2023年中考物理浮力计算大题训练(答案)

2023年中考物理浮力计算大题训练
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、计算题
1.如图所示是世界上第一艘飞艇,它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后,长44m,直径11.9m,体积2100m3,形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日,吉法尔乘坐该长艇从巴黎的马戏场出发,用一台2.2kW的蒸汽机带动螺旋桨,以8km/h的速度,飞行了28km。
(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,在前进过程中可以减小______;
(2)充满氢气后气囊受到的浮力是多少 (空气密度取1.29kg/m3)( )
(3)这次飞行,飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少 ( )
2.如图甲所示,底面积为0.75m2的柱形容器中盛有深度为1.1m的水,将一形状规则的金属块在钢绳拉力的作用下在水面上方以恒定的速度下降,直至全部浸没水中。若容器深度足够且不计水的阻力,水未溢出,忽略钢绳的形变,整个过程中钢绳的拉力F随金属块下降的高度h变化关系的图像如图乙所示。求:
(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是多少?
(2)金属块的密度是多少?
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压力是多少?
3.如图所示。水平桌面上放有圆柱形溢水杯,它的重为3N、底面积为300cm2、溢水口距杯底20cm,内装有18cm深的水。将一边长为10cm、密度为0.9g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯的厚度(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)木块的质量;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强。
4.重为8牛的物体,其体积为1×10 3米3,用手把它浸没在水中。求:
①该物体所受浮力F浮的大小;
②放手瞬间,该物体所受合力F合的大小及方向。
5.小华采用如下方法测量一物块(不溶于水)的密度:弹簧测力计悬挂物块静止时的示数为F1=3.0N(如图甲所示); 将物块浸没在水中, 静止时弹墴测力计的示数为F2=2.0N(如图乙所示)。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求 :
(1)物块的质量m;
(2)物块的体积V;
(3)物块的密度ρ。
6.如图所示,小明将一个体积为120cm3,密度为0.95×103kg/m3的桔子放在水中,处于漂浮状态,(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)桔子在水中受到的浮力;
(2)桔子浸入水中的体积;
(3)若想将其刚好压至浸没,需要至少在桔子上方施加多大的力。
7.小明在实验室模拟研究浮箱种植的情境。他将重力为10 N、底面积为200 cm2的薄壁柱形容器置于水平桌面上,A是边长为10 cm密度均匀的正方体浮箱模型,通过一根长为5 cm的细线连接着底面积为25 cm2的柱形物体B,先将A、B两物体叠放在容器中央,物体B未与容器底紧密接触,然后缓慢向容器中注水,注水过程中正方体A一直保持竖直状态。当水的深度为12 cm时,绳子处于自由状态,如图甲所示,此时物体B对容器底的压力为1.7 N;继续向容器中注水,整个注水过程中正方体A所受浮力F与水的深度h的关系图像如图乙所示,水未溢出。(细线不可伸长,且质量、体积不计)求:
(1)图甲所示水对容器底的压强;
(2)物体B的密度;
(3)当注水深度为16 cm时,容器对水平桌面的压力。
8.在抗洪抢险中,某村民自制了一个总体积为1m3的竹筏,放入河水中时有体积浸入水中。求:
(1)此时竹筏受到的浮力有多大?
(2)若水对竹筏产生6000牛的浮力时,竹筏多大的体积露出水面?
9.如图所示,图甲中长方体木块被细线拉着完全浸没在水中,图乙中长方体石块也被拉着完全浸没在水中。木块和石块的体积相同,均处于静止状态,已知木块重力G木=15N,木块的密度ρ木=0.5×103kg/m3,(忽略细绳所受的浮力)。
(1)求图甲中木块所受的浮力;
(2)若甲、乙两图中细绳的拉力相等,求石块的密度。
10.如图所示,质量为1kg的正方体木块静止在水面上时,露出水面的体积为总体积的(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块排开水的体积;
(3)木块的密度。
11.现有一个重力为4N的圆柱形容器,它的下端封闭,上端开口,底面积S=200cm2,高度h=20cm,如图甲所示,另有一个实心均匀圆柱体,密度ρ=0.8×103kg/m3,底面积S1=120cm2,高度与容器高相同,如图乙所示。
(1)求圆柱体的重力;
(2)将圆柱体竖直放在圆柱形容器内,向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,求此时水对容器底部的压强;
(3)继续向容器内缓缓注水直至水满,求圆柱体对容器底部压力为零到加满水时的情况下,容器对桌面压强的变化范围。
12.小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出。(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,求盒底部受到水的压强大小;
(2)求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小;
(3)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,求盒A受到的浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(4)第(3)问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降?请算出水槽里水位变化的高度。
13.如图甲所示,用弹簧测力计吊着一长方体物块从空中匀速下放到盛水的圆柱形容器中(物块始终未与容器底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F随物块下降高度变化的关系如图乙所示。(,g取10N/kg)求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块的体积;
(3)物块的密度。
14.如图甲,将一个石块挂在弹簧测力计下端,称得石块的重为4N。如图乙,将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数为2N。将石块浸没到另一种液体中时,弹簧测力计的示数为 1.8N。计算:(g=10Nkg)
(1)石块浸没在水中时,受到水的浮力;
(2)石块的密度;
(3)另一种液体的密度。
15.底面积为150cm2、重3N、盛水4cm深且足够高的薄壁柱形容器置于水平桌面上,如图所示,将底面积为50cm2、质量为450g、密度为0.9g/cm3的不吸水圆柱体用轻质细线挂在测力计下,由图示位置缓慢向下浸入水中,直至测力计示数为0后,只取走测力计,再打开阀门K向外放水。求:
(1)圆柱体的体积;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,测力计的示数;
(3)当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,水对容器底的压强。
16.一边长a=10cm,密度ρ=0.8×103kg/m3的正方体木块,用细线系在烧杯底部并浸没在水中,如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块受到的浮力F浮;
(2)细线的拉力大小T;
(3)细线剪断后,木块最终静止时,木块排开水的体积。
17.现有一个用超薄材料制成的圆柱形容器,它的下端封闭,上端开口,底面积S=200cm2,高度h=20cm,如图甲所示;另有一个实心匀质圆柱体,密度ρ=0.8×103kg/m3,底面积S1=120cm2,高度与容器高相同,如图乙所示(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。
(1)将圆柱体竖直放在圆柱形容器内,求圆柱体对容器底部的压强是多少?
