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2025版物理中考专题
第10课时　浮力
知能优化训练
中考回顾
1.(多选)(2024·天津中考)水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为S2的实心圆柱体(与容器底不紧密接触),圆柱体对容器底的压强为p,如图所示。向容器中注入质量为m的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未浸没,则(　　)
A.圆柱体所受浮力为mg
B.圆柱体所受浮力为mg
C.容器底所受液体压强可能为
D.容器底所受液体压强可能为
2.(2023·湖南永州中考)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(　　)
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙 C.F甲=F乙 D.F甲3.(2023·云南中考)科技制作活动中,小明将金属夹夹在吸管一端使其密闭,制成简易密度计,如图所示。为了给密度计标刻度,他将密度计分别放入水和煤油中,密度计均竖直漂浮,吸管露出液面的长度为d。密度计在水中时d为12 cm,浮力大小为F1;在煤油中时d为10 cm,浮力大小为F2,则F1　　　(选填“>”“<”或“=”)F2。若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中,则d为　　　　 cm。(ρ水=1.0 g/cm3,ρ煤油=0.8 g/cm3)
4.(2023·天津中考)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】
通过图1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。
图1
【理论探究】
图2
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如图2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(可在图2中标出)。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S1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S2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入(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F浮=　　　　　　。
5.(2022·四川成都中考)如图所示,放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高度为h1,底面积为S1=100 cm2。甲容器内装有水,圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为h2=8 cm,底面积为S2=30 cm2,密度为ρ2。乙容器内装有质量为m,密度为ρ3的某种液体。忽略物体吸收液体等次要因素,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)求物体浸没水底时所受的浮力大小。
(2)将物体从甲容器底部竖直缓慢提升,直到物体上表面高出水面5 cm时停止,求这个过程中,水对容器底部的压强变化量。
(3)将物体从甲容器取出后,再缓慢放入乙容器内,为保证液体不会溢出,求乙容器内液体质量m的取值范围(用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示)。
模拟预测
1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是(　　)
A.浮在水面上的物体比沉入水底的物体受到的浮力大
B.物体的密度越大受到的浮力越小
C.物体没入水中越深受到的浮力越大
D.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
2.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断(　　)
A.密度计在图乙烧杯液体中受到的浮力较大
B.密度计在图丙烧杯液体中受到的浮力较大
C.图乙烧杯中液体的密度较大
D.图丙烧杯中液体的密度较大
3.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是(　　)
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
4.两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入容器中,当两球静止时液面相平,球所处的位置如图所示,设甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲和p乙,则它们的关系是(　　)
A.p甲p乙
C.p甲=p乙 D.无法确定
5.关于潜水艇的上浮和下沉,下列说法正确的是(　　)
A.潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的
B.潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的
C.潜水艇下沉越深,所受浮力越大
D.潜水艇浮出水面的过程中,所受浮力不变
6.将重为20 N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中并静止时,弹簧测力计的示数为18 N,当金属块全部浸入水中并与杯底接触时,弹簧测力计的示数可能变为(　　)
A.18 N B.16 N C.14 N D.10 N
7.物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如图所示,g取10 N/kg。下列判断正确的是(　　)
A.物块受到的浮力是1 N
B.物块的体积是2×10-4 m3
C.物块的密度是3×103 kg/m3
D.物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大
