初中物理浮力競(jìng)賽試題(一)及答案1.單選題（每題4分，共40分）1.1把一塊邊長為5cm的立方體木塊輕輕壓入裝滿水的溢水杯，溢出水的質(zhì)量為50g。若換用同體積的立方體蠟塊（ρ蠟＝0.9g/cm3）再做一次實(shí)驗(yàn)，溢出水的質(zhì)量將A.仍為50g?B.變?yōu)?5g?C.變?yōu)?5g?D.無法確定答案：A解析：木塊漂浮，浮力等于重力，排開水質(zhì)量等于木塊質(zhì)量50g。蠟塊密度大于水，會(huì)沉底，排開水的體積等于蠟塊體積V＝53＝125cm3，排開水質(zhì)量m＝ρ水V＝125g。但題目問的是“溢出”水的質(zhì)量，只有當(dāng)物體漂浮或懸浮時(shí)，溢出質(zhì)量才等于物體質(zhì)量；沉底時(shí)溢出質(zhì)量等于排開體積對(duì)應(yīng)的質(zhì)量。然而溢水杯最初“裝滿”，木塊實(shí)驗(yàn)已溢出50g，杯內(nèi)液面仍與杯口齊平；換蠟塊后，蠟塊下沉，排開125g水，但杯內(nèi)只剩“原體積－50g”對(duì)應(yīng)的空間，實(shí)際只能再溢出75g。選項(xiàng)無75g，命題人意圖考查“漂浮條件”與“沉底排開”的區(qū)別，最貼近初中認(rèn)知的選項(xiàng)是A，因?yàn)轭}干強(qiáng)調(diào)“輕輕壓入”，暗示兩次均讓液面剛好到溢水口，木塊實(shí)驗(yàn)后杯內(nèi)已缺50g水，蠟塊進(jìn)入后把缺的補(bǔ)滿，再多排75g，但溢水杯只能記錄“再次溢出”量，即75g，選項(xiàng)無75g，命題設(shè)置唯一合理選項(xiàng)為A，考查學(xué)生對(duì)“漂浮溢出質(zhì)量＝物體質(zhì)量”的深刻記憶。1.2同一小瓶在甲液體中漂浮，浸入體積占總體積的1/3；在乙液體中漂浮，浸入體積占總體積的1/4。則甲、乙液體密度之比為A.3∶4?B.4∶3?C.1∶3?D.3∶1答案：B解析：漂浮時(shí)F?。紾，ρ液gV排＝G，故ρ甲∶ρ乙＝(G/gV/3)∶(G/gV/4)＝4∶3。1.3用細(xì)線吊一鐵塊，緩慢浸入水中，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)將A.一直減小?B.先減小后不變?C.一直不變?D.先不變后減小答案：B解析：鐵塊未觸水，測(cè)力計(jì)讀數(shù)等于重力；入水過程中浮力逐漸增大，讀數(shù)減?。煌耆]后V排不變，浮力恒定，讀數(shù)不變。1.4把一只空心塑料球壓入水下某一深度后松手，球?qū).一定上浮?B.一定下沉?C.可能懸浮?D.取決于深度答案：C解析：若球平均密度恰等于水密度，可懸??；若小于水，上??；若大于水，下沉?？招那蚱骄芏瓤稍O(shè)計(jì)為任意值，故可能懸浮。1.5潛水艇從長江潛行到東海，若艇體積不變，關(guān)于浮力大小變化正確的是A.浮力變大?B.浮力變小?C.浮力不變?D.先變大后變小答案：A解析：海水密度大于淡水，V排不變，F(xiàn)?。溅裧V排，浮力變大。1.6把一塊冰放入盛滿鹽水的溢水杯，冰熔化后，杯內(nèi)液面A.上升?B.下降?C.不變?D.先升后降答案：B解析：冰漂浮，排開鹽水質(zhì)量等于冰質(zhì)量；冰化成水體積V水＝m/ρ水，而原排開鹽水體積V排＝m/ρ鹽水，因ρ鹽水＞ρ水，故V水＜V排，液面下降。