(2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,求此时水对容器底部的压强和所注的水重各是多少?
18.从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量,苹果密度均匀,其密度,水的密度,g取。求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小;
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小。
19.如图所示,水平桌面上放置一个底面积为1.6×10-2m2,重为5N的薄壁容器,里面装有20N的水,小明将一个挂在弹簧测力计的合金柱体从水面缓慢地浸入水中,在接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计相应的示数F如下图所示(圆筒厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,g=10N/kg)。求:
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2)圆柱体的密度是多少
(3)当圆柱体浸没时,容器底部的压强增加了多少
(4)当圆柱体有一半的体积浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力是多少?
20.某一木块的体积为200cm3,密度为0.8×103kg/m3。把它浸没在水中后放手,为什么木块不能悬浮在水中?木块最终漂浮在水面上静止时,浸在水中的体积有多大?
21.一个不吸收液体的圆柱体重5N,底面积。如图所示,将圆柱体浸没在水中,弹簧测力计的示数为3N,已知,取g=10N/kg。
(1)求圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)将圆柱体竖直放在水平桌面上,求圆柱体对水平桌面的压强p;
(3)一个足够高的柱形容器放在水平桌面上,装入某种液体后,液体对容器底部的压强为。再将圆柱体缓慢地放入容器中,圆柱体始终保持竖直,松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,液体对容器底部的压强为。已知,容器底面积。求容器中液体的质量。
22.“欢迎您到海南来,这里四季春常在”。海南为了提高琼州海峡通行效率,特别开通新海港(海口)徐闻港(广东)“小客车专班”,每日4个航次。两港口的跨海距离约20km,轮渡海上航行时间约1.5h。(,g取10N/kg)
(1)轮渡海上航行的平均速度约为多少km/h?(保留一位小数)
(2)一辆小客车上船后停在船舱水平面上,车的总质量为2000kg,车轮与水平面的总接触面积为,它对船舱水平面的压强为多大?
(3)此小客车上船后,轮渡排开海水的体积增加了多少?
(4)若轮渡发动机以最大输出功率P工作时,动力推进器效率为,当轮渡以最大航速v行驶时,受到水的阻力f为多大?(结果用含P、机械效率、v的代数式表示)
23.一边长为10cm的正方体木块A和合金柱B。南南利用A和B做了如下实验:将木块A放入水中,有 的体积没入水中,此时水深19cm,重为10N的薄壁容器底面积为200cm2且足够高,如图甲所示;将柱体B放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出水面的高度h1为1cm,如图乙所示;再用轻质细线将金属块捆绑在木块中央,放入水中静止后测出此时木块露出水面高度h2为2cm,如图丙所示。求:
(1)木块A的重力;
(2)合金柱B的密度;
(3)图丙中,容器对桌面的压强。
24.水平放置的薄底圆柱形容器高度为0.2米,内装有一定量的水,现将质量为0.18千克的实心木块放入水中,待静止后木块有的体积露出水面,如图(a)所示;若把A物体放在木块上方,木块上表面恰好与水面相平,且此时水面与容器口相平,如图(b)所示。
①求在图(b)中,水对容器底部的压强p;
②求A物体的质量mA;
③若A物体放在木块上方时,水对容器底部压力为F1,当把A物体拴在木块下方(不触底)时,水对容器底部压力为F2,请判断F1和F2的大小关系,并说明理由。
25.一长方体金属块所受重力,放在水平地面上,如图甲所示,其与地面接触的面积。一柱状容器放在水平地面上,如图乙所示,里面装有水,水重,水深为。取g=10N/kg。求:
(1)此金属块对水平地面的压强p1;
(2)水对容器底的压强p2;
(3)若此金属块的体积,将其浸没在水中,求金属块所受浮力的大小;
(4)金属块浸没在水中后,求水对容器底的压力。
26.如图所示,实心正方体木块质地均匀,边长为4cm,将该木块轻轻地放入侧倾放置且酒精已满的大烧杯内,待木块静止时,从杯中溢出32g酒精。,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块排开水的体积;
(3)木块的密度。
27.如图所示,用弹簧测力计拉着一个重12N的实心金属块浸入水中,当金属块浸没时,弹簧测力计的示数为4N,(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)金属块浸没时受到的浮力;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度
28.木球被固定在水池底部的细线系住,未能浮出水面,如图所示。已知:木球的体积为3×10-3m3、密度为0.6×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)木球受到的重力G木;
(2)木球受到的浮力F浮;
(3)细线对木球的拉力F拉。(画出木球的受力分析图)
29.将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,弹簧测力计示数如图甲所示为4N,将小球浸没在水中时,弹簧测力计示数如图乙所示为3N;求:
(1)小球受到的浮力。
(2)小球的体积。
30.一根木头重力为1600N,体积为0.2m3,漂浮在水面上,g取10N/kg,求:
