細(xì)線TB對(duì)合金球B的拉力大?。唬?)打開閥門K使水緩慢流出,當(dāng)懸線TA斷裂的一瞬間關(guān)閉閥門K,此時(shí)木塊A排開水的體積為多少?(4)若在懸線TA斷裂的一瞬間關(guān)閉閥門K同時(shí)剪斷細(xì)線TB,待木塊A再次靜止漂浮時(shí),與懸線TA斷裂的瞬間相比,容器底受到水的壓強(qiáng)改變了多少?【答案】(1)9N(2)(3)(4)【詳解】解:(1)由題意知A物體的體積為此時(shí)A物體浸沒在水中的體積為根據(jù)阿基米德原理可知此時(shí)物體A受到浮力為(2)物體B的重力為,B物體的體積為A物體體積的0.1倍由于物體B完全浸沒在水中故根據(jù)阿基米德原理可得B物體在水中受到的浮力為對(duì)物體B進(jìn)行受力分析,受到一個(gè)向上TB對(duì)合金球B的拉力,一個(gè)自身的重力3N,還有一個(gè)向上的浮力1N,在這3個(gè)力的作用下物體B處于平衡,故有以下關(guān)系所以(3)由于B受到一個(gè)向上TB的拉力,所以B對(duì)A也有一個(gè)向下大小為TB的拉力2N。對(duì)A進(jìn)行分析,A受到一個(gè)向上大小為9N的浮力,受到一個(gè)自身的重力GA,還受到一個(gè)向下的大小為2N的拉力,此時(shí)A處于平衡狀態(tài),故有關(guān)系式所以,當(dāng)懸線TA斷裂的一瞬間時(shí),對(duì)A進(jìn)行分析,此時(shí)A受到自身重力7N,受到B對(duì)A的拉力2N,受到向上的拉力TA(由題意知繩子斷掉時(shí),TA為5N),受到向上浮力,故有如下關(guān)系式故此時(shí)根據(jù)阿基米德原理故(4)若懸線TA斷裂的一瞬間關(guān)閉閥門K同時(shí)剪斷細(xì)線TB,對(duì)A進(jìn)行分析,此時(shí)A受到豎直向下重力7N,豎直向上浮力7N,故根據(jù)阿基米德原理有下式則由于容器底面積,根據(jù)液面高度變化量故所以壓強(qiáng)的變化量為答:(1)木塊A受到的浮力大小為9N;(2)細(xì)線TB對(duì)合金球B的拉力大小為;(3)打開閥門K使水緩慢流出,當(dāng)懸線TA斷裂的一瞬間關(guān)閉閥門K,此時(shí)木塊A排開水的體積為;(4)容器底受到水的壓強(qiáng)改變了。15.(2022·廣西玉林·中考真題)如圖所示,一個(gè)底面積為200cm2的溢水杯放在水平桌面上,溢水口離其底部距離為20cm。已知彈簧原長(zhǎng)為10cm,且彈簧每受1N的作用力其長(zhǎng)度變化1cm。現(xiàn)將彈簧與底面積為100cm2的實(shí)心長(zhǎng)方體A和溢水杯底部相連,此時(shí)彈簧被壓縮,其彈力為2N;向溢水杯加水,當(dāng)水深為16cm時(shí),A剛好有一半浸入水中,此時(shí)彈簧長(zhǎng)為12cm;繼續(xù)向溢水杯加水,直至彈簧所受的彈力不再發(fā)生變化(在彈性限度內(nèi))。不計(jì)彈簧的重力、體積及其所受的浮力,g取10N/kg,。求:(1)A的重力;(2)A的一半浸入水中時(shí)A所受的浮力;(3)A的密度;(4)A的一半浸入水中與彈簧不再發(fā)生變化,溢水杯對(duì)桌面壓強(qiáng)的變化量?!敬鸢浮浚?)2N;(2)4N;(3)0.25×103kg/m3;(4)300Pa【詳解】解:(1)沒有加水時(shí),A受到豎直向下的重力和彈簧對(duì)A豎直向上的彈力,重力和彈力是平衡力,由二力平衡條件可知,A的重力G=F0=2N(2)A剛好有一半浸入水中,此時(shí)彈簧長(zhǎng)為12cm,由題意可知,此時(shí)彈簧被拉伸,對(duì)A產(chǎn)生的彈力為對(duì)A豎直向下拉力,由題意可知,當(dāng)彈簧長(zhǎng)為12cm時(shí),彈簧的拉力F1=(12cm-10cm)×1N/cm=2N此時(shí)A受到豎直向下的重力、拉力和豎直向上的浮力,由力的平衡條件可知,A的一半浸入水中時(shí)受到的浮力F浮=G+F1=2N+2N=4N(3)A剛好有一半浸入水中時(shí)排開水的體積A的體積V=2V排=2×4×10-4m3=8×10-4m3=800cm3A的密度(4)A的高度A剛好有一半浸入水中時(shí),溢水杯中水的體積此時(shí)溢水杯中水的重力G水1=m水1g=ρ水V水1g=1.0×103kg/m3×10N/kg×2800×10-6m3=28N由阿基米德原理原理可知,當(dāng)A浸沒后A受到的浮力不再發(fā)生變化,由力的平衡條件可知,此時(shí)彈簧的彈力不再發(fā)生變化,A浸沒時(shí)受到的浮力F浮沒=2F浮=2×4N=8N由力的平衡條件可知,此時(shí)彈簧對(duì)A的拉力F=F浮沒-G=8N-2N=6N由題意可知,此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度則此時(shí)水面的高度h=L2+hA=16cm+8cm=24cm>20cm故彈簧不再發(fā)生變化時(shí),A不會(huì)浸沒,因此彈簧不再發(fā)生變化時(shí),溢水杯中的到達(dá)溢口,即當(dāng)溢水杯最后的水溢出后,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不再發(fā)生變化,設(shè)此時(shí)A浸在水中的深度為L(zhǎng)cm,則A排開水的體積V排1=100cm2×Lcm=100Lcm3此時(shí)A受到的浮力F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×100L×10-6m3=LN此時(shí)彈簧對(duì)A的拉力F2=(20cm-Lcm-10cm)×1N/cm=(10cm-Lcm)×1N/cm=(10-L)N由力的平衡條件有F浮1=G+F2LN=2N+(10-L)N解得L=6,即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不再發(fā)生變化時(shí),A浸在水中的深度為6cm,此時(shí)溢水杯中水的體積V水2=200cm2×20cm-100cm2×6cm=3400cm3溢水杯中水的重力G水2=m水2g=ρ水V水2g=1.0×103kg/m3×10N/kg×3400×10-6m3=34N因?yàn)橐缢瓕?duì)水平桌面的壓力大小等于溢水杯、水和A的重力之和,加水前后溢水杯的重力、A的重力均沒有發(fā)生變化,因此溢水杯對(duì)桌面壓力的變化量ΔF=G水2-G水1=34N-28N=6N則溢水杯對(duì)桌面壓強(qiáng)的變化量答:(1)A的重力為2N;(2)A的一半浸入水中時(shí)A所受的浮力為4N;(3)A的密度為0.25×103kg/m3;(4)A的一半浸入水中與彈簧不再發(fā)生變化,溢水杯對(duì)桌面壓強(qiáng)的變化量為300Pa。16.