8.小竹将质量为120 g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100 cm3的水,则物体(g取10 N/kg)(　　)
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2 N的浮力
9.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是(　　)
A.潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜水艇悬浮
D.潜水艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
10.小英同学在探究浮力的大小等于什么时,做了下图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数为F1、F2、F3、F4,下列等式正确的是(　　)
A.F浮=F2-F3 B.F浮=F4-F3
C.F浮=F2-F1 D.F浮=F4-F2
11.同样重的实心铜块和实心铁块,都浸没在煤油中,这时　　　　　(选填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。同样重的实心铜块和实心铁块,铜块浸没在煤油中,铁块浸没在水中,这时　　　　　(选填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。
12.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是 m甲　　　　m乙;两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲　　　　V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲　　　　F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲　　　　p乙。(均选填“>”“<”或“=”)
13.将重为3 N的小球放入装有水的容器中,静止的状态如图所示,则小球所受浮力的大小为　　　　 N。小球的体积为　　　　　 m3;若向水中加入足量的盐,小球将　　　　　　(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。(g取10 N/kg)
14.某实验小组在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。观察图片并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体逐渐浸入水中,物体底面所受压强将逐渐　　　　;
(2)当物体浸没在水中时,受到的浮力为　　　　 N;
(3)比较乙、丙两图,可以得出　　　　　　　　　　　越大,物体受到的浮力越大;
(4)比较　　　　两图可知,物体所受浮力的大小与液体密度有关。
15.测量液体密度的仪器叫作密度计。自制的简易密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示。
(1)请判断哪杯液体密度大,并说明理由。
(2)实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管,管下部为一玻璃泡,内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长l=10 cm,横截面积S=2.5 cm2,该密度计总质量m=20 g,将它放入水中静止时,水面距玻璃管上端为4 cm;将此密度计放入未知液体中静止时,发现液面距玻璃管上端为2 cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。(已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第10课时　浮力
知能优化训练
中考回顾
1.(多选)(2024·天津中考)水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为S2的实心圆柱体(与容器底不紧密接触),圆柱体对容器底的压强为p,如图所示。向容器中注入质量为m的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未浸没,则(　　)
A.圆柱体所受浮力为mg
B.圆柱体所受浮力为mg
C.容器底所受液体压强可能为
D.容器底所受液体压强可能为
答案:BD
2.(2023·湖南永州中考)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(　　)
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙 C.F甲=F乙 D.F甲答案:B
解析:由题图可知,鸡蛋在甲、乙两种液体中分别处于悬浮和沉底状态;鸡蛋悬浮时,鸡蛋受到的浮力和自身的重力相等;鸡蛋沉底且对容器底有压力时,浮力要小于重力,故鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,即F甲>F乙。根据ρ液<ρ物时物体下沉、ρ液=ρ物时物体悬浮可知,乙液体的密度小于甲液体的密度,即ρ甲>ρ乙;综上所述,选项B正确。
3.(2023·云南中考)科技制作活动中,小明将金属夹夹在吸管一端使其密闭,制成简易密度计,如图所示。为了给密度计标刻度,他将密度计分别放入水和煤油中,密度计均竖直漂浮,吸管露出液面的长度为d。密度计在水中时d为12 cm,浮力大小为F1;在煤油中时d为10 cm,浮力大小为F2,则F1　　　(选填“>”“<”或“=”)F2。若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中,则d为　　　　 cm。(ρ水=1.0 g/cm3,ρ煤油=0.8 g/cm3)
答案:=　13.6
解析:设密度计重力为G,密度计在煤油和水中都处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,F1=F2=G。设密度计体积为V,吸管横截面积为S,小明将该密度计放入水中,密度计静止时d为12 cm,ρ水=1.0 g/cm3=1.0×103 kg/m3,由F1=G,可得ρ水gV排水=G,即1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(V-0.12 m×S)=G①