(1)木头的密度;
(2)木头受到的浮力;
(3)木头浸入水中部分的体积。
31.如图所示,将一盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上,用细线将一个重力G=8N的小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F=2N,如果将容器中的水换成同样深度的酒精,求小球在水中和酒精中受到的浮力各是多少?(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3))
32.如图所示,圆柱形木块A与质量不计且足够高的薄壁圆柱形容器B分别放置于水平桌面上,已知A的密度,高为10cm,底面积为;容器B内盛有4cm深的水。小开从A的上表面沿水平方向截取高为h的圆柱块,并将截取部分放入容器B中;当h=3cm时,容器B对地面的压强为480Pa,求:
(1)未放入截取的木块前,容器B对桌面的压强;
(2)容器B的底面积;
(3)当截取的木块放入容器B后,容器B对桌面的压强是剩余木块A对桌面压强的8倍,此时容器B中截取的木块所受到的浮力。
33.在物理做中学实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”,放人水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25g的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。
34.物体排开水的体积为5 103米3,求它受到来自水的浮力F浮。
35.如图甲所示,在船坞内,将潜艇模型浸没在水中,用杆(质量忽略)将它的底部和船坞底部竖直相连,进行有关测试。如图乙所示,船坞可以简化为一个薄壁柱形容器,置于水平地面上,底面积为1000cm2;潜艇模型可以简化为组合在一起的A、B、C三个钢制空心长方体,它们沿水平面总的横截面积分为600cm2、800cm2、600cm2,高度均为10cm。此时水深为100cm,A的上表面到水面的距离为5cm,杆的拉力为120N(钢的密度为ρ钢=8g/cm3)。求:
(1)潜艇模型所受的总浮力;
(2)潜艇模型空心部分的总体积;
(3)若潜艇模型从容器中吸入10000cm3的水,求静止时杆对潜艇模型作用力的大小和方向。
36.如图所示,水平地面上有一底面积为2×10-2m2的圆柱形容器(容器质量忽略不计),容器中水的质量为7kg,一个边长为10cm的正方体木块通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N。求:
(1)木块此时受到的浮力大小;
(2)木块的重力;
(3)容器对水平地面的压强。
37.图所示,质量为200g的木块漂浮在水面上,水的密度为,g取。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块浸在水中的体积。
38.图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.4的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=,g取)。求:
(1)长方体A的高度;
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力;
(3)长方体A的密度。
39.如图所示,台秤上放置一个足够高的烧杯,烧杯内装有一些水。已知烧杯和水的总重为5N,将一个重力为2.94N、体积为的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半的体积浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力大小为_________牛;当把细线剪断后,物体A受到的浮力大小为_________牛,台秤的示数为_________牛。
40.如图所示,水平地面上有一底面积为100cm2的圆柱形容器,容器中的水深40cm边长为10cm,质量为0.8kg的正方体物块通过细线与容器的底部相连。
(已知ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)细线对物块的拉力;
(2)剪断细线后,物块静止时浸入水中的体积;
(3)物块自由静止时,水对容器底部的压强。
参考答案:
1. 空气阻力 27090N 3.5h,2.772×107J,990N
【详解】解:(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,可以减小迎风面积,从而减小前进过程中受到的空气阻力。
(2)充满氢气后气囊受到空气的浮力是
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3=27090N
(3)这次飞行,飞行所需时间为
t=3.5h=1.26×104s
蒸汽机做的功为
W=Pt=2.2×103W×1.26×104s=2.772×107J
飞行时受到的平均阻力为
f=F=990N
答:(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,在前进过程中可以减小空气阻力;
(2)充满氢气后气囊受到的浮力是27090N;
(3)这次飞行,飞行所需时间为3.5h,蒸汽机做的功为2.772×107J,飞行时受到的平均阻力为990N。
2.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)如图乙所示,金属块刚接触液面时的拉力与重力相等,即
完全浸没后的拉力为,根据称重法,金属块全部浸没水中时受到的浮力为
(2)金属块的体积等于浸没时排液体的体积,根据阿基米德原理,金属块的体积为
金属块的质量为
金属块的密度为
(3)金属块刚好全部浸没时,水面上升的高度为
金属块刚好全部浸没时,容器底部受到压强为
金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压力为
