专题10 浮力及浮沉条件的应用（原卷版）

主题二 力学 专题10 浮力及浮沉条件的应用 考情概览：理解课标要求，把握命题方向，总结出题角度。 真题透视：精选真题，归类设置，完整展现中考试题的考查形式。 中考新考法：从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。 新题特训：选用最新优质题、创新题，巩固考点复习效果。 考点内容 课标要求 命题预测 浮力概念及弹 簧测力计测浮 力 通过实验，认 识浮力。探究并了 解浮力大小与哪些 因素有关。 主要考查浮力产生原因、浮力方向、弹簧测力计法测浮 力。题型主要是选择题、填空题、实验探究题。主要命题点 有：浮力的方向、判读物体是否受浮力、画浮力的示意图、弹 簧测力计法测浮力、探究影响浮力大小的因素等。 阿基米德原理 知道阿基米德 原理 阿基米德原理是中考浮力部分命题点较为集中的内容。阿 基米德原理主要考查利用阿基米德原理计算浮力。常见考题类 型是选择题、填空题、计算题，有事也会出现在综合题里。命 题点有：利用阿基米德原理比较浮力大小、利用阿基米德原理 计算浮力大小以及综合的分析与计算。 浮沉条件及应 用 能运用物体的 浮沉条件说明生产 生活中的有关现象 府城条件是浮力部分重要的知识内容，也是中考的常考 点。利用浮沉条件进行定性分析考查较多。题型基本上是选择 题、填空题两种。命题点有：利用浮沉条件定性比较、判断物 体的状态，以及轮船、潜水艇、气球飞艇、密度计的原理等。 ►考向一 浮力概念及弹簧测力计测浮力 1（2023·陕西）如图，用细线将一个质量为27g、体积为10m3的铝块系在电子测力计的挂钩上， 使铝块完全浸没在水中静止不动，此时，该铝块受到的浮力为 ，电子测力计的示数 。若使铝块 在水中继续下降，它所受的浮力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（ g 取10/kg，细线重力忽略不计） 2（2023·江西）【探究名称】探究浮力大小与物体的形状是否有关 【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后，还想知道浮力大小是否与 物体的形状有关。于是，该同学进行了如下探究。 【证据】该同学用一块橡皮泥（不吸水）、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线，按如下步骤进行实验。 ①如图所示，用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为 ； ②如图b 所示，将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ③如图所示，将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数； ④如图d 所示，将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。 【解释】 （1）图b 中橡皮泥受到的浮力大小为 ； （2）由以上实验可知，浮力大小与物体的形状 ； 【交流】 （3）本实验在其它因素都相同的前提下，只改变物体的形状来进行探究。在物理学中，这种研究方 法称为 ； （4）在第④步实验中，将橡皮泥从图d 位置向下移放到图e 位置时，深度增加，橡皮泥所受浮力大 小 （选填“变大”“变小”或“不变”），说明浮力大小与 无关； （5）若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来替代弹簧测力计，能否完成本实验的探究？ 3（2023·广东）在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中； （1）观察弹簧测力计的零刻度线、 和分度值；调零时，弹簧测力计应在 （选填“竖 直”或“水平”）方向上调零； （2）如题图甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6m 的长方体物块（可塑），测出重力，将它缓 慢浸入水中，记录悬停在、B、、D、E 这五个位置弹簧测力计的示数和深度，请根据实验数据，在图乙 中画出物块所受浮力F 浮随变化的图像； （3）分析图像可知：浸没前，增加，F 浮 ；浸没后，增加，F 浮 ；（均选填“变大” “变小”或“不变”） （4）若把此物块捏成高为6m 的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的F 浮随变化的图像 （选填“相同”或“不同”）； （5）若继续探究浮力的大小与液体密度的关系，还需添加一种材料： 。 解题技巧 （1）浮力的方同是竖直向上的 （2）浮力是由于周围液体对物体上、下表面存在压力差而产生的。下表面所受的竖直向上的压力 大于上表面所受的竖直向下的压力，因而产生了浮力，所以浮力的方向总是竖直向上的，即 。上下同粗的物体的下表面如果和容器接触密合，则这个物体就不受浮力的作用。 （3）把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数G，再把物体浸入放体中，记下弹簧测力 计的示数F，则 。 ►考向二 阿基米德原理 4（2023·济南）把一块石头和一个西红柿同时放入水中，它们静止时西红柿漂在水面上，而石头沉 入了水底，如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较（ ） ．