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文档简介
专题03质量、密度、压强与浮力综合
1.(2025•安徽)【生活实际新结合】图示为航行中的水翼船,其下部装有上表面凸起、下表面平直的水
翼,类似飞机机翼。当船在水中高速航行时,水翼会获得升力,这是由于相对于水翼下方,水翼上方水
流的流速,压强小。
【答案】大。
【解答】解:当船在水中高速航行时,由于其下部装有上表面凸起、下表面平直的水翼,导致它与船体
间的水流速度大,压强小;水翼下表面的水流速度小,压强大,因此在水翼的上、下表面存在向上的压
力(压强)差,所以船便获得升力。
故答案为:大。
2.(2025•安徽)某兴趣小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:用一
根不可伸长的细线将圆柱体竖直悬挂在铁架台上并保持静止,将一盛有水的柱形容器放在水平升降台上,
容器和升降台整体安放在圆柱体的正下方,使容器内的水面与圆柱体下表面恰好不接触,测得容器内水
的深度为h1=10cm,如图所示;缓慢调节升降台使细线恰好伸直且无拉力,测得容器上升的高度为h2=
8cm,整个过程没有水溢出,圆柱体始终处于竖直状态。已知圆柱体的高为H=20cm,圆柱体与容器的底
33
面积之比为S1:S2=1:3,ρ水=1.0×10kg/m,g取10N/kg,不计容器壁厚度。求:
(1)调节升降台前水对容器底部的压强p;
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度h;
(3)圆柱体的密度ρ。
【答案】(1)调节升降台前水对容器底部的压强为103Pa。
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度为12cm。
(3)圆柱体的密度为0.6×103kg/m3。
【解答】解:
(1)调节升降台前水对容器底部的压强为:
333
p=ρ水gh1=1.0×10kg/m×10N/kg×0.1m=10Pa;
(2)初始状态,容器内水面与圆柱体下表面恰好不接触,此时容器内水的体积可表示为V水=S2h1;
缓慢调节升降台后使细线恰好伸直且无拉力,此时升降台上升的高度为h2=8cm,圆柱体下表面距容器底
的高度为h1﹣h2=2cm;
此时容器内水的体积可表示为:V水=S2×(h1﹣h2)+(S2﹣S1)×h,其中S1:S2=1:3,
水的体积不变,则可列方程为:S2h1=S2×(h1﹣h2)+(S2﹣S1)×h,代入已知条件解得h=12cm。
(3)细线恰好伸直无压力,说明此时圆柱体处于漂浮状态,V排=S1h。
由阿基米德原理得
F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gS1h﹣﹣﹣﹣①
G=mg=ρ物V物g=ρ物S1Hg﹣﹣﹣﹣②
由浮沉条件可知,漂浮时F浮=G,即①②两式相等,联立化简可得圆柱体的密度为
ℎ
水
物。
�3333
1.0×10𝑘/�×0.12�3
答:(1)调节升降台前水对容器底部的压强为10Pa。
�=�=0.20�=0.6×10𝑘/�
(2)调节升降台后圆柱体浸入水中的深度为12cm。
(3)圆柱体的密度为0.6×103kg/m3。
3.(2024•安徽)在高铁站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线(如图所示),所有乘
客都必须站在安全线以外的区域候车。这是因为当列车驶过时,列车附近的空气流速大,压强,
若越过安全线,即使与列车保持一定的距离,也是非常危险的。
【答案】小
【解答】解:在高铁站列车驶过时会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度
慢;根据流体压强与流速的关系可知,人外侧空气流速慢、压强大,而内侧流速快、压强小,会产生一
个向内侧的压强差,将人推向火车,因此,若越过安全线,即使与列车保持一定的距离,也是非常危险
的。
故答案为:小。
4.(2024•安徽)小亮同学用图甲所示的装置探究液体压强与哪些因素有关,容器中间用隔板分成左右两
部分,隔板下部用薄橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。
(1)将同种液体倒入容器左右两边,右侧液面高于左侧,观察到橡皮膜的形状如图乙所示。
将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左右两边,使左右两侧的液面相平,观察到橡皮膜的
形状如图丙所示。
①由图乙可初步得出:同种液体中,深度越大,压强越大;
②由图丙可初步得出:深度相同时,液体的密度越大,压强越。
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,倒入液体的深度如图丁所示,发现橡皮膜的形
状几乎没有变化。由此可知两种液体的密度大小关系为:ρCρD(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)②大;(2)<。
【解答】解:(1)②图丙液体深度相同,液体密度不同,橡皮膜向左侧凹陷说明右边液体压强大,已知
ρA<ρB,故可得出结论:深度相同时,液体的密度越大,压强越大;
(2)根据图丁可知,橡皮膜无凹陷,说明左右液体压强相等,故pC=pD,故ρCghC=ρDghD,已知hC>hD,