小明将该密度计放入煤油中,密度计静止时d为10 cm,ρ煤油=0.8 g/cm3=0.8×103 kg/m3,由F2=G,可得ρ煤油gV排煤油=G,即0.8×103 kg/m3×10 N/kg×(V-0.1 m×S)=G ②
由①②可得,V=0.2 m×S;设该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为d0,则1.25×103 kg/m3×10 N/kg×(V-d0S)=G ③
将V=0.2 m×S分别代入①和③,并将①③联立,解得d=0.136 m=13.6 cm。
4.(2023·天津中考)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】
通过图1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。
图1
【理论探究】
图2
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如图2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(可在图2中标出)。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S1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S2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入(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F浮=　　　　　　。
答案:【实验探究】F浮=G排
【理论探究】设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为ρ,长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图。根据液体压强公式p=ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强,根据F=pS可知液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力,两者之差即为浮力,即F浮=F2-F1=ρgh2S-ρgh1S=ρg(h2-h1)S=ρghS=ρgV排=m排g=G排。
【原理应用】
解析:【实验探究】由题图甲、乙可知F浮=G-F示=2 N-1 N=1 N,由题图丙、丁可知G排=G总-G空=1.5 N-0.5 N=1 N,比较可得F浮=G排。
【原理应用】设圆柱体静止后液体的高度为h',则液体的密度ρ液=
金属圆柱体受到的浮力F浮=G排=ρ液gV排=·gS2h'=。
5.(2022·四川成都中考)如图所示,放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高度为h1,底面积为S1=100 cm2。甲容器内装有水,圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为h2=8 cm,底面积为S2=30 cm2,密度为ρ2。乙容器内装有质量为m,密度为ρ3的某种液体。忽略物体吸收液体等次要因素,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)求物体浸没水底时所受的浮力大小。
(2)将物体从甲容器底部竖直缓慢提升,直到物体上表面高出水面5 cm时停止,求这个过程中,水对容器底部的压强变化量。
(3)将物体从甲容器取出后,再缓慢放入乙容器内,为保证液体不会溢出,求乙容器内液体质量m的取值范围(用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示)。
答案:(1)2.4 N　(2)150 Pa　(3)当ρ2≥ρ3时,m3≤ρ3(S1h1-S2h2);当ρ2<ρ3时,m3≤ρ3S1h1-ρ2S2h2
模拟预测
1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是(　　)
A.浮在水面上的物体比沉入水底的物体受到的浮力大
B.物体的密度越大受到的浮力越小
C.物体没入水中越深受到的浮力越大
D.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
答案:D
解析:由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关。浮在水面的物体如果排开液体的体积比沉在水底的物体排开液体的体积小,那么漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力小,故A错误;由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,而与物体的密度无关,故B错误;由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,与液体的深度无关,当物体完全浸入液体中时,V排不变,浮力不变,故C错误;由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,故D正确。
2.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断(　　)
A.密度计在图乙烧杯液体中受到的浮力较大
B.密度计在图丙烧杯液体中受到的浮力较大
C.图乙烧杯中液体的密度较大
D.图丙烧杯中液体的密度较大
答案:D
解析:同一个密度计放在题图乙、丙液体中都漂浮,F浮乙=F浮丙=G,密度计在题图乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,则A、B错误;由题图知密度计排开液体的体积V排乙>V排丙,又F浮=ρ液V排g,浮力相等,则ρ乙<ρ丙,因此C错误,D正确。
3.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是(　　)