石头受到的浮力更大些 B．西红柿受到的浮力更大些 ．石头和西红柿受到的浮力一样大 D．无法比较石头和西红柿受到的浮力大小 5（2023·牡丹江）学习了阿基米德原理，小明想到一种只用弹簧测力计测量金属块密度的方法。先 用弹簧测力计测出金属块的重力是 ，再把金属块浸没到水中，静止时，弹簧测力计的示数是 。 求： （1）金属块浸没在水中受到的浮力； （2）金属块的体积； （3）金属块的密度。 6（2023·雅安）一棱长为 的正方体物块放在盛有40L 水的薄壁圆柱形容器中，容器重为10， 底面积为 。现用竖直向下大小为20 的力F 作用在物体上，物体刚好浸没于水中静止，如图所示（ ，g 取10/kg）。求： （1）物块下表面受到水的压强； （2）物块受到的浮力； （3）容器底部对水平地面的压强。 解题技巧 （1）阿基米德原理所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体 里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。 （2） 是指被物体排开的液体所受的重力， 表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开 的液体的重力。 （3） 表示被物体排开液体的体积，当物体浸没在液体里时， ；当物体只有一部分浸入 液体里时，则 。 （4）由 可以看出，浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素 有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。 （5）阿基米德原理也适用于气体，但公式中 应改为 。 ►考向三 浮沉条件及应用 7（2023·淄博）将兵乓球压入水底，松手后乒乓球上浮过程中经过位置1 和位置2，最终在位置3 静止，如图所示。则乒乓球（ ） ．在位置1 时处于悬浮状态，受到的浮力等于自身重力 B．从位置1 至位置2 的过程中，受到的浮力逐渐变大 ．从位置1 至位置2 的过程中，受到水的压强逐渐变大 D．在位置3 时受到的浮力小于在位置1 时受到的浮力 8（2023·东营）用细线将两个半径相同的实心小球和B 连接在一起，放入水中，静止后的状态如图 所示，线已绷紧。下列判断正确的是（ ） ．F 浮=G B．F 浮=F 浮B ．G>GB D．ρ>ρ 水 9（2023·德州）水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水，让同学们进行区分， 聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计，先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示，下列说法 正确的是（ ） ．密度计在乙液体中受到的浮力更大 B．甲液体是浓盐水 ．两液体对容器底的压强相等 D．乙容器对桌面的压力更大 10（2023·武威）2023 年4 月，我国东部战区组织了环台岛军事演习，这是对“台独”分裂势力与 外部反华势力勾连挑衅的严重警告，是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国 辽宁号航空母舰，当战斗机从军舰上起飞后（ ） ．舰体略上浮，受到浮力不变 B．舰体略上浮，受到浮力变小 ．舰体略下沉，受到浮力不变 D．舰体略下沉，受到浮力变大 11（2023·泰州）用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等，制作如图所示的潜水艇 模型（不计进排气管体积），然后将模型放入水中，使其上浮或下沉。下列说法正确的是（ ） ．当模型漂浮于水面时，它受到的浮力小于重力 B．向瓶中充气时，瓶内气体压强变大，模型将下沉 ．从瓶中抽气时，模型会下沉，它受到的浮力将变小 D．让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮，应使瓶内的水先增加后减少 12（2023·巴中）在传统农耕文化中，劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子，如图所示。 下列说法正确的是（ ） ．漂浮的种子受到的浮力小于自身重力 B．种子下沉过程中受到的浮力大于自身重力 ．下沉过程中盐水对种子的压强变大 D．沉底的种子只受到重力和支持力 13（2023·甘孜）如图所示，在我国“2022 巅峰使命”珠峰科考中，极目一号Ⅲ型浮空艇到达海拔 9032m 的高度，对珠峰地区气候进行数据测量。浮空艇能升空是因为内部充入了密度比空气密度 的 气体，在上升过程中，浮空艇受到的大气压强越来越 。（两空均选填“大”或“小”） 解题技巧 （1）实心物体的浮沉条件 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 处于动态(运动状态不断改变)，受非 平衡力作用 可以停留在液体 的任何深度处 是“上浮”过程的 最终状态 是“下沉”过 程的最 处于静态，受平衡力作用 （2）当轮船由河中驶入海中时，由 变形得 可知，海水密度大，因此 减 小，即轮船上浮一些；反之，由海中驶入河中，轮船将下沉一些。 （3）潜水艇下潜和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。 （4）密度计原理是物体漂浮在液面上的条件 ，即 （不变）， 增大时 减小，密度计在液面以上的体积增大。刻度线越靠下越密，密度值越大。 1．（新情境）（2023·常州）为拯救濒危物种中华鲟，生物学家在放养的中华鲟身上拴上定位硬壳 胶囊。数天后，胶囊与潜入水中的中华鲟脱离，最终漂浮于江面发射定位信号，脱离后，胶囊受到的浮力 随时间变化的关系为下列图中的（ ） ． B． ． D． 2．（跨学科）（2023·泰安）某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发，设计了如下“打捞”过程： 如图甲，金属块部分陷入淤泥内，轻质小船装有18 的沙石，细绳将金属块和小船紧连，细绳对小船的拉 力为2，水面与船的上沿相平；将小船内所有沙石清除后，金属块被拉出淤泥静止在水中，如图乙所示。 已知金属块的体积为 ， ，g 取 ，小船的质量忽略不计，细绳的质量和体 积忽略不计。 （1）甲图中，金属块上表面距离水面50m，求金属块上表面受到的水的压强； （2）乙图中，小船有 体积露出水面，求金属块的密度。 3．（新考法）（2023·天津）在学习“阿基米德原理”时，可用“实验探究”与“理论探究”两种 方式进行研究；请你完成下列任务： 【实验探究】 通过下图所示的实验，探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系，由实验可得结论 ，这就 是阿基米德原理； 【理论探究】 第一步：建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究，如下图所示； 第二步：理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理； 请你写出推导过程，提示：推导过程中所用物理量需要设定（可在下图中标出）； 【原理应用】 水平桌面上有一底面积为 的柱形平底薄壁容器，内装质量为m 的液体；现将一个底面积为 的金 属圆柱体放入液体中，圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没（与容器底接触但不密合），整个过程液 体未溢出；金属圆柱体静止时所受浮力 。 1．（2023·永州）将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两种不同的液体中，如图所示，鸡蛋在甲液体中悬 浮，在乙液体中沉底且对容器底有压力，比较甲、乙液体的密度ρ 甲、ρ 乙和鸡蛋在甲、乙液体中受到的浮 力F 甲、F 乙的大小关系，下列正确的是（ ） ． B． ． D． 2．（2023·湖北）物理课上，老师将整个橙子放入水中，漂浮在水面上，如图甲。将其切成大小两 块，再次投入水中，发现大块仍漂浮，小块缓慢沉入水底，如图乙。下列说法正确的是（ ） ．整个橙子的密度等于水的密度 B．大块橙子受到的浮力大于其重力 ．小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小 D．两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力 3．（2023·河北）（多选）柱状容器内加入浓盐水，把一枚土豆轻轻放入其中，静止时土豆漂浮在 水面上，如图甲所示；向容器中缓慢注入清水，土豆逐渐下沉；注入适量清水时，土豆悬浮在盐水中，如 图乙所示：继续注入清水，土豆沉到容器底部，如图丙所示。下列说法正确的是（ ） ．漂浮在水面上时，土豆受到的浮力与其重力大小相等 B．悬浮在盐水中时，土豆的密度与此时盐水的密度相等 ．沉到底部后，土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力 D．沉到底部后，继续注入清水，土豆受到的浮力不再变化 4．（2023·大连）（多选）用同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼，把玩具鱼密封在盒内， 将盒放入水中，盒在水中静止时的位置如图所示。已知材料密度为 ，盒的体积为V，水的密度为 ，则 下列说法正确的是（ ） ．玩具鱼的质量为 B．盒与玩具鱼的体积之比为 ．水对盒下表面的压力为 D．盒空心部分的体积为 5．（2023·海南）“强军筑梦，挺进深蓝”。海军372 潜艇起航驶离军港，奔赴深海大洋。该潜艇 完全浸没后，下潜过程中所受的浮力 ，从密度小的海域进入密度大的海域所受的浮力 （均选填 “变大”“不变”或“变小”）。 6．（2023·重庆）小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛，模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M 放在架空水槽底部的方孔处（忽略M 与水槽的接触面积），往水槽内装入适量的水，把一质量与M 相等 的柱形薄壁水杯放入水中漂浮，如图甲所示；②向杯中装入质量为水杯质量2 倍的铁砂时，杯底到M 上 表面的距离等于M 的边长，如图乙所示，此时水杯浸入水中的深度= m；③用细线连接水杯和M， 使细线拉直且无拉力，再将铁砂从杯中取出，当铁砂取完后，M 恰好可被拉起，完成打捞后，如图丙所示。 则M 与水杯的底面积之比为 。 7．