专题12 密度浮力压强探究（原卷版）

专题12密度浮力压强探究考情分析浙江省2023年本专题考察主要密度的测量实验，固体压强的计算，阿基米德原理及浮力的计算，期中浮力部分考题相对较多。密度⭐⭐浮力⭐⭐压强⭐⭐考向1密度小科在某次科学考察中，发现很多落叶漂浮在水面上，为了测量该批落叶的密度，他从水面上选取了40片形状和大小都非常相似的同种A叶片，晾干后分成两组进行如下实验：①将一组20片叶片竖直叠放一起，投入装满水的溢水杯中，测得溢出水的体积为7.5毫升。②将另一组20片叶片竖直叠放在一起，投入到装满水的溢水杯中，用大头针将叶片全部压入水中，测得溢出水的体积为10毫升。（1）小科选取40片落叶的目的是。（2）根据测得的数据，计算该批落叶的密度（写出计算过程）。（3）小科根据测得的数据，在图上描出一个对应的点A，接着他又换用体积更大的B叶片重复上述实验，测得B叶片的密度比A略小，图中B1、B2、B3、B4中可以表示B叶片密度的是。小金为了测量空气的密度，查阅资料得知：气体的密度与压强有关，因此设计了如下实验。①如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的溢水杯中，测得溢出水的体积为426毫升。②如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。重复该操作，共排气10次。③如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的溢水杯中，测得溢出水的体积为420毫升。（1）图甲溢水杯底部所受水的压强图丙溢水杯底部所受水的压强。（选填“大于”“等于”或“小于”）（2）图乙中，量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是。（3）根据测得的数据，计算空气的密度为。小明在家利用水槽、电子秤、细针（体积忽略不计）等工具测量一正方体木块（表面经处理不吸水）的密度。（ρ水＝1.0×103kg/m3）具体步骤如下：①水盆装适量水，用电子秤称其质量，电子秤示数如图甲所示；②用细针将木块缓缓压入水中使其完全浸没（水未溢出），电子秤示数如图乙所示；③让木块自由漂浮在水面，电子秤示数如图丙所示。（1）在步骤②的过程中，当木块刚好浸没时，其下表面受到的压力大小为N。（2）完成步骤②后，在步骤③中发现木头露出水面的部分，其表面会带有水，这会使得测定结果与真实值相比（选填“偏大”、“相等”或“偏小”）。（3）根据以上测量数据，求木块的密度。考向2浮力如图甲所示，水平桌面上放着这一个底面积为15cm2的烧杯，烧杯内装有一定量的水，一个底面积4cm2，高10cm的圆柱形物块漂浮在水面上，露出水面的高度为1cm；现往容器中加入密度为0.8×103kg/m3的植物油，使物块上表面与油面相平，如图乙所示。请分析计算：（1）图甲中物块所受浮力为N。（2）图乙中所加植物油的质量为g。如图是某校项目小组设计的水面落叶收集器：由一个剪去底部的大塑料瓶、四根可竖直方向调节高度的泡沫块及一个电动抽水泵组装而成。启动装置时，装在瓶口的电动水泵将水从塑料瓶中往外泵出，同时瓶外的水会带动水面落叶不断地从收集口流入瓶内。【设计原理】（1）将装置放入水中并启动，如图乙。判断A、B两点压强较大的是。【收集能力】（2）调试发现收集口与水面相平时较厚落叶不易进入瓶中。若每根泡沫块底面积为4平方厘米，现欲放入密度为7.8克/立方厘米的铁块，将收集口位置下调至水面以下2厘米处（如图丙），需加入多少质量的铁块才能实现？（ρ水＝1.0×103千克/立方米）【平衡性能】（3）加入铁块对收集器的平衡性有影响。小明认为不加外物，仅调节装置自身结构也能实现收集口下调2厘米，请提出一种方案并简要说明理由。如图甲所示，水平放置的一个足够高的长方体容器A中有一个边长为10cm的立方体物块B，B与容器A底部没有紧密贴合，然后慢慢向容器A内注水，当容器A中水面高度为20cm时，停止注水，此时一共向A容器中注水3400g。