专题09 浮力及其应用
一、单选题
1．（2024·内蒙古包头·中考真题）如图，在游泳比赛中，运动员奋力向后划水，身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析，下列说法正确的是（ ）
A．运动员划水时不受浮力
B．运动员划水时受到水的推力向前游动
C．运动员加速划水，受到的惯性增大
D．运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
2．（2024·四川达州·中考真题）如图甲所示，悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中，将其缓慢拉出水面（忽略物体带出的水），弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2000的实心物体B用细线和A连接在一起，如图丙所示放入水中，A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计，，g取10N/kg，下列说法正确的是（ ）
A．A浸没在水中所受浮力为10N B．A的底面积为50
C．B的重力为20N D．B的密度为
3．（2024·广东广州·中考真题）潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，急剧下降的过程称为“掉深”。如图，某潜水艇从a处驶入低密度海水区，“掉深”到b处。与a处相比，潜水艇在b处（ ）
A．受到浮力大小变小 B．受到浮力大小变大
C．排开液体重力不变 D．排开液体重力变大
4．（2024·甘肃兰州·中考真题）将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中，已知两液体质量相等，两容器底面积相等但形状不同，A、B两物体静止时的状态如图所示，此时两容器中的液面恰好相平，下列说法中正确的是（ ）
A．A物体体积大于B物体体积 B．甲液体密度大于乙液体密度
C．A物体所受浮力小于B物体所受浮力 D．甲、乙两液体对容器底部的压强相等
5．（2024·四川自贡·中考真题）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，下列说法正确的是（ ）
A．种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B．漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C．下沉的种子密度比盐水的密度大
D．沉底的种子只受到重力和支持力
6．（2024·湖北武汉·中考真题）如图甲所示，水平桌面上有一个质量为100g、底面积为的圆柱形平底薄壁溢水杯，杯底上表面到溢水口的距离为15cm，杯中装有部分水，此时溢水杯对桌面的压强为。将挂在弹簧测力计下端密度为的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中，当圆柱体一半浸在水中时，圆柱体下表面受到的压力为，水对溢水杯底部的压强为；当圆柱体浸没在水中时，如图乙所示，弹簧测力计的示数为2.4N，溢出到小桶中的水重为1N，圆柱体下表面受到的压力为，溢水杯对桌面的压强为。已知，下列结论正确的是（ ）
A． B． C． D．
7．（2024·云南·中考真题）一质量为900g、底面积为100cm2、高为12cm的不吸水圆柱体放在盛有4.2kg水的薄壁（厚度不计）柱形容器内，容器底面积为300cm2，如图所示。打开阀门K，放出3kg的水后关闭阀门（=1.0×103kg/m3）。下列说法正确的是（ ）
A．圆柱体的密度为0.75×103kg/m3
B．放水前水面距容器底部的高度为l4cm
C．放水后水对容器底部的压力为21N
D．放水后水对容器底部的压强为600Pa
二、填空题
8．（2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图所示，有一个内外壁皆为圆柱形的平底容器，内装足够深的水。将一个质地均匀的正方体物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计下（图中未画出弹簧测力计）。当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为7N；当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为4N。现将物体从弹簧测力计上取下放入水中，则该物体静止时，所受到的浮力是 N，该物体的密度为 。
9．（2024·江苏扬州·中考真题）扬州中国大运河博物馆展示了各种古代船只模型。
（1）资料显示：“丝网船”最大载重为5t。若船和货物总质量为，船静止在水中时所受浮力为 N，排开水的体积为 ；（g取）