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
答案:D
解析:由图可知,铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中,因物体浸没时排开液体的体积相等,所以,体积相同的铝球、铜块和木块排开液体的体积相等,由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。
4.两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入容器中,当两球静止时液面相平,球所处的位置如图所示,设甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲和p乙,则它们的关系是(　　)
A.p甲p乙
C.p甲=p乙 D.无法确定
答案:B
解析:由题图可知,小球在甲液体中漂浮,则ρ球<ρ甲,小球在乙液体中悬浮,则ρ球=ρ乙,故ρ甲>ρ乙。甲液体对容器底的压强p甲=ρ甲gh,乙液体对容器底的压强p乙=ρ乙gh,由于ρ甲>ρ乙,所以p甲>p乙。故正确的选项是B。
5.关于潜水艇的上浮和下沉,下列说法正确的是(　　)
A.潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的
B.潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的
C.潜水艇下沉越深,所受浮力越大
D.潜水艇浮出水面的过程中,所受浮力不变
答案:A
解析:潜水艇的体积不变,潜入水中时所受浮力不变,潜水艇通过两侧水舱的充水与放水来改变自重,从而实现上浮与下潜的,故选项A正确,选项B、C错误;当潜水艇浮出水面时,潜水艇排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,潜水艇所受浮力变小,故选项D错误。
6.将重为20 N的金属块挂在弹簧测力计下,金属块体积的浸入水中并静止时,弹簧测力计的示数为18 N,当金属块全部浸入水中并与杯底接触时,弹簧测力计的示数可能变为(　　)
A.18 N B.16 N C.14 N D.10 N
答案:D
解析:金属块体积的浸入水中并静止时,金属块所受的浮力F浮=G-F=20 N-18 N=2 N,若金属块完全浸入水中时,由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可得,金属块受到的浮力F浮'=4F浮=4×2 N=8 N,当金属块全部浸入水中并与杯底接触时,弹簧测力计的示数应小于20 N-8 N=12 N,故选项D正确。
7.物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如图所示,g取10 N/kg。下列判断正确的是(　　)
A.物块受到的浮力是1 N
B.物块的体积是2×10-4 m3
C.物块的密度是3×103 kg/m3
D.物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大
答案:B
解析:由题图可知,物块的重力是3 N,浸没在水中后弹簧测力计的示数为1 N,根据称重法测浮力可知F浮=G-F示=3 N-1 N=2 N,选项A错误;完全浸没时,物块排开液体的体积等于物块的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,V物=V排==2×10-4 m3,选项B正确;物块的密度ρ物==1.5×103 kg/m3,选项C错误;物块浸没在水中时,深度增加,排开液体的体积不变,故浮力不变,选项D错误。
8.小竹将质量为120 g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100 cm3的水,则物体(g取10 N/kg)(　　)
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2 N的浮力
答案:C
解析:由阿基米德原理知物体所受浮力F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-6 m3=1 N,物体的重力G物=m物g=0.12 kg×10 N/kg=1.2 N,因F浮9.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是(　　)
A.潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜水艇悬浮
D.潜水艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
答案:B
解析:潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的,选项A说法正确;分析题图可知,向内推注射器活塞,可使管内气压增大,水被压出试管,自身重力减小,小于所受浮力,潜水艇上浮,故选项B说法错误;当向外拉注射器活塞时,管内气压降低,水会被压入试管中,使自身重力增大,试管内水量适当时,所受重力等于浮力,可实现潜水艇悬浮,选项C说法正确;潜水艇模型的试管上绕些铁丝,可增加其重力,使试管保持稳定,选项D说法正确。
10.小英同学在探究浮力的大小等于什么时,做了下图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数为F1、F2、F3、F4,下列等式正确的是(　　)
A.F浮=F2-F3 B.F浮=F4-F3
C.F浮=F2-F1 D.F浮=F4-F2
答案:A
解析:物块的重力为F2,物块完全浸入水中时所受的浮力F浮=F2-F3,故选项A正确;空桶的重力为F1,小桶和溢出水的总重力为F4,则物块A所受的浮力F浮=G排=F4-F1,故选项D错误。
11.同样重的实心铜块和实心铁块,都浸没在煤油中,这时　　　　　(选填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。同样重的实心铜块和实心铁块,铜块浸没在煤油中,铁块浸没在水中,这时　　　　　(选填“铜”或“铁”)块受到的浮力大。
答案:铁　铁