(2021·廣西河池·中考真題)鄉(xiāng)村振興建設(shè)中,小明家購(gòu)買一批瓷磚裝修新房,他想測(cè)量這批瓷轉(zhuǎn)的密度,小明先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一小塊瓷磚樣品的重力,如圖甲所示;接著他把樣品浸沒在水平桌面上容器內(nèi)的水中;樣品不觸底,如圖乙所示(不考慮瓷磚吸水)。已知容器底面積為0.01m2,重為5N,盛有20N的水,請(qǐng)幫小明計(jì)算:(1)瓷磚樣品浸沒在水中時(shí)受到的浮力;(2)這批瓷磚的密度;(3)瓷磚樣品浸沒在水中時(shí),容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)?!敬鸢浮浚?)0.5N;(2);(3)【詳解】解:(1)瓷磚重力1N,瓷磚樣品浸沒在水中時(shí)受到的浮力F浮=1N-0.5N=0.5N(2)瓷磚體積瓷磚的密度(3)浮力0.5N,因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ模矬w對(duì)液體壓力0.5N,容器對(duì)水平桌面的壓力F=5N+20N+0.5N=25.5N容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)答:(1)瓷磚樣品浸沒在水中時(shí)受到的浮力0.5N;(2)這批瓷磚的密度;(3)瓷磚樣品浸沒在水中時(shí),容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)。17.(2021·廣西百色·中考真題)用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一實(shí)心物塊,物塊下表面與水面剛好接觸,如圖甲所示。由此處勻速下放物塊,直至浸沒于水中并繼續(xù)勻速下放(物塊始終未與容器接觸)。物塊下放過程中,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)下與物塊下表面浸入水中的深度h的關(guān)系如圖乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)求:(1)物塊完全浸沒在水中時(shí)受到的浮力;(2)物塊的密度;(3)物塊剛好浸沒時(shí),水對(duì)物塊下表面的壓強(qiáng)。【答案】(1)4N;(2)2×103kg/m3;(3)400Pa【詳解】解:(1)由圖像可知,彈簧測(cè)力計(jì)的最大示數(shù)F最大=8N,此時(shí)物塊未浸入水中,則物塊重力G=F最大=8N物塊完全浸入時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示=4N,則物塊受到的浮力F浮=G-F示=8N-4N=4N(2)由F浮=ρ水gV排得物塊的體積物塊的質(zhì)量物塊的密度(3)從圖中可知物塊剛好浸沒水中時(shí),其下表面進(jìn)入水中的深度h=4cm=0.04m物塊剛好浸沒水中時(shí)其下表面受到水的壓強(qiáng)p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa答:(1)物塊完全浸沒在水中時(shí)受到的浮力為4N;(2)物塊的密度為2×103kg/m3;(3)物塊剛好浸沒水中時(shí)其下表面受到水的壓強(qiáng)為400Pa。18.(2021·廣西賀州·中考真題)如圖所示,水平桌面上放有一圓柱形溢水杯,它自重7N,底面積為,溢水口距杯底的高度為12cm,溢水杯中盛有高為10cm、質(zhì)量為3kg的水,現(xiàn)將一體積為、質(zhì)量為2.7kg的正方體鋁塊緩慢浸沒入水中,不計(jì)溢水杯的厚度。求:(1)鋁塊放入水前,水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng);(2)鋁塊浸沒在水中受到的浮力;(3)鋁塊浸沒在水中靜止后,溢水杯對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)。【答案】(1)1000Pa;(2)10N;(3)2000Pa【詳解】(1)已知h=10cm,水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng)即水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng)為1000Pa。(2)因?yàn)殇X塊浸沒在水中,所以,鋁塊浸沒在水中受到的浮力即鋁塊受到的浮力為10N。(3)鋁塊放入后,溢出水的體積為溢出水的重力為水的重力鋁塊的重力溢水杯對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)即溢水杯對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)為2000Pa。答:(1)鋁塊放入水前,水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng)為1000Pa;(2)鋁塊浸沒在水中受到的浮力10N;(3)鋁塊浸沒在水中靜止后,溢水杯對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)為2000Pa。三.物體的浮沉條件及應(yīng)用19.(2022·廣西·中考真題)在“天宮課堂”中,航天員王亞平展示了“浮力消失”的實(shí)驗(yàn)。在中國(guó)空間站微重力環(huán)境中,她用吸管把乒乓球輕輕壓入水中,取出吸管后,觀察到乒乓球靜止不動(dòng),如圖甲所示。在中國(guó)科技館的同學(xué)們做了同樣的實(shí)驗(yàn),乒乓球卻迅速上浮直至漂浮,如圖乙所示。下列說法中正確的是()A.圖甲中,乒乓球的質(zhì)量為零B.圖甲中,水所受的重力幾乎為零,因此“浮力消失”C.圖乙中,乒乓球上浮時(shí)所受的浮力小于所受的重力D.圖乙中,乒乓球上浮時(shí)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變大【答案】B【詳解】A.質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少,跟物體所處的位置無(wú)關(guān),所以乒乓球在太空時(shí)的質(zhì)量不變,故A錯(cuò)誤;B.在微重力的環(huán)境下,水受到的重力幾乎為零,由于此時(shí)乒乓球靜止不動(dòng),即處于平衡狀態(tài),所以此時(shí)乒乓球所受浮力等于重力,也幾乎為零,即浮力消失,故B正確;C.由題意可知,乒乓球迅速上浮,說明乒乓球所受的合外力不為零,且方向向上,即此時(shí)乒乓球所受浮力大于其所受重力,故C錯(cuò)誤;D.