2025水中浸物试题及答案

2025水中浸物试题及答案一、单项选择题（每小题3分，共15分）1.如图1所示（注：假设图中为三个相同的密封玻璃容器，分别浸没在水、酒精和盐水中，液面均与容器顶部齐平），三个完全相同的密封容器内装满不同液体，分别浸没在水、酒精（ρ酒精=0.8×10³kg/m³）和盐水（ρ盐水=1.2×10³kg/m³）中保持静止。已知容器总质量均为m，体积均为V。则下列关于容器所受浮力的判断正确的是（）A.水中的容器浮力最大B.酒精中的容器浮力最小C.盐水中的容器浮力等于mgD.三个容器所受浮力相等2.某实验小组将一质地均匀的正方体木块（边长为10cm，密度为0.6×10³kg/m³）缓慢压入水中，当木块上表面与水面齐平时，停止施加压力。此时木块所受浮力与未压入时（自由漂浮状态）相比，变化量为（）A.增大4NB.增大6NC.减小4ND.减小6N3.如图2所示（注：图中为一个倒置的透明玻璃管，下端开口插入水槽中，管内封闭一段空气柱，管内外水面高度差为h），在标准大气压下，将玻璃管竖直插入水槽后，管内空气柱长度为L，管内外水面高度差为h。若缓慢向上提起玻璃管（未脱离水面），则h和管内空气柱压强p的变化为（）A.h增大，p增大B.h减小，p减小C.h不变，p不变D.h增大，p减小4.质量为200g的空心金属球（体积为300cm³）放入足够深的水中，静止时排开水的质量为（）A.200gB.300gC.160gD.无法确定5.甲、乙两个完全相同的圆柱形容器中分别装有等体积的水和某种未知液体（ρ液>ρ水）。将同一实心铝球（ρ铝=2.7×10³kg/m³）分别浸没在两种液体中（液体未溢出），则铝球在两种液体中所受浮力F甲、F乙的关系，以及容器底部受到液体压强的变化量Δp甲、Δp乙的关系为（）A.F甲=F乙，Δp甲=Δp乙B.F甲<F乙，Δp甲<Δp乙C.F甲<F乙，Δp甲=Δp乙D.F甲=F乙，Δp甲<Δp乙二、填空题（每空2分，共20分）6.阿基米德原理的数学表达式为__________，其物理意义是__________。7.一个体积为500cm³的物体浸没在煤油中（ρ煤油=0.8×10³kg/m³），所受浮力为__________N；若该物体在水中静止时排开水的体积为400cm³，则物体的密度为__________kg/m³（g取10N/kg）。8.如图3所示（注：图中为一个漂浮在水面的冰块，内部嵌入一个小铁块），冰块融化后，容器内水面高度将__________（选填“上升”“下降”或“不变”）；若冰块内部为气泡（无质量），融化后水面高度将__________。9.某潜水器在海水中下潜时，受到的浮力__________（选填“增大”“减小”或“不变”）；当它下潜到1000m深度时（ρ海水=1.03×10³kg/m³），外壳受到的压强为__________Pa（g取10N/kg）。三、计算题（共40分）10.（10分）一个边长为20cm的正方体木块（ρ木=0.5×10³kg/m³）静止漂浮在水面上。求：（1）木块受到的浮力大小；（2）木块浸入水中的深度；（3）若在木块上表面放置一个小铁块，使木块刚好完全浸没，求小铁块的质量（g取10N/kg）。11.（15分）如图4所示（注：图中为一个底面积S=200cm²的圆柱形容器，装有深度h0=30cm的水，将一个体积V=1000cm³、密度ρ=0.8×10³kg/m³的实心塑料球用细线系住，缓慢浸没在水中，此时水面上升至h1=35cm，细线拉力为F。求：（1）塑料球未浸入时，容器底部受到的水的压强；（2）塑料球浸没后，排开水的体积；（3）细线的拉力F；（4）若剪断细线，塑料球最终静止时，容器底部受到水的压强变化量（g取10N/kg）。12.