立方体物块B对容器A底部的压力随着注入水的深度的变化关系如图乙所示。求：（1）停止注水后，物块B受到的浮力为N。（2）图乙中a的值。（3）长方体容器A的底面积。考向3压强残疾运动员们在运动场上使用的辅助器具往往是决定他们胜负的关键。如图是残运会上运动员使用的辅助器具——“猎豹短跑脚”，该假肢呈现“J”字形，与猎豹的后脚有几分相似，形变易恢复，能模仿腿部和踝关节的反应动作，储存和释放能量，其质量为4千克，奔跑时着地面积只有8厘米2，与地面接触部分较粗糙。某运动员利用它在北京残奥会上以11秒17（即11.017秒）的成绩，创造百米短跑的残疾人世界纪录。完成下列问题：（1）求该运动员在百米赛跑时的平均速度。（结果保留小数点后2位）（2）质量为60千克的运动员穿戴“猎豹短跑脚”奔跑时对地面的压强为多少？（3）研究人员深人研究“猎豹短跑脚”发现由“猎豹短跑脚”所产生的力超过正常脚踝关节的3倍。人的作用力传递到假肢后，假肢弯曲储存能量，随即恢复到原形，将97%的能量释放出来供运动员奔跑。请结合材料和所学知识分析使用“猎豹短跑脚”能跑得快的原因。厚为10cm、质地均匀的长方体物块放在水平地面上。若沿如图所示的斜面将物块切成完全相同的两块，把这两块水平分开后依然平放在水平地面上，它们对地面的压强分别为600Pa和1800Pa，则未切割时此长方体物块对地面的压强为Pa，物块的密度为kg/m3。如图所示，甲、乙两个均匀实心正方体放置在水平桌面上，它们的边长之比l甲：l乙＝2：1。将乙叠放在甲上方时，物块甲对桌面的压强为p1，拿走物块乙，甲对桌面的压强为p2，已知p1：p2＝4：3。回答下列问题。（1）甲、乙两个正方体的重力之比G甲：G乙＝；（2）若将甲叠放在乙上方时，物块乙对桌面的压强为p3，则p3：p1＝。

密度计分为“比重计”和“比轻计”。测量密度大于水的液体时用比重计，比重计的最小刻度线是“1”；测量密度小于水的液体用比轻计，比轻计的最大刻度线是“1”。图中A、B两支密度计，一支是比重计，一支是比轻计，它们的外形完全相同，B中配重质量大于A。下列有关A、B两支密度计及刻度线“1”位置的说法正确的是（）A．图中密度计A上面的刻度值“a”大于刻度“b” B．密度计A是比轻计，刻度线“1”在密度计刻度的上端 C．密度计B是比重计，刻度线“1”在密度计刻度的上端 D．将A、B两支密度计放入水中，漂浮时露出水面较长的是B如图所示，一个装有水的平底密闭矿泉水瓶，先正立放置在水平桌面上，再倒立放置。两次放置时，瓶对桌面的压力分别为F甲和F乙，瓶对桌面的压强分别为p甲和p乙，则（）A．F甲＞F乙 B．p甲＞p乙 C．F甲＜F乙 D．p甲＜p乙如图所示，水平桌面上放着底面积相等、质量相同的甲、乙两容器，分别装有体积不同的同种液体且深度相同，两容器底部对桌面的压力分别是F甲、F乙、两容器底部所受液体压强分别用p甲、p乙表示，则（）A．F甲＝F乙，p甲＝p乙 B．F甲＝F乙，p甲＜p乙 C．F甲＞F乙，p甲＝p乙 D．F甲＝F乙，p甲＞p乙漏斗状圆台形容器下端挡上一块薄塑料片，将它插入水中，如图。若在圆台内塑料片上放一个1千克的砝码，塑料片恰好下落。现缓慢地往圆台内注入水，当塑料片恰好下落时，注入水的质量将（）A．大于1千克 B．等于1千克 C．小于1千克 D．无法判断如图甲所示，木块A的重力为10N，将合金块B放在木块A上方，木块A恰好有五分之四的体积浸入水中；若将合金块B取下放到水中，如图乙所示，B沉底，木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一，此时B受到容器底部的支持力为2N，下列说法正确的是（）A．木块A的密度为0.8×103kg/m3 B．图乙中水对A底部的压力为2N C．合金B的密度为1.5×103kg/m3 D．从图甲到图乙水对容器底部压力的变化了8N在盛满不同液体的相同的溢水杯中，放入两个完全相同的小球。如图所示。