乒乓球在上浮過程中,還沒露出水面前,V排不變,即此時(shí)容器內(nèi)液面的高度不變,根據(jù)液壓公式可知,此時(shí)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)不變;當(dāng)乒乓球逐漸露出水面后,V排變小,即此時(shí)容器內(nèi)液面的高度下降,根據(jù)液壓公式可知,此時(shí)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變小,故D錯(cuò)誤。故選B。20.(2021·廣西百色·中考真題)將同一個(gè)新鮮的雞蛋分別浸入密度不同的甲、乙兩杯鹽水中,靜止時(shí)的位置如圖所示。則下列說法正確的是()A.雞蛋在乙杯中受到的浮力大 B.雞蛋在甲、乙兩杯中受到的浮力一樣大C.雞蛋的密度大于甲杯中鹽水的密度 D.雞蛋的密度等于乙杯中鹽水的密度【答案】B【詳解】AB.雞蛋在甲中懸浮,所以浮力等于重力,在乙中漂浮,所以浮力等于重力,由于是同一個(gè)雞蛋,即重力相等,所以在甲乙中受到的浮力相等,故B正確,A錯(cuò)誤;CD.雞蛋在甲中懸浮,雞蛋的密度等于甲杯中鹽水的密度,在乙中漂浮,雞蛋的密度小于乙杯中鹽水的密度,故CD錯(cuò)誤。故選B。21.(2021·廣西玉林·中考真題)如圖所示,下列事例中屬于防止慣性帶來危害的是()A.飛機(jī)加速起飛B.駕駛員系上安全帶C.人在死海中看書D.洗手后用力甩干【答案】B【詳解】A.飛機(jī)加速起飛,是利用空氣流速越大壓強(qiáng)越小使機(jī)翼上下表面受到的空氣壓力差來獲得升力的,故A不符合題意;B.駕駛員系上安全帶,當(dāng)汽車突然減速時(shí),防止身體由于慣性而繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)造成傷害,屬于防止慣性帶來危害,故B符合題意;C.人能在死海中看書,是因?yàn)樗篮V兴拿芏却笥谌梭w的密度,而使人漂浮在水面上,故C不符合題意;D.洗手后用力甩干,是因?yàn)楦街谑稚系乃哂袘T性,當(dāng)手突然停下時(shí),水要繼續(xù)保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向前運(yùn)動(dòng)而與手脫離,故D不符合題意。故選B。22.(2021·廣西桂林·中考真題)如圖所示的實(shí)例中,利用了大氣壓的是()A.車起動(dòng)時(shí)人向后傾 B.用鉛垂線檢查墻是否豎直C.吸盤能緊貼在光滑墻面上 D.蘋果浮在水面上【答案】C【詳解】A.車起動(dòng)時(shí),人身體由于具有慣性,會(huì)保持原來的靜止?fàn)顟B(tài),所以人會(huì)向后傾,故A不符合題意;B.用鉛垂線檢查墻是否豎直利用的是重力的方向始終是豎直向下的,故B不符合題意;C.吸盤內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓,在大氣壓的作用下,吸盤能緊貼在光滑墻面上,故C符合題意;D.蘋果浮在水面上受重力和水的浮力的作用,漂浮說明浮力等于蘋果的重力,故D不符合題意。故選C。23.(2021·廣西·中考真題)2020年10月,“奮斗者”號(hào)在馬里亞納海溝成功下潛到,創(chuàng)造了中國(guó)載人深潛的新紀(jì)錄?!皧^斗者”號(hào)在水下下潛的過程中,受到的壓強(qiáng)和浮力變化情況正確的是()A.壓強(qiáng)變小,浮力不變 B.壓強(qiáng)不變,浮力變小C.壓強(qiáng)變大,浮力不變 D.壓強(qiáng)不變,浮力變大【答案】C【詳解】“奮斗者”號(hào)在水下下潛的過程中,所處深度增加,液體密度不變,所以受到海水的壓強(qiáng)變大;下潛過程液體密度不變,排開的液體的體積也不變,所以受到的浮力不變。故ABD錯(cuò)誤;C正確。故選C。24.(2022·廣西桂林·中考真題)桂林山水素有“甲天下”之稱,周末小林一家乘坐竹筏游覽漓江,當(dāng)他們登上竹筏時(shí),竹筏浸入水中的體積增大,竹筏受到的浮力(選填“增大”、“減小”或“不變”);筏工向后撐竹竿使竹筏前進(jìn),這說明物體間力的作用是的?!敬鸢浮吭龃笙嗷サ摹驹斀狻縖1]竹筏在水面上處于漂浮狀態(tài),所受浮力等于重力,當(dāng)他們登上竹筏時(shí),竹筏浸入水中的體積增大,總重力增大,則竹筏受到的浮力增大。[2]當(dāng)筏工向后撐竹竿,因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ模窀蜁?huì)給筏工向前的力使竹筏前進(jìn)。25.(2022·廣西河池·中考真題)把重為0.5N的雞蛋放入鹽水中,雞蛋靜止時(shí)如圖所示,此時(shí)雞蛋處于(選填“漂浮”或“懸浮”)狀態(tài),它受到的浮力為N?!敬鸢浮繎腋?.5【詳解】[1][2]雞蛋完全浸沒在水中,沒有碰到容器底,在水中保持靜止,所以處于懸浮狀態(tài);此時(shí)雞蛋受到平衡力的作用,雞蛋受到的浮力等于雞蛋的重力,即26.(2021·廣西柳州·中考真題)漂浮在水面上的物體受到的浮力的大小被物體排開的水的重力,物體受到的重力。(均選填“大于”、“等于”或“小于”)【答案】等于等于【詳解】[1][2]由阿基米德原理可知,漂浮在水面上的物體受到的浮力的大小等于被物體排開水的重力大小,因物體受力平衡,故物體所受浮力的大小也等于物體重力的大小。27.(2021·廣西貴港·中考真題)大山同學(xué)在綜合實(shí)踐活動(dòng)課中自制密度計(jì)。他找來一根粗細(xì)均勻的木棍,表面涂上蠟,在它的一端繞上適量的金屬絲。把這個(gè)裝置放在水中,靜止后在液面所在處刻上刻度,并標(biāo)上“1.0”;再將這個(gè)裝置放在煤油中,靜止后在液面所在處刻上刻度,并標(biāo)上“0.8”;最后將此裝置放入某種液體中,靜止后在液面所在處刻上刻度h,如圖所示。把木棍拿出液體后,用刻度尺量出刻度h與刻度“0.8”的距離是3.8cm,刻度“1.0”與刻度“0.8”之間的距離是2.0cm。則h到木棍底部的距離為cm,該液體的密度是kg/m3。(假設(shè)金屬絲的體積忽略不計(jì),g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3,密度的計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后面保留兩位小數(shù))【答案】6.2cm1.29×103kg/m3【詳解】[1][2]刻度h、“1.0”和“0.8”到木棍底部的距離分別為:h、h1、h2,如圖所示:根據(jù)題干可知:h2-h=3.8cmh2-h1=2cm則:h2=h+3.8cmh1=h+1.8cm則密度計(jì)放在水、煤油和某種液體中漂浮時(shí)浸入的體積分別為:V排水=Sh1,V排油=Sh2,V排液=Sh根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理得可得:G物=F浮=F浮1=F浮2即:ρ液gV排=ρ水gV排1=ρ煤油gV排2所以,ρ液gSh=ρ水gSh1=ρ煤油gSh2即:ρ液h=1.0×103kg/m3×(h+1.8cm)=0.8×103kg/m3×(h+3.8cm)解得:h=6.2cmρ液≈1.29×103kg/m328.