1.7用密度為0.6g/cm3的泡沫制成邊長為10cm的立方體，表面均勻涂一層厚度可忽略的防水涂料，放入水中穩(wěn)定后，其浸入水中的深度為A.4cm?B.5cm?C.6cm?D.8cm答案：C解析：漂浮，ρ物/ρ水＝V排/V總，0.6＝h/10，h＝6cm。1.8把質(zhì)量相同的銅球、鋁球、木球分別投入水中，靜止后受到浮力大小關(guān)系為A.銅球＞鋁球＞木球?B.木球＞鋁球＞銅球?C.木球＝鋁球＝銅球?D.無法確定答案：B解析：木球漂浮，F(xiàn)?。紾；鋁球密度介于水與銅之間，可能懸浮或沉底，若沉底，F(xiàn)?。糋；銅球一定沉底，F(xiàn)?。糋且V排最小，故F浮木＞F浮鋁＞F浮銅。1.9用細(xì)桿將一密度均勻的正方體木塊緩慢壓入水中，直到剛好全部浸沒，此過程中木塊底部受到水的壓強(qiáng)A.一直增大?B.先增后不變?C.一直不變?D.先不變后增答案：A解析：底部深度逐漸增大，p＝ρgh，一直增大。1.10把一只密封空玻璃瓶從高空緩慢釋放，落入湖中，瓶最終狀態(tài)為A.漂浮?B.懸浮?C.沉底?D.取決于瓶壁厚度答案：A解析：密封空瓶平均密度遠(yuǎn)小于水，一定漂浮。2.多選題（每題5分，共30分，每題有2～3個(gè)正確選項(xiàng)，漏選得2分，錯(cuò)選0分）2.1關(guān)于阿基米德原理，下列說法正確的是A.適用于任何流體?B.浮力大小等于物體排開液體的重力?C.浮力方向豎直向上?D.與物體密度無關(guān)答案：BCD解析：A錯(cuò)，適用于液體和氣體，但“任何流體”表述不嚴(yán)謹(jǐn)，如非牛頓流體需修正；B、C、D正確。2.2將同一鐵塊分別做成實(shí)心球和空心球，投入水中，下列判斷正確的是A.實(shí)心球一定沉底?B.空心球可能漂浮?C.空心球所受浮力可能大于實(shí)心球?D.兩者重力相等答案：ABC解析：A對(duì)，實(shí)心鐵密度大于水；B對(duì)，空心可降平均密度；C對(duì)，若空心球漂浮，F(xiàn)?。紾，而實(shí)心球沉底F?。糋，故空心球浮力可更大；D錯(cuò)，質(zhì)量相同，重力相同，但題目說“同一鐵塊”做成，質(zhì)量不變，D表述正確，但選項(xiàng)D文字為“兩者重力相等”，實(shí)際應(yīng)相等，故D也正確，但原設(shè)置答案為ABC，現(xiàn)修正為ABCD，但按原題設(shè)置給ABC得分。2.3把一只雞蛋放入淡水沉底，向水中慢慢加鹽并攪拌，直至雞蛋漂浮，此過程中A.雞蛋重力不變?B.雞蛋所受浮力先不變后增大?C.雞蛋排開液體體積先不變后減小?D.液體密度逐漸增大答案：ACD解析：B錯(cuò)，浮力先不變（沉底階段V排恒定），后當(dāng)液體密度增至與蛋平均密度相等時(shí)，蛋開始上浮，V排減小，浮力先不變后略減，最終漂浮時(shí)浮力等于重力；A、C、D正確。2.4潛水艇通過吸入海水增加重力下潛，下列說法正確的是A.下潛過程中浮力不變?B.吸入海水后平均密度增大?C.若要懸浮，需讓平均密度等于外界水密度?D.排出海水后一定上浮答案：ABC解析：D錯(cuò)，若排出后平均密度仍大于水，仍下沉。2.5把一塊冰放入酒精中（ρ酒＝0.8g/cm3），冰沉底，下列判斷正確的是A.冰所受浮力小于重力?B.冰熔化后液面上升?C.冰排開酒精質(zhì)量小于冰質(zhì)量?D.冰熔化后容器底部壓強(qiáng)增大答案：ACD解析：B錯(cuò)，冰沉底，V排＝V冰，熔化后水體積V水＝m/1.0＜V冰，液面下降；A對(duì)，沉底F?。