（2）资料显示：“沙飞船”航速迅捷。同向并排行驶的两条“沙飞船”要保持安全距离，是因为两船较近时，中间流速大，流体压强 ；
（3）如图所示，游客站在静止的仿制“沙飞船”的船头，能从各个方向观看到投影画面，这是因为光在投影幕上发生了 ；投影画面向后移动，游客会产生船向前行的感觉，是由于运动具有 。
10．（2024·黑龙江哈尔滨·中考真题）如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同，以下现象中与其原理相同的是 （选填序号：①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行）。
11．（2024·四川眉山·中考真题）物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计，分别放入盛有不同液体的两个烧杯中，静止时液面相平如图所示，密度计在液体中受到浮力 ，液体对杯底的压强 （选填“<”“=”或“>”）
12．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，一重为20N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中，已知容器底面积，则木块下底面受到水的压力为 N，木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为 Pa。
三、实验题
13．（2024·山东菏泽·中考真题）物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用同一金属块依次进行如下步骤的操作：
根据上述实验步骤，完成下列问题：
（1）步骤A中金属块重 N；
（2）步骤B中金属块受到的浮力为 N；
（3）分析 三步骤数据，初步得出浮力大小与液体密度有关；
（4）若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精，测力计的示数 1.6N（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（5）结合已学知识，根据步骤A、C，计算出金属块的体积为 （，g取10N/kg）。
14．（2024·黑龙江哈尔滨·中考真题）学习了力学知识后，同学们到实验室进行实验
（1）如图所示是春巍同学利用浮力知识测量物体重力大小的实验过程，则物体排开水的体积为 cm3，物体所受重力为 N；（ρ水=1.0×103kg/m3，g=9.8N/kg）
（2）她查阅资料发现不同地点g值并不都等于9.8N/kg，于是她想利用所学力学知识测出所在地的g值大小，请你帮她完成实验设计（器材自选）。
①实验原理： ；
②实验步骤： ；
③由于各地g值相差较小，为提高测出g值的准确性，她提出应选择精密的测量仪器。请你再提出一条合理建议。
15．（2024·江苏无锡·中考真题）制作简易的密度计，器材有：长度为20cm的吸管一根，铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。（g取10N/kg）
（1）如图甲所示，用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度，用石蜡将标0cm的一端封闭，添加铁屑至管内，使其总质量为10g，能竖直漂浮在液体中；
①当将它放入密度为的水中时，浸入的深度为H。若放入密度为的酒精中，密度计所受的浮力大小为 N，浸入的深度为 H；
②将它放入密度为的不同液体中，浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中 （选填“a”“b”或“c”）；
③为使该简易密度计测量水和酒精的密度时，两条刻度线间的距离大一些，利用现有器材，合理的做法是： 。
（2）如图丙所示，在吸管下方安装一个小瓶，将铁屑装入瓶中，制成另一支简易密度计，使其总质量为30g，放入液体后能竖直漂浮，小瓶完全浸没。放入水中，在密度计上标记出水面位置M，密度计排开水的体积为 。从水中取出擦干后，放入待测盐水中，M比液面高2cm。取出密度计擦干，倒出部分铁屑，使其总质量为27g，再放入水中，液面距离M为3cm。则吸管的横截面积为 ，盐水的密度为 （保留2位小数）。
16．（2024·湖北·中考真题）小华在喝完口服液后，想通过实验测出空瓶材质的密度，但是他只找到了量筒，于是进行了如下实验操作：
如图甲，在量筒中注入适量的水，读出量筒的示数；
如图乙，将空瓶放入水中，空瓶漂浮在水面上，读出量筒的示数；
如图丙，将空瓶压至水下，空瓶被量筒中的水注满后沉底，读出量筒的示数。
（1）空瓶漂浮时浮力 重力，沉底后浮力 重力；（填“＞”“＜”或“＝”）