答:(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是;
(2)金属块的密度是;
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压力是。
3.(1)0.9kg;(2)54N;(3)2100Pa
【详解】解:(1)正方体木块的体积
木块的质量
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压强
木块放入前,水对溢水杯底的压力
(3)木块的重力为
因为木块的密度小于水的密度,所以木块放入水中处于漂浮状态,浮力等于重力,即
排开水的体积为
水面上升的高度为
水面到达溢水口距离为
所以木块放入水中后有水溢出;根据阿基米德原理和漂浮的条件知
所以放入木块后,溢水杯内水的质量加上木块的质量等于溢水杯装满水时的总质量;溢水杯装满水时的总体积
溢水杯内装满水的质量
溢水杯内装满水的重力为
溢水杯对桌面的压力
溢水杯对桌面的压强
答:(1)木块的质量为0.9kg;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力为54N;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为2100Pa。
4.①9.8N;②1.8牛,竖直向上
【详解】解:①由题意可知,物体完全浸没在水中,所以
根据阿基米得原理可得
②完全浸没在水中的物体放手后会向上运动,在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,合力大小为
合力方向竖直向上。
答:①物体所受浮力F浮的大小为9.8N;
②放手瞬间,该物体所受合力F合的大小为1.8N及方向向上。
5.(1)0.3kg;(2)1.0×10-4m3;(3)3×103kg/m3
【详解】解:(1)由图甲可知,物体的重力
G=F1=3.0N
所以物体的质量为
(2)根据称重法可得物体浸没水中受到的浮力为
F浮=F1-F2=3.0N-2.0N=1.0N
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,可以得出
物体浸没时
V=V排=1.0×10-4m3
(3)物块的密度为
答:(1)物块的质量为0.3kg;
(2)物块的体积为1.0×10-4m3;
(3)物块的密度3×103kg/m3。
6.(1);(2);(3)
【详解】解(1)桔子体积为
密度为
根据公式可得其质量和重力
因为桔子密度小于水的密度,故其静下来一定是漂浮,故其所受浮力等于自身重力
(2)桔子浸入水中的体积为,根据阿基米德原理

(3)若想将其刚好压至浸没,此时排开液体的体积为,根据阿基米德原理可得其受到浮力为
此时根据受力平衡
由上式可得
答:(1)桔子在水中受到的浮力;
(2)桔子浸入水中的体积;
(3)若想将其刚好压至浸没,需要至少在桔子上方施加力。
7.(1)1200Pa;(2)2.7×103kg/m3;(3)42.7N
【详解】解:(1)水对容器底的压强
(2)由图像可知物体B的高度为4cm,则B的体积
物体B所受浮力
物体B的重力
物体B的质量
物体B的密度
(3)由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明这段时间内A处于漂浮状态,则A的重力
GA=F=6N
当注水深度为16cm时,假设物体B刚好离开容器底,则A浸入水中的深度至少为
A受到的浮力
A、B受到的总浮力
则A、B受到的总重力
因为
F浮总所以物体B未离开容器底且细线已被拉直。注入水的体积
注入水的重力
容器对水平桌面的压力
答:(1)图甲所示水对容器底的压强为1200Pa;
(2)物体B的密度为2.7×103kg/m3;
(3)当注水深度为16cm时,容器对水平桌面的压力为42.7N。
8.(1) 4×103N;(2) 0.4m3
【详解】解:(1)竹筏排开水的体积
V排=V=×1m3=0.4m3
竹筏受到的浮力
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4×103N
(2)已知F浮′=6000N,由F浮=ρgV排可得,此时木筏浸入水中的体积
V排′==0.6m3
则木筏露出水面的体积
V露=1m3﹣0.6m3=0.4m3
答:(1)此时竹筏受到的浮力有4×103N;
(2)若水对竹筏产生6000牛的浮力时,竹筏0.4m3露出水面。
9.(1)30N; (2)1.5×103kg/m3
【详解】解:(1)木块重力G木=15N,则木块的质量为
木块的密度ρ木=0.5×103kg/m3,则木块的体积为
图甲中木块所受的浮力
(2)对甲进行受力分析,则在甲中绳子的拉力为
则乙种绳子的拉力也为15N,排开水的体积相同,故石头所受的浮力相同,故石头的重力为
石头的质量为
石头的密度为
答:(1)图甲中木块所受的浮力为30N;
(2)石头的密度为。
10.(1)10N;(2)1.0×10-3m3;(3)0.8×103kg/m3
【详解】解:(1)由题意可知,木块静止时处于漂浮状态,所以,木块所受到的浮力
F浮=G=mg=1kg×10N/kg=10N
(2)由F浮=ρ水gV排可知,木块漂浮时浸入水中的体积
V排=F浮ρ水g=10N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.0×10-3m3
(3)因此时露出水面的体积占木块总体积的,所以,木块的总体积
木块的密度
ρ木=mV木=1kg1.25×10 3m3=0.8×103kg/m3
答:(1)木块受到的浮力为10N。
(2)木块排开水的体积为1.0×10-3m3;
(3)木块的密度为0.8×103kg/m3。
11.(1)19.2N;(2)1.6×103Pa;(3)1800Pa~2200Pa
【详解】解:(1)由题意可知,该圆柱体的体积为
V=S1h=120cm2×20cm=2400cm3=2.4×10-3m3
根据m=ρV可得,圆柱体的质量为
m=ρV=0.8×103kg/m3×2.4×10-3m3=1.92kg
所以圆柱体的重力为
G=mg=1.92kg×10N/kg=19.2N