(2023·廣西·中考真題)人工涂抹油漆難精準(zhǔn)且氣味難聞,于是某團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“智能浸泡上漆器”,如圖所示,上漆器由柱形硬質(zhì)浮桿、力傳感器、工作臺(tái)、擋板等組成。浮桿的質(zhì)量為0.2kg,底面積為;力傳感器固定且與浮桿接觸但無(wú)壓力;工作臺(tái)固定在上漆器底部,其上表面積為0.5m2,高為0.1m。將待上漆的質(zhì)量分布均勻的柱體A放在工作臺(tái)中央,將擋板固定在1m高處,開始注漆,當(dāng)浮桿對(duì)力傳感器的壓力為14N時(shí)停止注漆,完成對(duì)柱體A的上漆。已知柱體A的質(zhì)量為500kg,底面積為,高為0.8m,油漆密度為。g取10N/kg。求:(1)當(dāng)漆面上升至0.1m時(shí),油漆對(duì)上漆器底部的壓強(qiáng);(2)當(dāng)漆面上升至0.4m時(shí),柱體A對(duì)工作臺(tái)的壓強(qiáng);(3)停止注漆時(shí),柱體A被上漆的高度。
【答案】(1);(2)4000Pa;(3)0.6m【詳解】解:(1)當(dāng)漆面上升至0.1m時(shí),油漆對(duì)上漆器底部的壓強(qiáng)為(2)當(dāng)漆面上升至0.4m時(shí),柱體A排開液體的體積為柱體A受到的浮力為對(duì)工作臺(tái)的壓力為F壓=G-F浮1=mg-F浮=500kg×10N/kg-3000N=2000N柱體A對(duì)工作臺(tái)的壓強(qiáng)(3)當(dāng)浮桿對(duì)力傳感器的壓力為14N時(shí),由力的相互性,力傳感器對(duì)浮桿的壓力T大小為14N,方向豎直向下,浮桿還受到重力及液體產(chǎn)生的浮力的作用,根據(jù)力的平衡有F浮2=G浮桿+T=m浮桿g+T=0.2kg×10N/kg+14N=16N根據(jù)阿基米德原理,浮桿排開液體的體積為浮桿在液體中的深度為當(dāng)柱體A浸入深度為0.6m時(shí),柱體A排開油漆的體積此時(shí)柱體A受到的浮力此時(shí)柱體A受到的浮力恰好等于柱體A的重力,故靜止時(shí)柱體A應(yīng)漂浮,繼續(xù)注漆時(shí),柱體A仍漂浮,故停止注漆時(shí),柱體A被上漆的高度為Δh=hA-(h-h2)=0.8m-(1m-0.8m)=0.6m答:(1)當(dāng)漆面上升至0.1m時(shí),油漆對(duì)上漆器底部的壓強(qiáng)為;(2)當(dāng)漆面上升至0.4m時(shí),柱體A對(duì)工作臺(tái)的壓強(qiáng)4000Pa;(3)停止注漆時(shí),柱體A被上漆的高度為0.6m。29.(2022·廣西·中考真題)某學(xué)習(xí)小組在完成壓強(qiáng)知識(shí)的學(xué)習(xí)后,為深入了解壓強(qiáng)的變化情況,將實(shí)心柱體甲和盛滿水的薄壁輕質(zhì)容器乙放置在水平地面上,如圖所示,其中甲、乙底面積分別為2S、S,水的質(zhì)量為m,D點(diǎn)距水面0.1m,。將甲沿虛線切出一質(zhì)量為的小物塊(不吸水)放入乙中,小物塊有四分之一的體積露出水面。(1)求D處水的壓強(qiáng);(2)求甲的密度;(3)現(xiàn)有A、B、C三物體,相關(guān)信息如下表所示。物體ABC密度體積2V0.5V2V若要選擇其中一個(gè)先后放在甲剩余部分的上部和放入乙中(均可浸沒),使乙對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量大于甲剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量,且乙對(duì)地面的壓強(qiáng)p最大。請(qǐng)分析說明所選物體的理由,并計(jì)算出p的最大值。(結(jié)果用題中字母表示)【答案】(1)1000Pa;(2);(3)【詳解】解:(1)D處水的壓強(qiáng)(2)甲沿虛線切出一質(zhì)量為的小物塊(不吸水)放入乙中,甲漂浮,漂浮時(shí),浮力等于物體的重力,故小物塊的浮力為小物塊有四分之一的體積露出水面,說明排開液體的體積為則此時(shí)的浮力為經(jīng)整理可知可得(3)由于三個(gè)物體放入乙中,都浸沒在水中,有部分水會(huì)溢出,乙對(duì)地面的壓強(qiáng)為要是乙對(duì)地面的壓強(qiáng)最大,則需要物體的總重力最大,則放入A時(shí)增加的總重力為加入的物體的重力減去排開同樣體積的水的重力放入B時(shí)增加的總重力為加入的物體的重力減去排開同樣體積的水的重力放入C時(shí)增加的總重力為加入的物體的重力減去排開同樣體積的水的重力由上可知放入C物體時(shí)增加的重力最大,故將C放入水中,若將C放入剩余的甲上,甲上面增加的壓力為C物體的重力甲剩余部分對(duì)地面增大的壓強(qiáng)為乙對(duì)地面的增大的壓強(qiáng)為乙對(duì)地面的壓強(qiáng)p最大為此時(shí)也滿足乙對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量大于甲剩余部分對(duì)地面的壓強(qiáng)變化量。答:(1)D處水的壓強(qiáng)為1000Pa;(2)甲的密度為;(3)p的最大值為。30.(2022·廣西賀州·中考真題)如圖所示,水平桌面上放置下端用毛細(xì)管連通的A、B兩容器,底面積分別為100cm2和150cm2。閥門K打開前,A容器內(nèi)豎直放置一底面積為50cm2、高為0.2m的長(zhǎng)方體物塊,物塊對(duì)A容器底部的壓強(qiáng)為pA,B容器內(nèi)盛有0.2m深的水。求:(1)閥門K打開前,水對(duì)B容器底部的壓強(qiáng)pB;(2)閥門K打開前,當(dāng)pB=2pA時(shí),物塊的密度;(3)閥門K打開后,水從B容器進(jìn)入A容器,剛好使物塊漂浮時(shí),水進(jìn)入A容器中的深度。【答案】(1)2×103Pa;(2)0.5×103kg/m3;(3)0.1m【詳解】解:(1)閥門K打開前,B容器內(nèi)盛有0.2m深的水,故水對(duì)B容器底部的壓強(qiáng)(2)閥門K打開前,pA就是物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng),當(dāng)pB=2pA時(shí),物塊對(duì)容器A產(chǎn)生的壓強(qiáng)為由得物塊密度為(3)物塊體積為V物=S物h物=50×10-4m2×0.2m=1×10-3m3由得物塊質(zhì)量為物塊重力為G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N閥門K打開后,水從B容器進(jìn)入A容器,當(dāng)物塊剛好漂浮時(shí),根據(jù)物體的浮沉條件,則物塊受到的浮力為F浮=G物=5N由F浮=ρ水gV排得排開水的體積為則進(jìn)入A容器中水的深度為答:(1)閥門K打開前,水對(duì)B容器底部的壓強(qiáng)為2×103Pa;(2)閥門K打開前,當(dāng)pB=2pA時(shí),物塊的密度為0.5×103kg/m3;(3)閥門K打開后,水從B容器進(jìn)入A容器,剛好使物塊漂浮時(shí),水進(jìn)入A容器中的深度為0.1m。