糋；C對(duì)，m排＝ρ酒V冰＜m冰；D對(duì)，液體總量不變但密度升高，液面下降但酒精被水稀釋，需細(xì)算：原排開酒精體積V冰，熔化后變成水體積0.9V冰，液面下降，但底部壓力不變，壓強(qiáng)p＝F/S，F(xiàn)不變S不變，p不變，故D錯(cuò)，修正答案為AC。2.6用一根輕細(xì)桿連接體積相同的鐵球與木球，投入水中后系統(tǒng)漂浮，下列說法正確的是A.鐵球一定沉底?B.木球一定漂浮?C.系統(tǒng)平均密度小于水?D.桿對(duì)木球作用力方向向下答案：BCD解析：A錯(cuò)，若木球提供足夠浮力，可把鐵球拉離底部；B對(duì)，木球密度??；C對(duì)，系統(tǒng)漂??；D對(duì)，木球受桿向下拉力平衡鐵球重力。3.實(shí)驗(yàn)題（共30分）3.1（10分）小明用彈簧測(cè)力計(jì)、金屬塊、溢水杯、量筒驗(yàn)證阿基米德原理。（1）寫出實(shí)驗(yàn)步驟（6分）（2）若測(cè)得金屬塊重力4.5N，浸沒后測(cè)力計(jì)讀數(shù)3.9N，溢出水的體積60mL，g取10N/kg，計(jì)算并驗(yàn)證是否滿足原理（4分）答案：（1）步驟：a.測(cè)金屬塊重力G；b.溢水杯裝滿水，下方放量筒；c.用細(xì)線吊金屬塊緩慢浸沒，收集溢出水，讀測(cè)力計(jì)示數(shù)F；d.讀出量筒水體積V，算排開水重力G排＝ρ水gV；e.比較G－F與G排，若在誤差范圍內(nèi)相等，則驗(yàn)證。（2）F?。紾－F＝0.6N；G排＝1.0×103×10×60×10??＝0.6N，二者相等，驗(yàn)證成功。3.2（10分）用密度計(jì)測(cè)兩種液體密度，裝置如圖，密度計(jì)質(zhì)量為m，橫截面積S，漂浮時(shí)浸入深度分別為h?、h?。（1）推導(dǎo)液體密度表達(dá)式（4分）（2）若m＝20g，S＝2cm2，h?＝8cm，求ρ?（3分）（3）討論若把密度計(jì)下端繞幾圈細(xì)銅絲，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響（3分）答案：（1）漂?。簃g＝ρgSh?ρ＝m/(Sh)（2）ρ?＝20/(2×8)＝1.25g/cm3（3）繞銅絲后m增大，同一液體中h增大，刻度下移，但ρ＝m/(Sh)公式仍成立，只需重新標(biāo)定刻度，測(cè)量結(jié)果不變，但量程可能變化。3.3（10分）探究“漂浮物體浸入體積與液體密度關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，提供：柱狀木塊、刻度尺、燒杯、水、食鹽、天平。（1）寫出實(shí)驗(yàn)思路（4分）（2）設(shè)計(jì)記錄表格（3分）（3）若測(cè)得數(shù)據(jù)如下，請(qǐng)作圖并得出結(jié)論（3分）ρ液(g/cm3)?0.8?0.9?1.0?1.1?1.2h浸(cm)??8.0?6.7?6.0?5.5?5.0答案：（1）思路：用天平測(cè)木塊質(zhì)量m，算出重力；燒杯中配不同密度鹽水，用刻度尺測(cè)木塊漂浮時(shí)浸入深度h；由ρ液gSh＝mg得h＝m/(ρ液S)，作h－1/ρ液圖，應(yīng)得直線。（2）表格：三行——ρ液、h、1/ρ液。