(2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,说明此时圆柱体受到的浮力
F浮=G=19.2N
根据F浮=ρ液gV排可得,排开水的体积为
根据V=Sh可得,圆柱体浸入水中的深度为
所以水对容器底部的压强为
p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1.6×103Pa
(3)圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,根据可得,水的质量为
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×(200-120)×10-4×0.16m3=1.28kg
所以水的重力为
G水=m水g=1.28kg×10N/kg=12.8N
所以此时水、容器和圆柱体的总重力为
G总=G水+G容+G=12.8N+4N+19.2N=36N
容器内加满水时,水的体积为
V水 =200×10-4m2×(0.2m-0.16m)+(200-120)×10-4×0.16m3=2.08×10-3m3
所以容器内加满水时,水的重力为
G水 =m水 g=ρ水V水 g=1.0×10-3kg/m3×2.08×10-3m3×10N/kg=20.8N
所以此时水、容器和圆柱体的总重力为
G总 =G水 +G容+G=20.8N+4N+19.2N=44N
因为圆柱体对桌面的压力等于水、容器和圆柱体的总重力,因此圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,容器对桌面的压强为
容器内加满水时,容器对桌面的压强为
故圆柱体对容器底部压力为零到加满水的情况下,容器对桌面压强的变化范围是1800Pa~2200Pa。
答:(1)圆柱体的重力为19.2N;
(2)将圆柱体竖直放在圆柱形容器内,向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,此时水对容器底部的压强为1.6×103Pa;
(3)继续向容器内缓缓注水直至水满,求圆柱体对容器底部压力为零到加满水时的情况下,容器对桌面压强的变化范围是1800Pa~2200Pa。
12.(1)100Pa;(2)1N;(3)9.75N;(4)上升,3.75cm
【详解】解:(1)由题意可知,A盒盒底所处的深度为1cm,即0.01m,由可知,盒底部受到水的压强
(2)由题意可知,空盒A底面积为100cm2,即0.01m2入水中1cm深,即0.01m,故空盒A排开水的体积
由可知,空盒A漂浮在水面上时所受浮力
(3)由题意可知,金属块B的重力
小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,盒A受到的浮力的大小与盒A和金属块B的重力大小之和相等,即
(4)金属块B在水中时受到的浮力
把金属块B从水中捞起后放进盒A中时,将A、B视为一个整体,此时该整体所受的浮力变化量
该整体排开水的体积的变化量
故水槽里水位变化的高度
水槽里的水位与之前相比会上升。
答:(1)空盒A漂浮在水面上时,盒底部受到水的压强为100Pa;
(2)空盒A漂浮在水面上时所受浮力为1N;
(3)水槽里的水位与之前相比会上升,水槽里水位变化的高度为3.75cm。
13.(1)8N;(2)8×10-4m3;(3)1.5×103kg/m3
【详解】解:(1)由图像可知,弹簧测力计的最大示数F最大=12N,此时物块未浸入水中,则物块重力
G=F最大=12N
物块浸没在水中时弹簧测力计的示数F示=4N,则物块完全浸没在水中受到的浮力
F浮=G-F示=12N-4N=8N
(2)物块的体积
(3)物块的质量
物块的密度
答:(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力是8N;
(2)物块的体积是8×10-4m3;
(3)物块的密度是1.5×103kg/m3。
14.(1)2N;(2)2g/cm3;(3)1.1g/cm3
【详解】(1)根据称重法可得石块浸没在水中时,受到水的浮力
(2)石块浸没在水中,排开液体体积等于石块的体积,由可得
由G=mg可得石块的质量
则石块的密度
(3)根据称重法可得石块浸没在液体中时,受到液体的浮力
排开液体体积等于石块体积,由可得液体密度
答:(1)石块浸没在水中时,受到水的浮力是2N;
(2)石块的密度是2g/cm3;
(3)另一种液体的密度是1.1g/cm3。
15.(1)500cm3;(2)3.5N;(3)450Pa
【详解】解:(1)由题意可知,圆柱体的质量为m=450g,密度为ρ=0.9g/cm3,故由可得,圆柱体的体积为
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,则其排开水的体积为
V排=S柱h0=50cm2×2cm=100cm3=1×10-4m3
故由F浮=ρ液gV排可得,此时圆柱体所受浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N
圆柱体的重力为
G=mg=0.45kg×10N/kg=4.5N
故由称重法可得,此时弹簧测力计的示数为
F=G-F浮=4.5N-1N=3.5N
(3)当容器对桌面的压强为p容=800Pa时,由可得,容器对桌面的压力为
F压=p容S容=800Pa×1.5×10-2m2=12N
由受力分析可知,容器对桌面的压力F压等于容器、圆柱体与水的重力之和G总,即
F压=G总=G容+G+G水=12N
解得此时容器内的水的重力为
G水=G总-G容-G=12N-3N-4.5N=4.5N
由G=mg可得,此时水的质量为
由可得,水的体积为
设此时圆柱体下端与容器底端接触,圆柱体浸入水中的深度为h水,可得
S容h水=S柱h水+V水
解得
此时圆柱体排开水的体积为
V′排=S柱h水=50cm2×4.5cm=225cm3=2.25×10-4m3
由阿基米德原理可知,此时圆柱体所受浮力为
F′浮=ρ水gV′排=1×103kg/m3×10N/kg×2.25×10-4m3=2.25N
可知此时圆柱体所受浮力小于其重力,则圆柱体在水中处于下沉状态,故假设成立,则此时容器中的水面深度为