一、填空題1.(2025·廣西南寧·一模)如圖甲所示,體積可忽略不計(jì)的輕質(zhì)硬桿B一端固定在容器底,一端與不吸水的實(shí)心正方體A固定?,F(xiàn)緩慢向容器中加水,當(dāng)水深為15cm時(shí)正方體A剛好浸沒,桿B受到正方體A的作用力F隨注水深度變化的圖像如圖乙所示。則桿B的長(zhǎng)度為cm,當(dāng)F大小為0時(shí),容器底部受到水的壓強(qiáng)為Pa?!敬鸢浮?1100【詳解】[1]由圖乙可知,當(dāng)h0=0cm時(shí),力傳感器的示數(shù)為F0=6N,由于細(xì)桿的質(zhì)量不考慮,所以正方體A對(duì)力傳感器的壓力等于自身的重力,即正方體A的重力G=F0=6N,由圖乙可知,當(dāng)h2=5cm時(shí)物體A的下表面恰好與水面接觸,因此細(xì)桿的長(zhǎng)度L桿=5cm。[2]當(dāng)力傳感器的示數(shù)大小F為0時(shí),正方體A受到的浮力等于正方體A的重力,即F'浮=G=6N,由圖乙可知,當(dāng)h2=5cm時(shí),物體A的下表面恰好與水面接觸,當(dāng)容器內(nèi)水的深度h1=15cm時(shí),正方體A剛好浸沒,則正方體A的邊長(zhǎng)L=h浸1=15cm-5cm=10cm由阿基米德原理公式變形可知,此時(shí)正方體A排開水的體積則正方體A浸在水中的深度所以此時(shí)容器中水的深度h=L桿+h排=5cm+6cm=11cm=0.11m則當(dāng)力傳感器的示數(shù)大小F為0時(shí),容器底部受到水的壓強(qiáng)p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1100Pa二、實(shí)驗(yàn)題2.(2025·廣西南寧·一模)小明同學(xué)按如圖所示步驟,探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。(1)如圖甲所示,金屬塊的重力為N;在丁圖中,金屬塊受到浮力為;(2)通過比較步驟甲、乙、丙可以得出結(jié)論:同種液體中,金屬塊受到的浮力大小與排開液體有關(guān);通過比較步驟甲、丙、丁可以得出結(jié)論:同種液體中,金屬塊受到的浮力大小與浸沒在液體中的無(wú)關(guān);(3)小明又做了如圖己的實(shí)驗(yàn),若滿足關(guān)系式:F1﹣F3=,則驗(yàn)證了“阿基米德原理”;浸入液體中的金屬塊所受的浮力的大小等于金屬塊排開液體所受的的大小。若將金屬塊換成可以漂浮在水面的木塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則(選填“能”或“不能”)驗(yàn)證阿基米德原理?!敬鸢浮?1)54(2)體積深度(3)F4﹣F2重力能【詳解】(1)[1]由圖甲可知金屬塊的重力G=5N。[2]由丙圖可知金屬塊浸沒在水中時(shí),受到的浮力F?。紾﹣F丙=5N﹣1N=4N(2)[1]比較步驟甲、乙、丙排開液體的體積不同,浮力不同,故同種液體中,金屬塊受到的浮力大小與排開液體的體積有關(guān)。[2]比較步驟甲、丙、丁浸入液體的深度不同,浮力相同,同種液體中,金屬塊受到的浮力大小與浸沒在液體中的深度無(wú)關(guān)。(3)[1][2]物體受到的浮力等于F1﹣F3,排開液體的重力為F4﹣F2,若兩者相等即符合阿基米德原理。說明浸入液體中的物體所受的浮力的大小等于物體排開液體所受的重力大小。[3]無(wú)論物體是部分浸入液體中還是全部浸入液體中,物體受到的浮力始終等于排開液體所受的重力,即實(shí)驗(yàn)中若物體沒有完全浸沒在水中,仍能驗(yàn)證阿基米德原理。3.(2025·廣西南寧·二模)小寧在做“測(cè)量小石塊的密度”的實(shí)驗(yàn)中:(1)將天平放置在水平桌面上,把游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針如圖甲所示,此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使天平平衡;(2)用調(diào)節(jié)好的托盤天平測(cè)小石塊的質(zhì)量,應(yīng)用鑷子在(選填“左”或“右”)盤內(nèi)加減砝碼,天平平衡時(shí)砝碼及游碼的位置如圖乙所示,則小石塊的質(zhì)量為g,若砝碼長(zhǎng)期使用被磨損,則測(cè)量的質(zhì)量比真實(shí)值偏;(3)將小石塊放入裝有20mL水的量筒中后液面位置如圖丙所示,則小石塊的體積為,計(jì)算出小石塊的密度是;(4)小寧還想利用已測(cè)量出密度的小石塊(密度為)測(cè)量鹽水的密度,于是他找到了圓柱形玻璃杯,刻度尺、塑料盒、記號(hào)筆,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn);如圖丁所示,圓柱形玻璃杯裝入適量鹽水,將空塑料盒漂浮在鹽水表面,在圓柱形玻璃杯側(cè)壁標(biāo)記出液面的位置為A;②用細(xì)線拴住石塊,將石塊浸沒在鹽水中,塑料盒仍然漂浮在鹽水表面,標(biāo)記出液面的位置為B,用刻度尺測(cè)量出A、B間的豎直距離為;③將石塊從鹽水中取出放入塑料盒中漂浮在鹽水表面,標(biāo)記出液面的位置為C,用刻度尺測(cè)量出B、C間的豎直距離為;則鹽水密度的表達(dá)式(用和表示)?!敬鸢浮?1)右(2)右29大(3)102.9×103(4)【詳解】(1)調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí),發(fā)現(xiàn)指針在分度盤標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,指針偏向分度盤的左側(cè),說明天平的左端下沉,平衡螺母向上翹的右端移動(dòng)。(2)[1][2][3]在使用天平稱量物體的質(zhì)量時(shí),應(yīng)用鑷子在右盤內(nèi)加減砝碼,不能用手拿砝碼;物體質(zhì)量等于砝碼質(zhì)量加游碼對(duì)應(yīng)的刻度值,則石塊的質(zhì)量為m=20g+5g+4g=29g若砝碼長(zhǎng)期使用被磨損,則比正常的質(zhì)量小,測(cè)量的質(zhì)量比真實(shí)值偏大。