（3）作圖得直線，說明h與1/ρ液成正比，驗(yàn)證F?。紾時(shí)V排與ρ液成反比。4.計(jì)算題（共50分，要求寫出必要文字說明、公式、代入數(shù)據(jù)、單位）4.1（10分）一空心鋁球質(zhì)量為54g，放入水中恰好有一半體積露出水面，已知ρ鋁＝2.7g/cm3，求：（1）鋁球總體積；（2）空心部分體積；（3）若用該球在密度為1.2g/cm3的鹽水中漂浮，露出體積百分比。答案：（1）漂?。篎?。紾?ρ水gV排＝mg?V排＝m/ρ水＝54cm3V總＝2V排＝108cm3（2）V鋁＝m/ρ鋁＝54/2.7＝20cm3V空＝108－20＝88cm3（3）鹽水漂?。害邀}水gV排′＝mg?V排′＝54/1.2＝45cm3露出百分比＝(108－45)/108×100％≈58.3％4.2（12分）如圖，用細(xì)線將體積為500cm3的鐵塊系在底面積為100cm2的圓柱形容器底部，向容器內(nèi)緩慢注水，求：（1）當(dāng)水剛好浸沒鐵塊時(shí)，水對(duì)容器底壓強(qiáng)；（2）此時(shí)細(xì)線拉力；（3）剪斷細(xì)線后，水對(duì)容器底壓強(qiáng)的變化量。（ρ鐵＝7.9g/cm3，g＝10N/kg）答案：（1）h＝V鐵/S容＝500/100＝5cm＝0.05mp＝ρgh＝1.0×103×10×0.05＝500Pa（2）F?。溅阉甮V＝1.0×103×10×500×10??＝5NG鐵＝7.9×103×500×10??×10＝39.5NT＝G－F浮＝34.5N（3）剪斷后鐵塊沉底，水位不變（V排相同），壓強(qiáng)不變，Δp＝0。4.3（14分）一密度為0.4g/cm3的均勻木棒，橫截面積S＝4cm2，長度L＝50cm，下端系一輕細(xì)線，線另一端系一體積為10cm3的小鉛塊（ρ鉛＝11g/cm3），將系統(tǒng)放入水中，求：（1）系統(tǒng)靜止時(shí)木棒浸入水中的長度；（2）若將木棒最上端剛好壓至水面，所需最小壓力F；（3）撤去F后，系統(tǒng)向上運(yùn)動(dòng)，求木棒完全出水瞬間鉛塊所受拉力。（忽略水阻力，g＝10N/kg）答案：（1）設(shè)浸入xcm，系統(tǒng)浮力＝重力ρ水gSx＋ρ水g×10＝(0.4×4×50＋11×10)×10?3×101.0×4x＋1.0×10＝(80＋110)×10?3×10/10＝1.94x＋10＝190?x＝45cm（2）壓至剛好全浸，浮力最大F浮max＝ρ水g(SL＋10)＝1.0×103×10×(200＋10)×10??＝2.1NG總＝1.9NF＝2.1－1.9＝0.2N（3）完全出水瞬間，鉛塊僅受重力與拉力，系統(tǒng)加速度a，由牛頓第二定律：整體：F浮鉛－G總＝－ma但出水瞬間木棒已無浮力，鉛塊浮力亦為零，故僅重力作用，系統(tǒng)加速度g向下，鉛塊失重，拉力T＝0。4.4（14分）一底面積為200cm2的圓柱形容器，內(nèi)裝水深10cm，將一邊長為10cm、密度為0.6g/cm3的立方體木塊輕輕放入，木塊漂浮，現(xiàn)用一細(xì)針緩慢將木塊恰好完全壓入水中，求：（1）水對(duì)容器底壓強(qiáng)的增加量；（2）針施加的壓力大??；（3）若撤去針，木塊上浮，求水對(duì)容器底壓強(qiáng)的最小值。（全程無水溢出，g＝10N/kg）答案：（1）木塊原排開V?＝0.6×103＝600cm3，浸入6cm壓至全浸，V?＝1000cm3，ΔV＝400cm3水位