h′水=h水=0.045m
故由p=ρgh可得,水对容器底的压强为
p水=ρ水gh′水=1×103kg/m3×10N/kg×0.045m=450Pa
答:(1)圆柱体的体积为500cm3;
(2)测力计的示数为3.5N;
(3)水对容器底的压强为450Pa。
16.(1)10N;(2)2N;(3)8×10﹣4m3
【详解】解:(1)由于木块完全浸没在水中,所以
V排=V木=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3
木块所受的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
(2)由可得,木块的质量
m木=ρ木V木=0.8×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.8kg
木块的重力
G木=m木g=0.8kg×10N/kg=8N
对木块进行受力分析可知,木块受到重力、浮力和拉力的作用,根据力的平衡可知,
F浮=T+G
所以,绳子对木块的拉力
T=F浮﹣G=10N﹣8N=2N
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块处于漂浮状态,则
F浮′=G=8N
根据F浮=ρ水gV排可得,木块排开水的体积
答:(1)木块所受的浮力大小为10N;
(2)细线的拉力大小为2N;
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块排开水的体积为8×10﹣4m3。
17.(1)1600Pa;(2)1600Pa,12.8N
【详解】解:(1)圆柱体对容器底部的压力
圆柱体对容器底部的压强
(2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,圆柱体刚好处于漂浮状态,则
水的深度
此时水对容器底部产生的压强
所注水的体积
所注水的重力
答:(1)圆柱体对容器底部的压强是1600Pa;
(2)向容器内缓缓注水直至圆柱体对容器底部的压力刚好为零,此时水对容器底部的压强为1600Pa,所注的水重是12.8N。
18.(1)1.5N;(2)2.5N
【详解】解:(1)苹果的质量,则苹果的重力
苹果漂浮在水面上时受到的浮力等于重力,则浮力
F1=G=1.5N
(2)苹果的质量,苹果密度均匀,其密度,则苹果的体积
苹果浸没在水中时受到的浮力
答:(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小为1.5N;
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小为2.5N。
19.(1)8N;(2)1.25×103kg/m3;(3)500Pa;(4)4N
【详解】解:(1)由图可知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G=10N,当h≥8cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F示=2N;圆柱体浸没在液体中所受的浮力
F浮=G-F示=10N-2N=8N
(2)圆柱体的体积
圆柱体的密度
(3)当圆柱体浸没时,改变的深度
当圆柱体浸没时,容器底部的压强增加
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10-2m=500Pa
(4)因为圆柱体有一半的体积浸入在液体中,所以此时受到的浮力
圆柱体上表面受到水的压力为零,由浮力产生的原因可知,圆柱体下表面受到的压力
F下=F′浮+F上=4N+0N=4N
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是8N;
(2)圆柱体的密度是1.25×103kg/m3;
(3)当圆柱体浸没时,容器底部的压强增加了500Pa;
(4)当圆柱体有一半的体积浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力是4N。
20.见详解
【详解】解:木块的重力为
根据阿基米德原理,木块浸没在水中时排开水的体积等于木块体积,则受到的浮力为
则,根据物体的沉浮条件,木块松手后漂浮在水面上,不能悬浮在水中,此时的浮力为
木块静止时,浸在水中的体积为
答:由于木块浸没时浮力大于重力,松手后漂浮在水面上,不能悬浮在水中,此时浸在水中的体积为。
21.(1)2N;(2)2000Pa;(3)0.54kg或0.72kg
【详解】解:(1)圆柱体重5N,将圆柱体浸没在水中,弹簧测力计的示数为3N,在水中时受到的浮力为
(2)圆柱体重5N,底面积,竖直放在水平桌面上,对底部的压力大小等于重力大小,则圆柱体对水平桌面的压强为
(3)将圆柱体浸没在水中,受到的浮力为2N,则圆柱体体积为
圆柱体密度为
圆柱体高度为
①若圆柱体漂浮在液面上时,液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,此时液面上升的高度为
已知,则根据可知,液体密度为
液体密度小于物体密度,故圆柱体不可能漂浮,只能沉底。
②若圆柱体沉底,但只有部分浸没,液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,此时液面上升的高度为
已知,则根据可知,液体密度为
与题意相符,且此时装有液体的体积为
则容器中液体的质量为
③若圆柱体沉底,且全部浸没,液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,此时液面上升的高度为
已知,则根据可知,液体压强为
与题意相符,且此时装有液体的体积为
则容器中液体的质量为
答:(1)求圆柱体浸没在水中时受到的浮力为2N;
(2)将圆柱体竖直放在水平桌面上,求圆柱体对水平桌面的压强p为2000Pa;
(3)容器中液体的质量为0.54kg或0.72kg。
22.(1)13.3km/h;(2);(3)2m3;(4)
【详解】解:(1)轮渡海上航行的平均速度
(2)小客车对水平面的压力
小客车对水平面的压强