（2023·连云港）“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具，距今700 多年。如图所示，它上面有三 个壶，分别是日壶、月壶和星壶，也叫送水壶，最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一 个龙头形滴水口，壶盖上开有一个进水孔，小水滴从日壶滴进月壶，再从月壶滴进星壶，最后进入受水壶。 受水壶装有两个重要部件：一个是竖立在壶盖正中的铜尺，上有时辰刻度，从下到上分别为：子、丑、寅、 卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时，其中子时代表23:00~1:00，丑时代表 1:00~3: 00……以此类推；另一个是浮箭，由小木块上连接一把木尺组成，随着受水壶里水量的增加， 浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度，就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并 结合所学知识，回答下面问题： （1）如图是14 00 ∶ 浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图，其中正确的是 。 （2）若浮箭的重力为G，在受水壶中所受的浮力为 ，则G （选填“>”“=”或“<”）。 随着受水壶水位的升高，浮箭下部小木块浸没在水中的深度 ，受水壶壶底受到水的压强 。若想 测量1 个时辰浮力对浮箭做的功，还需要测量 。 8．（2023·齐齐哈尔）有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯中盛满酒精，乙溢水杯中盛满某种液体。将 一个不吸收任何液体的小球轻轻地放入甲溢水杯中，小球浸没在酒精中，溢出酒精的质量是 ；将小球 从甲溢水杯中取出后擦干，再轻轻地放入乙溢水杯中，溢出液体的质量是 ，小球露出液面的体积与浸 入液体中的体积之比为 。已知 ，则小球的密度是 ；乙溢水杯中液体的 密度是 。 9．（2023·常德）一实心铁球质量为158g，则该实心铁球的体积为 m3；为使铁球能悬浮于水 中，我们将实心铁球制成空心铁球，则空心部分体积为 m3（ρ 铁＝79×103kg/m3）。 10．（2023·广安）水平桌面上有一装满水的溢水杯，杯底面积为 ，将重为48 的圆柱体用 细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中。当的一半浸入水中时弹簧测力计的示数如图甲所示，此时受到的 浮力为 。剪断细线，将缓慢沉入水底，静止时如图乙所示（与杯底不密合），与图甲相比，溢水杯对 桌面的压强增加了 P。 11．（2023·临沂）作出图中漂浮在水面上的小球所受力的示意图（为小球的重心）。 12．（2023·苏州）综合实践活动课上，小明用一根长约20m 的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石 蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时，小明先将吸管两端剪平，铁丝密绕成小团后塞入吸管一端，再 用石蜡将该端口堵住密封；接着，将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态（图甲），用笔在吸管上标记此 时水面位置；取出吸管，量出点至封口端的距离，通过分析与计算，在吸管上分别确定密度值08 、09 、10 、11 的位置并标上密度值。 使用时，将密度计静置于待测液体中，读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。 （1）位置处的刻度值为 ； （2）吸管漂浮在其他液体中时（图乙），液面下方的深度＝ （用 、 、表示）； （3）管壁上标注的4 个刻度值，相邻两刻度值之间的距离 （相等/不相等）； （4）小明突发奇想，将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出，缠绕到底部外侧，其它没有变化 （图丙），他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度，测量结果 （偏大/偏小/无变化）； （5）若增加塞入吸管中铁丝的质量，则制作的密度计精确程度将 。 13．（2023·长春）物理实践小组设计了一个测量固体密度的方（仅用于不吸水、不溶于水的固 体）。如图甲所示，将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口，将圆筒放入盛有适量水的 薄壁大容器中，大容器的横截面积是圆筒的横截面积的5 倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标 记“0”，在大容器的水面位置标出初始水位线。 （1）请在答题卡的图中画出圆筒受到的重力的示意图。（答题卡图中的点为圆筒的重心） （2）为使圆筒静止后竖直漂浮在水面，在沙粒、泡沫粒中应选择 作为圆筒的配重颗粒。 （3）将待测金属块用细线挂在圆筒下方，放入水中静止后（细线的质量、体积忽略不计，金属块始 终不触底）如图乙所示，与图甲相比圆筒所受的浮力 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。分 别测出圆筒静止后水面