（2） mL，空瓶材质所占的体积为 mL；
（3）空瓶材质的密度为 。（水的密度）
四、综合题
17．（2024·陕西·中考真题）如图，是我国自主研发的“南鲲号”漂浮式波浪能发电装置，因其灵活机动，被称为海上移动充电宝。（g取10N/kg，海水密度取）
（1）“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉，以抵御超强台风，在下沉过程中，其底部受到海水的压强 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）“南鲲号”质量为，其漂浮时受到的浮力是多少？ 排开海水的体积是多少？
（3）若拖船将“南鲲号”匀速直线拖移至54km外的某岛礁，用时3h，其移动速度是多少？ 若拖船对“南鲲号”的牵引力恒为，则牵引力做功的功率是多少？
18．（2024·湖北武汉·中考真题）2024年4月19日，我国海洋油气生产平台“海基二号”总体结构完成安装，它刷新了高度、质量、作业水深和建造速度等多项亚洲纪录，“海基二号”由上部组块和水下的导管架组成。图甲是质量为的“海洋石油229”驳船将质量为的导管架运载至安装海域的情景。
（1）如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，这4块钢板的作用是 。“海基二号”在指定海域成功安装后，这4块钢板处于水深324m的海底处，它们受到海水的压强是 Pa；
（2）导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为 h。导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，若以图乙中的长方形表示驳船上的导管架，请在图中画出导管架受力的示意图；( )
（3）这次海上安装采用了滑移下水方式：工程人员将驳船船头水舱的水排出一部分，又向船尾水舱注入一部分水，使驳船小角度倾斜，最后将驳船和导管架之间的连接点切割分离，导管架就在自身重力作用下顶端朝前沿着轨道滑入海中。若驳船船头水舱排出的水和船尾水舱注入的水的体积分别为和时，导管架顶端浸入海水中的体积为，则驳船和固定在驳船上的导管架总共受到的浮力是多少N？( )
参考答案：
1．B
【详解】A．运动员划水时浸在水中，排开一定体积的水，受浮力的作用，故Ａ错误；
B．运动员划水时给水一个向后的力，由力的作用是相互的，故受到水向前的推力，人向前游动，故B正确；
C．惯性大小取决于物体的质量，惯性是物体的一种属性，不是力，不能说受到惯性，运动员加速划水，惯性大小不变，故C错误；
D．运动员对水的力和水对运动员的力是一对相互作用力，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．由乙图可知，当h处于0~10cm时，弹簧测力计的示数不变，说明圆柱体A未露出水面，此时弹簧测力计的示数F示=5N，当h处于20cm以上时，弹簧测力计的示数不变，说明圆柱体A已完全露出水面，此时弹簧测力计的示数F示′=10N，则圆柱体A受到的重力
圆柱体A浸没在水中时受到的浮力
故A错误；
B．由可得，圆柱体A的体积
若圆柱体A拉离水面时容器中的水面高度不变，则圆柱体A的底面积
实际圆柱体A拉出水面时，容器中的水面在下降，物体A从刚露出水面到离开水面时移动的距离与圆柱体A的高度不相等，故B错误；
C．将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起，放入水中，A、B刚好悬浮，则A、B的总重力
则B的重力
故C错误；
D．B的密度
故D正确。
故选D。
3．A
【详解】AB．潜水艇从海水高密度区驶入低密度区，排开水的体积不变，根据可知，潜水艇受到的浮力变小，因此与a处相比，潜水艇在b处受到浮力大小变小，故A符合题意，B不符合题意；
CD．根据阿基米德原理可知，物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力，由于潜水艇受到的浮力变小，所以潜水艇排开液体的重力变小，即与a处相比，潜水艇在b处排开液体重力变小，故CD不符合题意。
故选A。
4．A
【详解】由图可知，A在甲中漂浮，A受到的浮力等于A的重力，又根据阿基米德原理A受到的浮力等于A排开甲液体所受的重力，则有
B在乙中悬浮，B受到的浮力等于B的重力，又根据阿基米德原理B受到的浮力等于B排开乙液体所受的重力，则有
已知，A与B质量相等，根据可知，A与B重力相等，所以，甲与乙液体重力相等，若此时两容器中只装有两种液体且液面相平，则甲液体总重力与乙液体总重力相等，即，所以两容器中只装有两种液体且液面相平时，两种液体的总质量相等。又由图可知，甲液体的总体积大于乙液体的总体积，根据可以得到
根据液体压强计算公式可知，在深度相同时，甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强；