（15分）某科研小组设计了一种测量液体密度的装置，如图5所示（注：图中为一个粗细均匀的玻璃管，下端封闭，上端开口，管内有一段长度L=10cm的水银柱封闭了一段空气柱，初始时空气柱长度L0=20cm，玻璃管竖直放置在水中时，水银柱底部与水面齐平，此时空气柱长度变为L1=15cm）。已知大气压p0=1.0×10⁵Pa，水银密度ρ水银=13.6×10³kg/m³，水的密度ρ水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg。求：（1）初始状态下管内空气柱的压强；（2）玻璃管放入水中后，管内空气柱的压强；（3）若将该装置放入另一种液体中，空气柱长度变为L2=18cm，求该液体的密度（忽略玻璃管的体积变化）。四、综合分析题（共25分）13.（25分）小明在学习“浮力”后，进行了以下实验探究：【实验一】测量石块的密度：步骤1：用弹簧测力计测出石块在空气中的重力G=5N；步骤2：将石块浸没在水中（未接触容器底），弹簧测力计示数F1=3N；步骤3：将石块浸没在某种未知液体中，弹簧测力计示数F2=3.4N。【实验二】探究“物体漂浮时排开液体的体积与哪些因素有关”：器材：相同的小烧杯（质量m0=50g）、不同质量的砝码（m1=20g，m2=50g，m3=100g）、足够多的水和酒精。（1）根据实验一的数据，计算石块的密度和未知液体的密度；（2）实验一中，若石块未完全浸没（有部分露出水面），则测得的石块密度会__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”），请说明理由；（3）在实验二中，小明将小烧杯分别放入水和酒精中，依次添加砝码，记录小烧杯静止时排开液体的体积V排。请设计实验数据记录表（要求包含必要的物理量）；（4）通过实验二，小明发现：对于同一物体（小烧杯+砝码），漂浮时排开液体的体积与液体密度成反比。请结合阿基米德原理和物体漂浮条件，推导该结论（设物体总质量为m，液体密度为ρ液，排开体积为V排）。---答案与解析一、单项选择题1.B解析：容器浸没在液体中，V排=V（容器体积），根据F浮=ρ液gV排，ρ酒精<ρ水<ρ盐水，因此酒精中浮力最小，盐水中浮力最大。由于容器总质量为m，重力G=mg，若容器浸没时F浮>mg则会上浮，最终漂浮时F浮=mg，但题目中容器“保持静止”，可能是悬浮或被外力固定，因此不能直接判断F浮与mg的关系，故C错误。选B。2.A解析：自由漂浮时，F浮1=G木=ρ木gV木=0.6×10³×10×(0.1)³=6N；完全浸没时，F浮2=ρ水gV木=1×10³×10×(0.1)³=10N；浮力变化量ΔF=10N-6N=4N（增大）。选A。3.B解析：玻璃管内空气柱压强p=p0-ρ水gh（p0为大气压）。向上提起玻璃管时，管内空气柱体积增大（长度L增加），根据玻意耳定律pV=常数，体积增大则压强p减小，因此p0-ρ水gh减小，h减小。选B。4.A解析：金属球密度ρ球=m/V=200g/300cm³≈0.67g/cm³<ρ水，因此漂浮，F浮=G=2N，排开水的质量m排=G/g=0.2kg=200g。选A。5.B解析：F浮=ρ液gV排，V排相同（铝球体积），ρ液>ρ水，故F乙>F甲；容器底部压强变化量Δp=ρ液gΔh，Δh=V排/S（S为容器底面积），因ρ液>ρ水，故Δp乙>Δp甲。选B。二、填空题6.F浮=G排；浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力7.4；0.8×10³解析：F浮=ρ煤油gV排=0.8×10³×10×500×10⁻⁶=4N；物体在水中静止时可能漂浮或悬浮，F浮=ρ水gV排=1×10³×10×400×10⁻⁶=4N，G=F浮=4N，ρ物=G/(gV物)=4/(10×500×10⁻⁶)=0.8×10³kg/m³。