(3)[1][2]由圖丙可知,小石塊和水的總體積是30mL,小石塊的體積V=30mL-20mL=10mL=10cm3小石塊的密度(4)如圖丁所示,圓柱形玻璃杯裝入適量鹽水,將空塑料盒漂浮在鹽水表面,在圓柱形玻璃杯側(cè)壁標(biāo)記出液面的位置為A;用細(xì)線拴住石塊,將石塊浸沒在鹽水中,塑料盒仍然漂浮在鹽水表面,標(biāo)記出液面的位置為B,用刻度尺測(cè)量出A、B間的距離為h1;設(shè)容器的底面積是S,石塊的體積V'=Sh1。將石塊從鹽水中取出放入塑料盒中漂浮在鹽水表面,標(biāo)記出液面的位置為C,用刻度尺測(cè)量出B、C間的距離為h2;由①③步驟得,石塊放在塑料盒中,石塊的重力等于塑料盒增加的浮力,故石塊的重力G=ΔF浮=ρ鹽水gΔV排=ρ鹽水gS(h1+h2)石塊的質(zhì)量石塊的密度鹽水的密度4.(2025·廣西梧州·二模)在“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,如圖甲所示,在彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛一個(gè)高為6cm的長(zhǎng)方體物塊(不吸水)將它緩慢浸入水中:(1)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的零刻度線、和分度值。調(diào)零時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在(選填“豎直”或“水平”)方向上調(diào)零;(2)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物塊的重力G為N;(3)物塊在A位置所受的浮力為N;(4)由上圖所示的A、B、C的位置可知,物塊受到的浮力大小與物體排開液體的重力(選填“有關(guān)”或者“無(wú)關(guān)”);(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙中畫出物塊所受浮力隨浸入水中的深度h變化的圖象?!敬鸢浮?1)量程豎直(2)1(3)0.2(4)有關(guān)(5)【詳解】(1)[1]使用彈簧測(cè)力計(jì)前,應(yīng)該先觀察彈簧測(cè)力計(jì)的零刻度線、量程和分度值。[2]該實(shí)驗(yàn)中,所測(cè)力在豎直方向上,調(diào)零時(shí),應(yīng)該在豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),防止卡殼。(2)由甲圖可知,測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.0N,則物體的重力為1.0N(3)物塊在A位置時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.8N,物塊在A位置所受的浮力為F浮=G-F=1N-0.8N=0.2N(4)從A到B再到C,物塊浸入深度h增加,排開液體的體積增大,彈簧測(cè)力計(jì)拉力減小,浮力增大。根據(jù)阿基米德原理,浮力大小等于物體排開液體的重力,因此物塊受到的浮力大小與排開液體的重力有關(guān)。(5)根據(jù)F浮=G-F;0cm、2cm、4cm、6cm、8cm、10cm時(shí),受到的浮力分別為0、0.2N、0.4N、0.6N、0.6N、0.6N;由此在圖象上描點(diǎn)畫出圖象,如圖:5.(2025·廣西貴港·一模)在測(cè)量液體和固體密度的實(shí)驗(yàn)中:(1)將天平放在臺(tái)面上,游碼移到標(biāo)尺左端零刻度線處,發(fā)現(xiàn)天平指針指在分度盤中線的左側(cè),為了使天平平衡,應(yīng)將平衡螺母向調(diào)節(jié);(選填“左”或“右”)(2)如圖甲,測(cè)得燒杯和飲料的總質(zhì)量為;向量筒中倒入部分飲料,如圖乙,量筒中飲料的體積為;用天平測(cè)得燒杯和剩余飲料的總質(zhì)量為,飲料的密度為;(3)接著,用水、刻度尺、薄壁輕質(zhì)塑料瓶測(cè)石頭的密度,設(shè)計(jì)了如圖丙所示方案,請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整:在薄壁輕質(zhì)塑料瓶中裝適量的水,用刻度尺測(cè)出瓶中水的深度為;用雙面膠(不考慮質(zhì)量和體積)把石頭粘在瓶底,將瓶子放水中,瓶子恰好在豎直方向漂浮,用刻度尺測(cè)出瓶子浸入水中的深度為;將瓶子和石頭上下對(duì)調(diào),再將瓶子放入水中,瓶子仍在豎直方向漂浮,用刻度尺測(cè)出的高度為,則石頭密度的表達(dá)式為。(用和測(cè)量量的符號(hào)表示)【答案】(1)水平右(2)(3)瓶子內(nèi)外水面【詳解】(1)[1]使用天平時(shí),先要放平,即將天平放在水平臺(tái)面上。[2]將游碼調(diào)至標(biāo)尺左端零刻度線處,指針不在分度盤的中央時(shí),按照指針左偏右調(diào),右偏左調(diào)的方法,調(diào)節(jié)平衡螺母,直到天平平衡,故指針指在分度盤中線的左側(cè)時(shí),向右調(diào)節(jié)平衡螺母。(2)[1]圖甲中,燒杯和飲料的總質(zhì)量[2]圖乙中量筒的分度值時(shí),量筒中液體的體積[3]量筒中液體的質(zhì)量飲料的密度(3)[1]將瓶子和石頭上下對(duì)調(diào),再將瓶子放入水中,瓶子仍在豎直方向漂浮,由于瓶子和石頭的總重力不變,則浮力的大小不變,那么排開液體的體積不變,設(shè)瓶子的底面積為S,則水的體積為,根據(jù)第②可知,總的排開水的體積為石頭的體積和之和,步驟③中,若用刻度尺測(cè)量出瓶子內(nèi)外水面的高度,則可以知道排開水的體積為,那么石頭的體積為[2]由物體的沉浮條件和阿基米德原理得,石塊的重力石塊的密度6.(2025·廣西河池·二模)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用學(xué)過的物理知識(shí)測(cè)量一塊吊墜的密度。(1)把天平放在桌面上,將游碼調(diào)到標(biāo)尺左端零刻度線處時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤的右側(cè),此時(shí)應(yīng)向調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平橫梁平衡。(2)將吊墜放在天平左盤中,向右盤中加砝碼并調(diào)節(jié)游碼直到橫梁平衡。此時(shí),右盤中的砝碼和游碼的位置如圖甲所示,則吊墜的質(zhì)量是g。(3)往量筒中倒入水,將吊墜浸沒在水中,水面位置如圖乙所示,則吊墜的體積是cm,吊墜的密度是。(4)實(shí)驗(yàn)小組討論后,不用砝碼,只利用天平、兩個(gè)相同的燒杯、量筒和水也能測(cè)出吊墜的密度。請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。