解析:因铜的密度大于铁的密度,且实心铜块和实心铁块的质量相等,所以,由ρ=的变形式V=可知,铁块的体积较大。铜块和铁块都浸没在煤油中时,因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρgV排可知,铁块排开煤油的体积较大,受到的浮力较大;铜块浸没在煤油中,铁块浸没在水中,因水的密度大于煤油的密度,且铜块排开煤油的体积小于铁块排开水的体积,所以,由F浮=ρgV排可知,铁块受到的浮力较大。
12.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是 m甲　　　　m乙;两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲　　　　V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲　　　　F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲　　　　p乙。(均选填“>”“<”或“=”)
答案:=　<　<　<
解析:牙膏袋的形状发生变化,但质量不变,所以m甲=m乙;甲下沉,F浮13.将重为3 N的小球放入装有水的容器中,静止的状态如图所示,则小球所受浮力的大小为　　　　 N。小球的体积为　　　　　 m3;若向水中加入足量的盐,小球将　　　　　　(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。(g取10 N/kg)
答案:3　3×10-4　上浮
解析:由题图可知,小球处于悬浮状态,根据悬浮条件可知:小球受到的浮力F浮=G排=3 N;由F浮=ρgV排得V=V排==3×10-4 m3。
若向水中加入足量的盐,液体密度变大,由于V排一定,由F浮=ρgV排可知:小球受到的浮力变大,大于重力,小球将上浮。
14.某实验小组在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。观察图片并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体逐渐浸入水中,物体底面所受压强将逐渐　　　　;
(2)当物体浸没在水中时,受到的浮力为　　　　 N;
(3)比较乙、丙两图,可以得出　　　　　　　　　　　越大,物体受到的浮力越大;
(4)比较　　　　两图可知,物体所受浮力的大小与液体密度有关。
答案:(1)变大　(2)1.0　(3)物体排开液体的体积　(4)丙、丁
解析:(1)当物体逐渐浸入水中,下底面在水中的深度增加,根据p=ρgh可知,下底面所受的压强变大。
(2)由题图甲知,物体的重力G=4.0 N,由题图丙知,物体完全浸没在水中受到的拉力为3.0 N,所以物体浸没在水中时,受到的浮力为F浮=G-F=4.0 N-3.0 N=1.0 N。
(3)乙、丙两图,液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,物体排开液体的体积越大,测力计的示数越小,可得物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(4)丙、丁两图,物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,可得物体所受浮力的大小与液体密度有关。
15.测量液体密度的仪器叫作密度计。自制的简易密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示。
(1)请判断哪杯液体密度大,并说明理由。
(2)实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管,管下部为一玻璃泡,内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长l=10 cm,横截面积S=2.5 cm2,该密度计总质量m=20 g,将它放入水中静止时,水面距玻璃管上端为4 cm;将此密度计放入未知液体中静止时,发现液面距玻璃管上端为2 cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。(已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
答案:(1)乙杯液体密度大,理由:密度计在液体中漂浮,所受浮力等于重力,由F浮=ρ液gV排知,浸入液体越深,则V排越大,液体密度ρ液越小。
(2)0.8×103 kg/m3　4×103 kg/m3　0.67×103 kg/m3
解析:(1)同一个密度计放在不同液体中都漂浮,则F浮甲=F浮乙=G,由题图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,根据F浮=ρ液V排g可知ρ甲<ρ乙。
(2)密度计的质量m=20 g=0.02 kg,则
G=mg=0.02 kg×10 N/kg=0.2 N;
当置于水中时,=G=0.2 N
由F浮=ρ水gV排可得
V排水==2×10-5 m3,
圆柱形玻璃管进入水的体积
V1=S(h-h1)=2.5 cm2×(10 cm-4 cm)=15 cm3=1.5×10-5 m3　
所以管下部玻璃泡的体积
V0=V排水-V1=2×10-5 m3-1.5×10-5 m3=5×10-6 m3
放入未知液体中静止时,圆柱形玻璃管进入液体的体积
V2=S(h-h2)=2.5 cm2×(10 cm-2 cm)=20 cm3=2×10-5 m3　
则V排液=V0+V2=5×10-6 m3+2×10-5 m3=2.5×10-5 m3
由于密度计都是处于漂浮状态,则=G=0.2 N
由F浮=ρ水gV排可得
ρ液==0.8×103 kg/m3
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,因为F浮=G,所以,ρ最大gV0=G,则
ρ最大==4×103 kg/m3
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部浸没液面时,所测液体密度值为最小,圆柱形玻璃管的体积
V=Sh=2.5 cm2×10 cm=25 cm3=2.5×10-5 m3
V排最大=V0+V=5×10-6 m3+2.5×10-5 m3=3×10-5 m3
因为F浮=G,所以,ρ最小g(V0+Sh)=G,则
ρ最小=≈0.67×103 kg/m3。
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