由前面分析可知
已知，所以
由题目信息可知，，所以
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【详解】A．种子上浮过程中，深度变小，盐水对种子的压强变小，故A错误；
B．漂浮的种子受到的浮力和重力二力平衡，大小相等，故B错误；
C．当种子密度大于盐水密度时，种子受到的浮力小于其重力，种子就会下沉，故C正确；
D．沉底的种子受到浮力、重力及支持力的作用，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．当圆柱体浸没在水中时，如图乙所示，弹簧测力计的示数为2.4N，溢出到小桶中的水重为1N，圆柱体下表面受到的压力为，溢水杯对桌面的压强为。已知，与圆柱体未浸入水中时对比，压强变化量为，根据力的作用的相互的，此时压力增大量等于圆柱体受到的浮力与溢出到小桶中的水重之差，则有
圆柱体的重力为
圆柱体的质量为
圆柱体的体积
圆柱体的密度
故A错误；
B．当圆柱体浸没在水中时，如图乙所示，此时溢出到小桶中的水重为1N，乙杯中的水加上物体的体积为
则乙杯中水的体积为
当圆柱体一半浸在水中时，受到的浮力
则原来水总的重力为1N，则溢出的体积为
则水的总体积为
当圆柱体一半浸在水中时，排开液体的体积为
则圆柱体一半浸在水中时，水的体积加上排开液体的体积
则此时水并没有溢出，此时液体的深度
则圆柱体一半浸在水中时，水对溢水杯底部的压强为
故B错误；
C．由上可知，水的总重力
当圆柱体浸没在水中时，水对溢水杯底部的压强为
故C错误；
D．根据浮力产生的原理，当圆柱体一半浸在水中时，圆柱体下表面受到的压力为
当圆柱体浸没在水中时，圆柱体下表面受到的压力为，则有
故D正确。
故选D。
7．AD
【详解】A．圆柱体的密度
故A正确；
B．放水前水的体积
圆柱体漂浮时受到的浮力
根据得圆柱体排开水的体积
圆柱体浸没水中的体积和水的总体积
放水前水面距容器底部的高度为
故B错误；
D．圆柱浸没水中的高度
放水后水的质量
m后=4.2kg-3kg=1.2kg
放水后水的体积
假设圆柱体已经沉底，则放水后水的高度为
所以放出3kg的水后圆柱体已经沉底，放水后水对容器底部的压强
故D正确；
C．放水后水对容器底部的压力
故C错误。
故选AD。
8． 9
【详解】[1][2]设物体体积为，重力为，根据和称重法，当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为7N，则有
①
当物体的体积浸入水中时，弹簧测力计示数为4N，则有
②
联立①②，解得物体体积，重力，则该物体的密度为
所以则该物体静止时漂浮，浮力为
9． 6 较小 漫反射 相对性
【详解】（1）[1]船静止在水中处于漂浮状态，由物体浮沉条件可知，船受到的浮力为
[2]由可知，船排开水的体积
（2）[3]由流体的压强与流速之间的关系可知，流速越大，压强越小。两船较近时，中间流速大，压强较小，船外侧的压强大于内侧的压强，由于内外的压强差，使船外侧和内侧存在压力差，从而两条船会向中间靠拢，存在危险，因此同向并排行驶的两条“沙飞船”要保持安全距离。
（3）[4]平行光线入射到粗糙的反射面上，反射光线射向四面八方，这种反射是漫反射。游客站在静止的仿制“沙飞船”的船头，能从各个方向观看到投影画面，是因为光在投影幕上发生了漫反射。
[5]由于运动具有相对性，不同参照物下物体运动状态不同。投影画面向后移动，若以投影画面为参照物，船向前移动。
10． 连通 ②
【详解】[1]图中容器底部连通，上端开口，是连通器。
[2]塞子拔出后，粗管处液柱高细管处液柱低，是因为流速大的位置压强小。
①热气球在空中漂浮，冲入密度小于空气的气体，浮力等于重力，故①不符合题意；
②C919大客机在空中飞行，是利用气体流速大，压强小的原理获得升力，故②符合题意；
③中国空间站绕地球飞行，受到地球引力，故③不符合题意。
11．
【详解】[1]由图可知，简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态，此时浮力等于重力，因同一支密度计的重力不变，所以密度计在两种液体中所受的浮力相等，即
[2]由图知，密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积，密度计在两种液体中所受的浮力相等，根据可知，甲液体的密度小于乙液体的密度，乙容器内液面高度较高，根据可知，甲烧杯底部受到的液体压强较小，即
12． 20 1000
【详解】[1]木块静止在水中时漂浮，浮力等于重力，为
根据压力差法可知，木块受到的浮力等于木块上下表面受到水的压力差，则木块下表面受到水的压力为
[2]木块放入容器后，水对容器的压力变化量等于木块的重力，则前后水对容器底部的压强变化量为
13． 2.6 0.4 A、C、D 大于