当小球静止时，甲、乙两杯中溢出液体的重力分别为0.5N和0.4N，则下列说法正确的是（）A．甲球受到浮力，乙球不受浮力 B．小球的质量为50g C．甲杯液体的密度与乙杯液体的密度之比为5：4 D．乙球受到的浮力小于0.4N如图所示055型驱逐舰是我国自行建造的首款万吨级驱逐舰。下列有关该舰的说法正确的是（）A．漂浮在海面上时，受到的浮力方向向下 B．漂浮在海面上时，受到的浮力大于重力 C．从密度小的海域行驶到大的海域时，排开海水的体积不变 D．从密度大的海域行驶到小的海域时，受到的浮力大小不变如图所示，将质量为55克，体积为50厘米3的鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里，鸡蛋沉入杯底（图甲）；逐渐将食盐溶解在水中，最终鸡蛋漂浮（图乙）（忽略食盐对溶液体积的影响）。下列说法正确的是（）A．图甲中鸡蛋排开水的重力为0.55牛 B．图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3 C．图中两种状态下杯中液面的高度h甲＜h乙 D．图中两种状态下浮力的大小F甲＜F乙小莲将装有适量水的小玻璃瓶开口朝下漂浮在大塑料瓶内的水面上，拧紧大瓶的瓶盖使其密封，两瓶内均有少量空气，制成了图甲所示的“浮沉子”。当小瓶漂浮时简化的模型如图乙，可将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A。已知，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，忽略小瓶壁厚（即忽略小瓶自身的体积）。（1）若A的质量为50克，则图乙中A所受浮力的大小为多少牛？物体A排开水的体积为多少米3？（2）手握大瓶施加适当的压力，使小瓶下沉并恰好悬浮在图丙所示的位置。则A在图乙中受到的浮力图丙中受到的浮力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。“同济飞鱼”是我国制造的一款水空跨域巡航器原型机，它在空中可以像无人机一样飞行，入水后像潜水艇一样运行（如图甲所示），它的质量为1.63kg，可在水下巡游约40min。已知g取10N/kg，水的密度ρ水（1）“同济飞鱼”在水下巡游时，下沉时浮力将（填“增大”“减小”或“不变”）。（2）在某次测试“同济飞鱼”的“打捞”功能的试验中，“同济飞鱼”用绳（绳重力不计）悬挂着一个实心物块A从水面以下匀速上升，直至实心物块A匀速提升到距水面一定的高度，如图乙所示；测试过程中，绳的拉力随时间t变化的图象（不计水的阻力），如图丙所示。求：①实心物块A重力多大？②实心物块A浸没在水中时受到的浮力是多大？③实心物块A的密度是多少？如图是小科自制的一支密度计。取一根两端开口、粗细均匀的塑料管MN，塑料管长为30cm，质量m为4g，塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2；在N端放入一些铁屑，并用橡皮泥封口防止漏水，铁屑和橡皮泥的总质量m2为20g，再在塑料管外壁标上刻度线和刻度值，密度计就完成制作。如图乙所示，当密度计竖直漂浮在待测液体中时，液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。请解答：（1）一端放入铁屑的目的是确保该密度计能。（2）该密度计竖直漂浮在水中时，受到的浮力大小及浸入水中的深度分别是多少？小嘉同学利用假期参观酒厂，了解到白酒酿制和相关工艺流程、并知道了白酒“度数”的含义，于是决定和同学一起通过项目化学习，制作一个基于密度计原理测量白酒度数的仪器。（白酒的“度数”不是质量分数，而是体积分数，例如53°的白酒表示20℃时，100mL白酒中含有53mL酒精。）（1）如图所示为该项目化学习小组制作的测量白酒“度数”的仪器，制作时发现仪器不能竖直漂浮在液体中，可采用的方法是。（2）已知该仪器的总体积为30cm3，若把它置于70°白酒中依然能漂浮于液面，则