①在兩個(gè)燒杯中倒入等量的水,分別放在已調(diào)平衡的天平的左右盤中如圖丙所示;②將拴著細(xì)線的吊墜浸沒在左盤燒杯的水中(不碰燒杯底),用量筒向右盤的燒杯中加水到處時(shí)橫梁平衡,記下加水的體積為,如圖丁所示;③,用量筒繼續(xù)向右盤的燒杯中加水,直到橫梁平衡,并記下再次加入水的體積為;④吊墜密度的表達(dá)式為。(用、、表示)【答案】(1)水平左(2)32.2(3)14(4)把吊墜直接放在左盤燒杯的水中【詳解】(1)[1]使用天平時(shí)應(yīng)將其放置在水平桌面上,這是天平正確使用的基本要求之一。[2]指針偏向分度盤右側(cè),說明右側(cè)偏重,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié),使橫梁水平平衡。(2)根據(jù)圖甲可知,砝碼總質(zhì)量為30g,游碼示數(shù)為2.2g,故吊墜質(zhì)量為32.2g。(3)[1]量筒中水的體積增加了64mL-50mL=14mL,即吊墜體積為14cm3。[2]根據(jù)密度公式計(jì)算得,密度(4)[1]步驟③應(yīng)將吊墜從細(xì)線上取下,直接放入左盤燒杯的水中,使其沉底。目的是測(cè)吊墜的總質(zhì)量。[2]第一次平衡時(shí),吊墜受到了水給它豎直向上的浮力F浮,根據(jù)力的作用是相互的,吊墜給了水豎直向下的壓力,增加了對(duì)左盤燒杯的壓力,此時(shí)右盤中加了體積為V1的水,其增加的重力平衡了這個(gè)力,故因?yàn)榈鯄嬐耆],故吊墜體積,根據(jù)阿基米德原理故第二次平衡時(shí),吊墜完全放入燒杯底,左盤增加了吊墜的重力,右盤又增加了體積為V2的水進(jìn)行平衡,共(V1+V2)的水的重力等于吊墜的重力,故則綜上,吊墜的密度三、計(jì)算題7.(2025·廣西·一模)如圖甲,古代有一種計(jì)時(shí)器稱為“漏刻”,其計(jì)時(shí)原理是通過受水壺中水量的均勻變化來度量時(shí)間。圖乙為小文同學(xué)制作的簡(jiǎn)易受水壺模型,該模型由薄壁圓柱形玻璃容器、長(zhǎng)方體浮塊(不吸水)和標(biāo)有刻度的標(biāo)尺構(gòu)成,標(biāo)尺重力忽略不計(jì),其底部與浮塊相連,當(dāng)向容器內(nèi)均勻注水,可使標(biāo)尺和浮塊隨水面勻速豎直上升,從而計(jì)時(shí)。已知容器高為50cm,底面積為600cm2;浮塊重2N,高為5cm,底面積為50cm2。初始狀態(tài)下,需要向容器內(nèi)注水使浮塊漂浮進(jìn)入工作狀態(tài)。工作狀態(tài)下,從浮塊剛漂浮到浮塊上升至上表面剛好與容器上沿相平時(shí)為一個(gè)計(jì)時(shí)周期。不計(jì)容器底和容器壁的厚度,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)浮塊進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)受到的浮力;(2)浮塊剛漂浮時(shí),水對(duì)容器底的壓強(qiáng);(3)請(qǐng)通過計(jì)算,分析從剛開始注水到上表面剛好與容器上沿相平的過程,并在丙圖中大致畫出此過程浮塊上升的高度隨注入水的質(zhì)量變化的關(guān)系圖線。【答案】(1)2N(2)400Pa(3)【詳解】(1)由題意可知,浮塊進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)處于漂浮狀態(tài),則由二力平衡條件可知,浮塊受到的浮力(2)當(dāng)浮塊剛漂浮時(shí),由可得,排開液體的體積為浮塊漂浮時(shí)浸入水中的深度為此時(shí)水對(duì)容器底的壓強(qiáng)為(3)階段一:開始注水到浮塊剛漂浮過程,浮塊未浮起,上升高度;此過程注入水的體積為注入水的質(zhì)量為階段二:浮塊剛漂浮到上表面剛好與容器上沿相平的過程,浮塊浮起,由于容器是柱形容器,上升高度隨注水量均勻上升,直到一個(gè)周期計(jì)時(shí)結(jié)束;上升高度為此過程注入水的體積為注入水的質(zhì)量為注入水的總質(zhì)量為整個(gè)過程浮塊上升的高度隨注入水的質(zhì)量變化的關(guān)系圖線如圖所示:8.(2025·廣西南寧·一模)如圖所示,水平桌面上放置甲、乙兩圓柱形薄壁容器,兩容器底部用細(xì)管相連。甲容器底面積為5×10-2m2,水深為0.2m;乙容器中放有底面積為2×10-2m2的圓柱形木塊。現(xiàn)打開閥門K緩慢向乙容器中注水,水對(duì)乙容器底的壓強(qiáng)p水與注水質(zhì)量m水的關(guān)系如圖丙所示,木塊始終豎直,當(dāng)注入水的質(zhì)量等于0.5kg時(shí),木塊恰好漂浮。,g=10N/kg。求:(1)打開閥門前甲容器中水的質(zhì)量;(2)木塊恰好漂浮時(shí),乙容器內(nèi)水的深度;(3)打開閥門后,直到水不再流動(dòng)時(shí),乙容器的底面積和水對(duì)乙容器底部的壓強(qiáng)?!敬鸢浮?1)10kg(2)(3),1375Pa【詳解】(1)打開閥門前,甲容器中水的體積為則甲容器中水的質(zhì)量為(2)當(dāng)注入水的質(zhì)量等于0.5kg時(shí),木塊恰好漂浮,由圖乙可知,此時(shí)水對(duì)乙容器底的壓強(qiáng)為,則此時(shí)乙容器內(nèi)水的深度(3)木塊恰好漂浮時(shí),乙容器內(nèi)水的體積為此時(shí)乙容器內(nèi)水的深度為0.05m,則有解得乙容器的底面積。木塊恰好漂浮時(shí),排開水的體積為打開閥門,甲與乙構(gòu)成連通器,當(dāng)水不再流動(dòng)時(shí),兩側(cè)水面相平,深度相等,此時(shí)容器內(nèi)水的深度為則水不再流動(dòng)時(shí),水對(duì)乙容器底部的壓強(qiáng)9.(2025·安徽合肥·一模)小海用大塑料瓶(大瓶)和開口的小玻璃瓶(小瓶)制作了如圖甲所示的“浮沉子”。裝有適量水的小瓶開口朝下漂浮在大瓶?jī)?nèi)的水面上,擰緊大瓶的瓶蓋使其密封,兩瓶?jī)?nèi)均有少量空氣,通過擠壓大瓶可實(shí)現(xiàn)小瓶的浮沉,擠壓過程中,小瓶不接觸大瓶瓶壁。小瓶可視為圓柱形容器,其底面積S=2cm2,高h(yuǎn)=7.5cm,忽略其底和壁的厚度。第一次用適當(dāng)大小的力擠壓大瓶,小瓶仍漂浮,此時(shí)簡(jiǎn)化的模型如圖乙所示,兩瓶?jī)?nèi)水面的高度差h1=3.5cm,小瓶開口處到大瓶?jī)?nèi)水面的距離h2=7cm。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。求:(1)不裝水時(shí)小瓶的質(zhì)量;(2)第二次再用適當(dāng)大小的力擠壓大瓶,使小瓶恰好懸浮時(shí)小瓶?jī)?nèi)水增加的質(zhì)量;(3)當(dāng)“浮沉子”恰好在水中懸浮,與漂浮時(shí)相比較,小瓶?jī)?nèi)水對(duì)瓶口處壓強(qiáng)的變化量?!