【详解】（1）[1]由图A可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为2.6N，故金属块重2.6N。
（2）[2]图B中，弹簧测力计的示数为2.2N，由称重法可知，步骤B中金属块受到的浮力为
（3）[3]探究浮力大小与液体密度的关系，根据控制变量法，要使金属块排开液体的体积相同，液体的密度不同，因此应分析A、C、D三步数据。C、D中，金属块完全浸入液体，排开液体的体积相同，液体密度不同，弹簧测力计示数不同，根据称重法可知金属块受到的浮力不同，因此可初步得出浮力大小与液体密度有关。
（4）[4]若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精，金属块排开液体的体积不变，液体密度减小，由可知，金属块受到的浮力减小，由可知，弹簧测力计的示数变大，即大于1.6N。
（5）[5]由A、C可得，金属块完全浸没时，受到的浮力为
金属块的体积
14． 10 0.98 见解析 见解析
【详解】（1）[1]由图可知，量筒的示数为30mL，放入物体后，量筒的示数为40mL，则物体排开液体的体积
[2]物体所受的浮力为
由沉浮条件可知，漂浮时，物体受到的浮力等于物体的重力，所以物体所受重力大小为0.98N。
（2）①[3]探究重力与质量的关系中，重力可用弹簧测力计测量，质量用天平来测量，即本实验中可能用到的测量器材有弹簧测力计和天平；实验原理：。
②[4]实验步骤：选取质量适中的石块，在不同地点，用弹簧测力计测量该物体的重力，用天平来测量该物体的质量，利用公式计算出值的大小，并比较不同地点值的大小。
③[5]由于各地值相差较小，为提高测出值的准确性，她提出应选择精密的测量仪器，可以使用分度值更小的测力计来测重力，以提高测出值的准确性，也可以使用精确度更高的电子秤来测物体的质量。
15． 0.1 1.25 a 在管内适当增加铁屑使密度计重力增大 30 1 1.07
【详解】（1）①[1]密度计在酒精中漂浮，其受到的浮力等于重力，则浮力为
[2]由于密度计在水中和酒精中均漂浮，在水中和酒精中受到的浮力均等于其重力，则密度计在水中受到的浮力等于其在酒精中受到的浮力，所以有
可得
②[3]密度计在液体中漂浮，则有
可得
当密度计重力，吸管的横截面积一定时，h与ρ液成反比，故a图线符合h随ρ液变化的规律。
③[4]适当增大密度计的重力，则密度计浸入水中的深度增大，即H增大，密度计放入酒精中漂浮时，浸入酒精中的深度为1.25H，也随之增大，则两条刻度线间的距离会变大。
（2）[5]当密度计总质量为30g时，仍能漂浮在水中，则受到的浮力为
由阿基米德原理有
则有
密度计排开水的体积为
[6]与上同理，当密度计质量为27g时，排开水的体积为
此时水面刻度比M低3cm，由此可知吸管的横截面积为
[7]当密度计的质量为30g时，浸入盐水中的深度比M低2cm，由此可知在盐水中浸入的（排开盐水）体积为
由前面分析结论，同理，当密度计在盐水中漂浮时有
则盐水的密度为
16． = ＜ 74 4
【详解】（1）[1][2] 根据物体的浮沉条件，空瓶漂浮时浮力等于重力，沉底后浮力小于重力。
（2）[3][4] 如图丙，量筒分度值为，则将空瓶压至水下，空瓶被量筒中的水注满后沉底，读出量筒的示数。则空瓶材质所占的体积为
（5）[5] 空瓶漂浮时浮力等于重力，则空瓶重力为
则空瓶材质的密度为
17． 变大 6×107N 6×103m3 5m/s 3×106W
【详解】（1）[1]由于液体压强随深度的增大而增大，所以“南鲲号”通过向水箱注水使自身下沉，在下沉过程中，其底部在海水中的深度增大，所以其底部受到海水的压强变大。
（2）[2]“南鲲号”在海中始终处于漂浮状态，由沉浮条件可知，“南鲲号”受到的浮力等于自身重力
F浮=G=mg=6×106kg×10N/kg=6×107N
[3]由阿基米德原理可得，排开海水的体积
（3）[4]拖船将“南鲲号”匀速直线拖移至54km外的某岛礁，用时3h，其移动速度
[5]若拖船对“南鲲号”的牵引力恒为6×105N，则牵引力做功的功率
18． 增大受力面积，减小压强 40
【详解】（1）[1]如图甲所示，导管架的底部固定着4块面积非常大的钢板，作用是通过增大受力面积来减小压强。
[2]钢板处于水深324m的海底处，受到的压强
（2）[3]导管架和驳船拖航的速度约为100m/min，它们到达240km外的安装海域所需要的时间约为
[4]导管架和驳船沿直线向右匀速航行时，导管架受到竖直向下的重力与反方向的支持力，大小相等，导管架受力的示意图如下：
（3）[5]驳船小角度倾斜前，驳船和导管架的总重力
驳船小角度倾斜时，水舱中水增加的重力
驳船小角度倾斜时处于漂浮状态，总浮力等于总重力，即
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