(3)小客车上船后,轮渡保持漂浮状态,则所增加的浮力等于车的重力,则
(4)轮渡受到水的阻力为
答:(1)轮渡海上航行的平均速度13.3km/h;
(2)小客车对水平面的压强;
(3)轮渡排开海水的体积增加了2m3;
(4)轮渡受到水的阻力为。
23.(1)6N;(2);(3)
【详解】解:(1)立方体木块A的木块A的体积
则甲图中木块受到的浮力
由于漂浮在液体中的物体受到的浮力等于物体的重力,因此木块A的重力为6N。
(2)图乙中木块浸入水中的体积
图丙中木块浸入水中的体积
乙、丙两图中,A和B的整体都处于漂浮状态,总浮力等于总重力,总重力不变,所以两物体所受的总浮力相同,排开水的总体积相等,则金属块B的体积
乙图中正方体木块A和金属块B受到的总浮力
由于A和B的整体处于漂浮状态,所以
则金属块B的重力:
所以金属块B的密度
(3)根据阿基米德原理可知,甲容器中水和木块总重力等于深度为19cm水的重力
图丙中,容器对桌面的压强
答:(1)木块在图甲中受到的浮力为6N;
(2)金属块的密度为;
(3)图丙中,容器对桌面的压强为。
24.(1)2000Pa;(2)90g;(3)
【详解】解:(1)在图(b)中,水面与容器口相平,水对容器底部的压强为
(2)质量为0.18千克的实心木块放入水中,漂浮,其浮力与重力相等
静止后木块有的体积露出水面,根据阿基米德原理,浮力为
可解得
将A物体放在木块上,木块刚好完全浸没在水中,AB漂浮,总浮力与AB总重力相等
可解得
A物体的质量为
(3)若A物体放在木块上方时,AB当作一整体,漂浮在水面,总浮力与AB总重力相等,水面与容器口相平;当把A物体拴在木块下方(不触底)时,AB也当作一整体,也将漂浮在水面,总浮力与AB总重力相等,根据阿基米德原理,即两种情况下,排开水的体积相等,即水面都与容器口相平,水对容器底部压强为
即水对容器底部压强相等,水对容器底部压力为
因此水对容器底部压力也相等,即
答:(1)在图(b)中,水对容器底部的压强为2000Pa;
(2)A物体的质量为90g;
(3)。
25.(1);(2);(3)20N;(4)140N
【详解】解:(1)由可得金属块对水平地面的压强
(2)水对容器底的压强
(3)该金属块所受的浮力为
(4)由题可知,水的重力为120N,由G=mg可知,水的质量
水的体积
水的深度h水为0.3m,因此容器的底面积
金属块浸没到水中后,液面上升的高度为
水对容器底部的压强为
由F=pS可得,水对容器底的压力
答:(1)此金属块对水平地面的压强p1为;
(2)水对容器底的压强p2为;
(3)若此金属块的体积,将其浸没在水中,金属块所受浮力的大小为20N;
(4)金属块浸没在水中后,水对容器底的压力为140N。
26.(1)0.32N;(2)40cm3;(3)
【详解】(1)由阿基米德原理知,木块受到的浮力
(2)木块排开水的体积
(3)木块在静止时处于漂浮状态,则
木块的体积
木块的密度
答:(1)木块受到的浮力0.32N;
(2)木块排开水的体积40cm3;
(3)木块的密度。
27.(1)8N;(2)8×10-4m3(3)1500kg/m3
【详解】解:(1)金属块浸没时受到的浮力
(2)金属块的体积
(3)金属块的质量
金属块的密度
答:(1)金属块浸没时受到的浮力为8N;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度。
28.(1);(2);(3)12N
【详解】(1)木球的质量
m木=木V木=0.6kg/m3×3m3=1.8kg
木球受到的重力
G木=m木g=1.8kg×10N/kg=18N
(2) 木球受到的浮力
F浮=水gV排=水gV木=1.0kg/m3×10N/kg×3m3=30N
(3)木球的受力分析如图所示
因木球静止,据图有:
F浮=F拉+G木

F拉=F浮-G木=30N-18N=12N
答:(1) 木球受到的重力G木是18N;
(2) 木球受到的浮力为30N;
(3) 细线对木球的拉力F拉为12N。
29.(1)1N;(2)1×10﹣4m3
【详解】解:(1)由图甲可知小球的重力大小为G球=4N,小球浸没在水中时,测力计示数为F示=3N,则小球浸没在水中时受到的浮力为
(2)由F浮=ρ液gV排可知,小球排开水的体积
因为小球浸没在水中,所以小球的体积
答:(1)小球受到的浮力为1N;
(2)小球的体积1×10﹣4m3。
30.(1);(2)1600N;(3)0.16m3
【详解】解:(1)根据G=mg可得,木头的质量
木头的密度
(2)因为木头漂浮,所以木头受到的浮力
(3)木头浸入水中的体积等于排开水的体积,根据阿基米德原理可得,木头浸入水中的体积
答:(1)木头的密度是;
(2)木头受到的浮力是1600N;
(3)木头浸入水中部分的体积是0.16m3。
31.(1)10N;(2)8N
【详解】解:由于小球完全浸没,小球在水中受到的浮力为
由于小球完全浸没,所以排开水的体积为
由于小球完全浸没,排开酒精的体积和排开水的体积是相同的。小球在酒精中受到的浮力为
答:小球完全浸没在水中静止时,所受浮力大小为10N;在酒精中静止时,所受浮力大小为8N。
32.(1)400Pa;(2);(3)6N
【详解】解:(1)未放入截取的木块前,不计薄壁圆柱形容器B的质量,容器中水的深度,容器B对桌面的压强等于水产生的压强
(2)截取木块的长度,截取木块的重力
设容器的底面积为,容器对地面的压力

容器中水的重力

不计薄壁圆柱形容器B的质量,容器B对地面的压力等于水的重力加上木块的重力
解得
(3)容器中水的重力
设截取的木块的高度为,截取木块的重力
剩余木块对地面的压强

容器B对桌面的压强

容器B对桌面的压强是剩余木块A对桌面压强的8倍

联立③④⑤解得
第二次截取木块的重力
设放入容器的木块沉底,浸入水中的深度为l,则满足以下关系
代入数据
解得
综上可知,木块沉底,木块浸入水中的深度为6cm,木块在水中受到的浮力
答:(1)未放入截取的木块前,容器B对桌面的压强为400Pa;
(2)容器B的底面积;
(3)当截取的木块放入容器B后,容器B对桌面的压强是剩余木块A对桌面压强的8倍,此时容器B中截取的木块所受到的浮力为6N。
33.(1)(2)(3)见解析
【详解】(1)已知
根据阿基米德原理可知