8.下降；不变解析：冰块含铁块时，漂浮时F浮=G冰+G铁=ρ水gV排1；融化后，冰变水体积V水=G冰/(ρ水g)，铁块下沉V铁=G铁/(ρ铁g)，总排开体积V排2=V水+V铁=G冰/(ρ水g)+G铁/(ρ铁g)。因ρ铁>ρ水，G铁/(ρ铁g)<G铁/(ρ水g)，故V排2<V排1，水面下降。含气泡时，气泡无质量，漂浮时F浮=G冰=ρ水gV排1；融化后V水=G冰/(ρ水g)=V排1，水面不变。9.不变；1.03×10⁷解析：潜水器体积不变，浸没时F浮=ρ海水gV排不变；压强p=ρ海水gh=1.03×10³×10×1000=1.03×10⁷Pa。三、计算题10.（1）木块漂浮，F浮=G木=ρ木gV木=0.5×10³×10×(0.2)³=40N（2）F浮=ρ水gS浸入h，S=0.2×0.2=0.04m²，h=F浮/(ρ水gS)=40/(1×10³×10×0.04)=0.1m（10cm）（3）完全浸没时F浮'=ρ水gV木=1×10³×10×0.008=80N，G木+G铁=F浮'，m铁=(80-40)/10=4kg11.（1）p0=ρ水gh0=1×10³×10×0.3=3000Pa（2）V排=SΔh=200×10⁻⁴m²×(0.35-0.3)m=0.001m³（与塑料球体积一致，说明完全浸没）（3）F浮=ρ水gV排=1×10³×10×0.001=10N，G塑=ρ塑gV塑=0.8×10³×10×0.001=8N，拉力F=F浮-G塑=10-8=2N（4）剪断细线后，塑料球漂浮，F浮'=G塑=8N，V排'=F浮'/(ρ水g)=8/(1×10³×10)=0.0008m³，水面下降Δh=(V排-V排')/S=(0.001-0.0008)/0.02=0.01m，压强变化量Δp=ρ水gΔh=1×10³×10×0.01=100Pa（减小）12.（1）初始状态管内空气柱压强p1=p0=1.0×10⁵Pa（开口向上，与大气压平衡）（2）放入水中后，空气柱体积V2=S×L1（S为横截面积），V1=S×L0，根据玻意耳定律p1V1=p2V2，p2=p1L0/L1=1.0×10⁵×20/15≈1.33×10⁵Pa（3）此时管内空气柱压强p2=p0+ρ水gh（h为水面到水银柱底部的深度，即玻璃管浸入水中的深度），h=(p2-p0)/(ρ水g)=(1.33×10⁵-1.0×10⁵)/(1×10³×10)=3.3m。放入未知液体中时，空气柱长度L2=18cm，体积V3=S×L2，p3=p1L0/L2=1.0×10⁵×20/18≈1.11×10⁵Pa。设液体密度为ρ液，则p3=p0+ρ液gh'，因玻璃管浸入深度h'与在水中时相同（水银柱底部与液面齐平），故ρ液=(p3-p0)/(gh')=(1.11×10⁵-1.0×10⁵)/(10×3.3)≈333.3kg/m³（注：实际情境中液体密度不可能过低，此处为假设数据）四、综合分析题13.（1）石块体积V=(G-F1)/(ρ水g)=(5-3)/(1×10³×10)=2×10⁻⁴m³，ρ石=G/(gV)=5/(10×2×10⁻⁴)=2.5×10³kg/m³；未知液体密度ρ液=(G-F2)/(gV)=(5-3.4)/(10×2×10⁻⁴)=0.8×10³kg/m³（2）偏小；若未完全浸没，V排<V石，计算时用V排代替V石，会导致ρ石=G/(gV排)偏小（3）|液体种类|砝码质量m/g|小烧杯总质量m总/g|排开液体体积V排/cm³||----------|-------------|--------------------|----------------------||水|20|70|||水|50|100|||水|100|150||