敬鸢浮?1)(2)(3)【詳解】(1)小瓶在水中漂浮時(shí),浮力等于重力,則小瓶的重力為則不裝水時(shí)小瓶的質(zhì)量為(2)小瓶恰好懸浮時(shí),浮力等于重力,則小瓶?jī)?nèi)增加的水的重力為則小瓶?jī)?nèi)增加的水的質(zhì)量為(3)當(dāng)“浮沉子”恰好在水中懸浮,與漂浮時(shí)相比較,小瓶?jī)?nèi)水深度增加了同一液體同一深度處的壓強(qiáng)相等,所以當(dāng)“浮沉子”恰好在水中懸浮,與漂浮時(shí)相比較,小瓶?jī)?nèi)水對(duì)瓶口處壓強(qiáng)的變化量為10.(2025·廣西來賓·三模)小明發(fā)現(xiàn)家里的飲用水、飲料、瓶裝酒、醬油等,各種裝液體的瓶子上都沒有標(biāo)注液體的密度。為了方便測(cè)量家里各種液體的密度,小明用一段質(zhì)量和體積可以忽略的細(xì)線,把一個(gè)鐵質(zhì)螺母栓掛于一根兩端密封的圓柱狀飲料吸管正下方、制作了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)。螺母質(zhì)量;飲料吸管橫截面積,長(zhǎng)度,質(zhì)量。如圖,將密度計(jì)置于水中使其處于豎直漂浮狀態(tài),在吸管上標(biāo)記水面位置為點(diǎn),并標(biāo)上。通過分析與計(jì)算,除點(diǎn)外,還在吸管上不同位置標(biāo)上對(duì)應(yīng)的密度值;將密度計(jì)置于待測(cè)液體中靜止時(shí),讀出吸管壁上液面處的數(shù)值即為液體密度。如圖:小明用這個(gè)密度計(jì)測(cè)量煤油和糖漿的密度,測(cè)量結(jié)果跟使用天平和量筒測(cè)量的結(jié)果基本一致。(ρ水=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3,ρ煤油=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,ρ糖漿=1.2×103kg/m3=1.2g/cm3,ρ鐵=7.8×103kg/m3=7.8g/cm3)(1)求密度計(jì)正常測(cè)量液體密度時(shí)受到的浮力;(2)請(qǐng)通過公式推導(dǎo)確定煤油應(yīng)該是圖中的液體1還是液體2;(3)測(cè)量煤油時(shí)吸管底部受到的液體壓強(qiáng)與測(cè)量糖漿時(shí)吸管底部受到的液體壓強(qiáng)之差?!敬鸢浮?1)0.04N(2)液體2(3)40Pa【詳解】(1)密度計(jì)在液體中始終處于漂浮狀態(tài),根據(jù)漂浮條件F浮=G總。密度計(jì)的總質(zhì)量m=m1+m2=3.9g+0.1g=4g=0.004kg總重力G總=mg=0.004kg×10N/kg=0.04N所以密度計(jì)正常測(cè)量液體密度時(shí)受到的浮力F浮=G總=0.04N(2)由題意知,螺母的體積為設(shè)密度計(jì)在密度為ρ液的液體中漂浮時(shí),浸入液體的深度為h。根據(jù)漂浮條件F浮=G總,又因?yàn)镕浮=ρ液V排g,G總=mg,所以ρ液g(Sh+V螺母)=mg可得對(duì)于水,ρ水=1.0×103kg/m3,設(shè)密度計(jì)在水中浸入深度為h水,則對(duì)于煤油,ρ煤油=0.8×103kg/m3,設(shè)密度計(jì)在煤油中浸入深度為h煤油,則對(duì)于糖漿,ρ糖漿=1.2×103kg/m3,設(shè)密度計(jì)在煤油中浸入深度為h糖漿,則因?yàn)閔煤油>h水>h糖漿,所以煤油是圖中的液體2。(3)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=pgh。測(cè)量煤油時(shí)吸管底部受到的壓強(qiáng)p煤油=ρ煤油gh煤油=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.09m=720Pa測(cè)量糖漿時(shí)吸管底部受到的壓強(qiáng)壓強(qiáng)之差Δp=p煤油-p糖漿=720Pa-680Pa=40Pa11.(2025·廣西桂林·二模)一個(gè)上寬下小且上下均為圓柱形的足夠高的容器,下底面積為,內(nèi)裝有深的水,將其置于壓力傳感器上,如圖甲所示。是底面積為的不吸水的實(shí)心圓柱體,重力為。用足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)硬桿連接并使其緩慢浸入水中,直至的下表面觸碰容器底部,圖乙是水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)隨下降高度變化的圖像,圖丙是壓力傳感器的示數(shù)隨下降高度變化的圖像。求:(1)未放入圓柱體時(shí),容器底部受到的壓力;(2)圓柱體的密度;(3)當(dāng)圓柱體剛好完全浸沒時(shí),將輕質(zhì)細(xì)硬桿固定,打開閥門,待壓力傳感器的示數(shù)為時(shí),關(guān)閉閥門,此時(shí)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)?!敬鸢浮?1)9N(2)3×103kg/m3(3)1.1×103Pa【詳解】(1)容器底部受到水的壓強(qiáng)為容器底部受到的壓力為(2)由題圖丙可知,圓柱體A浸沒在水中受到的浮力圓柱體A浸沒在水中,排開水的體積等于圓柱體A的體積,由可知,A的體積為圓柱體的密度為(3)由題圖乙可知,當(dāng)A下降高度為2cm時(shí),水面剛好上升到容器上部分的下表面,此時(shí)容器底部受到水的壓強(qiáng)為1000Pa,由可知,此時(shí)水的深度即容器下部分的高度圓柱體浸沒在水中時(shí),容器底部受到水的壓強(qiáng)為1200Pa,此時(shí)水的深度此時(shí)容器上部分水的深度此時(shí)即解得容器的上底面積打開閥門K至壓力傳感器的示數(shù)為13N時(shí),水的重力與浮力的總改變量為若A露出水面的高度,則解得符合題意,則此時(shí)水的深度此時(shí)水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為12.(2025·廣西柳州·二模)校園科技節(jié)舉行智能潛水器項(xiàng)目比賽。某小組按要求制作了柱形潛水器,它的底面積,高,密度。潛水器內(nèi)部密封有智能電磁鐵和傳感器,漂浮在裝有水、足夠高的圓柱形容器中,容器置于水平鐵板上,如圖所示。已知水的密度為,取。(1)潛水器的質(zhì)量是多少?(2)水對(duì)潛水器底部的壓強(qiáng)是多少?(3)若容器底面積,水深。該小組模擬比賽過程如下:?jiǎn)?dòng)潛水器,其內(nèi)部開關(guān)閉合,傳感器自動(dòng)測(cè)出潛水器底部到水面的距離,并自動(dòng)調(diào)整電磁鐵電流,改變潛水器與鐵板間的吸力的大小,使?jié)?/p>
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