(2)已知橡皮泥体积为
橡皮泥密度为
故橡皮泥的重力为
物体的质量为
物体的重力为
对整体进行受力分析,这只橡皮泥“船”装载最多物体时,浮力为
(3)如果要提高橡皮泥“船”的装载能力,根据阿基米德原理
我们可以通过增大水的密度或者减少船身重量或者增大船的体积等方式来提高船的装载能力。
答:(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为;
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为;
(3)见解析。
34.49N
【详解】解:由阿基米德原理可知,物体受到的浮力
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×5×10-3m3×9.8N/kg=49N
答:物体受到的浮力为49N。
35.(1)200N;(2)1.9×10-2m3;(3)80N,竖直向上
【详解】解:(1)潜艇模型浸没在水中时排开液体的体积的大小等于三个空心长方体的总体积
V=SAh+SBh+SCh=600cm3×10cm+800cm3×10cm+600cm3×10cm=20000cm3=2×10-2m3
潜艇模型所受的总浮力为
(2)潜艇模型的重力为
G=F浮-F拉=200N-120N=80N
潜艇模型实心部分的体积为
潜艇模型空心部分的总体积为
(3)潜艇模型从容器中吸入10000cm3的水的重力为
A的上表面到水面的距离为5cm,A的上表面以上的水的体积为
V上=Sh上=1000cm2×5cm=5000cm3<10000cm3
A两侧的水的体积
VA侧=(S-SA)hA=(1000cm2-600cm2)×10cm=4000cm3
水面还需要下降
因为A、C体积相同,B浸入原来体积的一半,故此时浸没在水里的体积变为潜艇模型体积的一半,即所受浮力也为原来的一半
潜艇模型受到竖直向下的重力80N,潜艇模型中水的重力为100N,浮力为100N,潜艇受到杆的力为
F=G+G水-F浮=100N+80N-100N=80N
故杆给物体的力为支持力,方向竖直向上。
答:(1)潜艇模型所受的总浮力为200N;
(2)潜艇模型空心部分的总体积为1.9×10-2m3;
(3)静止时杆对潜艇模型作用力的大小为80N,方向竖直向上。
36.(1)10N;(2)6N;(3)3800Pa
【详解】解:(1)因木块浸没在水中所以
V排=V=10×10×10×10-6m3=10-3m3
木块此时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
(2)受力分析可知,木块在重力、拉力和浮力的作用下静止,所以
G=F浮-F拉=10N-4N=6N
(3)容器中水的质量为7kg,则水的重力
G水=mg=7kg×10N/kg=70N
容器对桌面的压力
F压=G总=G水+G=70N+6N=76N
容器对桌面的压强
答:(1)木块此时受到的浮力是10N;
(2)木块的重力是6N;
(3)容器对水平地面的压强为3800Pa
37.(1)2N;(2)2×10-4m3
【详解】解:(1)木块受到的重力
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N
已知木块漂浮在水面上,则木块受到的浮力
F浮=G=2N
(2)由F浮=ρ水gV排可得,木块浸在水中的体积即木块排开水的体积
答:(1)木块受到的浮力为2N;
(2)木块浸在水中的体积为2×10-4m3。
38.(1)2m;(2);(3)
【详解】解:(1)长方体入水时的路程等于高度,所以长方体的高度为
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力为
(3)当长方体浸没时,长方体体积等于浸入液体的体积,长方体的体积为
长方体的质量为
长方体的密度为
答:(1)长方体A的高度为2m;
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力为;
(3)长方体A的密度为。
39. 0.98 2.94 7.94
【详解】[1]由题知,物体A的体积为,物体A有一半的体积浸入在水中,则物体A的排开水的体积为
则此时物体A受到的浮力为
对物体A进行受力分析知,细绳对物体A的拉力等于物体A的重力减去物体A受到的浮力,即
[2]根据得,物体A的质量为
所以,物体A的密度为
所以,当把细线剪断后,物体A会漂浮在水面上,此时物体A受到的浮力为
[3]由题知,烧杯和水的总重为
细线被剪断后,台秤的示数等于烧杯、水和物体A三者的重力之和,即
40.(1)2N;(2)8×10-4m3;(3)3800Pa
【详解】解:(1)正方体物块的重力
G=mg=0.8kg×10N/kg=8N
正方体物块的体积
V=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
由图可知,物块浸没水中,则物块排开水的体积
V排=V=1×10-3m3
则此时物块受到水的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
因为物块静止,处于平衡状态,则物块受到绳子的拉力为
F拉=F浮-G=10N-8N=2N
(2)因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,由于漂浮,所以浮力
F浮'=G=8N
物块静止时浸入水中的体积
(3)物块露出水面的体积为
V露=V-V排'=1×10-3m3-8×10-4m3=2×10-4m3
液面下降的高度为
则物块自由静止时,水的深度
h'=h-Δh=40cm-2cm=38cm=0.38m
因此物块自由静止时,水对容器底部的压强
p'=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.38m=3800Pa
答:(1)细线对物块的拉力为2N;
(2)剪断细线后,物块静止时浸入水中的体积为8×10-4m3;
(3)物块自由静止时,水对容器底部的压强为3800Pa

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