故ρC<ρD。
故答案为:(1)②大;(2)<。
5.(2024•安徽)某兴趣小组要测量一金属块的密度,设计了如下方案:将装有适量细沙的薄壁圆筒,缓
慢竖直放入盛有适量水的、水平放置的长方体透明薄壁容器中,待圆筒静止后,在圆筒上对应水面的位
置标记一点A,并在长方体容器上标出此时的水位线MN(如图甲所示);然后将待测金属块用细线悬挂
在圆筒下方,缓慢竖直放入水中,圆筒静止后(金属块不接触容器底部),在长方体容器上标出此时的
水位线PQ(如图乙所示);再向长方体容器中缓慢注水至圆筒上的A点与MN在同一水平面上(如图丙
所示)。测出PQ与此时水面的距离为h1,与MN的距离为h2。若圆筒的底面积为S,长方体容器的底面
积为4S,A点到圆筒底部的竖直距离为h,不计细线的质量和体积,已知ρ水和g。
(1)求图甲中圆筒和细沙总重力G的大小(用题中给定的物理量符号表示);
(2)求金属块的体积V(用题中给定的物理量符号表示);
(3)若h1=0.07m,h2=0.03m,水,求金属块的密度ρ。
33
�=1.0×10𝑘/�
【答案】(1)ρ水gSh;
(2)3Sh2﹣Sh1;
(3)6×103kg/m3。
【解答】解:
(1)图甲中,圆筒所受浮力等于圆筒和沙子的重力,即G=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh;
(2)图乙和图丙相比,浮力相等,V排相等,A点在水面下的深度相等,所以乙图中,A点到水面PQ的
距离应该等于(h1+h2),A点到MN的距离应该等于h1,图乙和图甲相比,ΔV排=ΔV桶浸+V金属,
则金属块的体积:V金属=ΔV排﹣ΔV桶浸=4Sh2﹣S(h1+h2)=3Sh2﹣Sh1;
(3)由图甲、乙可知,金属块的重力G金属=ΔF浮=ρ水g4Sh2,
金属
则金属块的质量:金属ρ水4Sh2,
�
金属块的密度:�=�=
ℎℎ
金属水水
6×103kg/m3。
�金属�ℎ4�ℎ2�ℎ4ℎ233
1×10𝑘/�×4×0.03�
�=====
�3�2−�132−13×0.03�−0.07�
故答案为:(1)ρ水gSh;
(2)3Sh2﹣Sh1;
(3)6×103kg/m3。
6.(2023•安徽)“奋斗者”号深潜器创造了我国载人深潜的新纪录。当“奋斗者”号潜至海面下10000m
深处时,其外部0.1m2的水平舱面上所受的海水压力约为N。(海水密度近似为1×103kg/m3,
g取10N/kg)
【答案】107。
338
【解答】解:水平舱面上所受海水的压强为:p=ρ海水gh=1×10kg/m×10N/kg×10000m=1×10Pa;
由公式p可得,0.1m2的水平舱面上所受海水的压力为:F=pS=1×108Pa×0.1m2=107N。
�
7
故答案为=:�10。
7.(2023•安徽)“浮沉子”最早是由科学家笛卡尔设计的。小华用大塑料瓶(大瓶)和开口小玻璃瓶(小
瓶)制作了图1所示的“浮沉子”;装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的瓶
盖使其密封,两瓶内均有少量空气。将小瓶视为圆柱形容器,底面积为S,忽略其壁厚(即忽略小瓶自
身的体积)。当小瓶漂浮时,简化的模型如图2所示,小瓶内空气柱的高度为h,手握大瓶施加适当的
压力,使小瓶下沉并恰好悬浮在图3所示的位置。将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A,A的质
量为m,水的密度为ρ水,g为已知量,求:
(1)图2中A所受浮力的大小;
(2)图2中A排开水的体积;
(3)图2和图3中小瓶内空气的密度之比。
【答案】(1)图2中A所受浮力的大小为mg;
(2)图2中A排开水的体积为;
�水
(3)图2和图3中小瓶内空气的�密度之比为。
ℎ
�水
【解答】解:(1)由图2可知,A处于漂浮状�态�,
由物体的漂浮条件可知,图2中A所受浮力:F浮=G=mg;
浮
(2)由F浮=ρ液gV排可知,图2中A排开水的体积:V排;
�水水水
𝑘�
=��=��=�
(3)图2中小瓶内空气的体积为V=Sh,
由图3可知,A处于悬浮状态,
由物体的悬浮条件可知,图3中A所受浮力:F浮'=G=mg,
′
浮
由F浮=ρ液gV排可知,图3中A排开水的体积:V排',
�水水水
𝑘�
=��=��=�
因为忽略小瓶自身的体积,所以图3中空气的体积:V'=V排',
水
�
=
由于图2和图3中小瓶内空气的质量不变,�
空
空′水
由ρ可知,图2和图3中小瓶内空气的密度之比:��。
�′空�ℎℎ
�空���水
==�′===
������
答:(1)图2中A所受浮力的大小为mg;�
(2)图2中A排开水的体积为;
�水
(3)图2和图3中小瓶内空气的�密度之比为。
ℎ
�水
��
8.(2022•安徽)为探究液体压强与哪些因素有关,取一个空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,将塑料
瓶浸在液体中,橡皮膜向瓶内凹进得越多,表明液体的压强越大。
(1)将塑料瓶竖直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如图甲),第二次瓶口朝下(如图乙),两次塑料瓶
在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多,则可得到的实验结论是:同种液体中,,
液体的压强越大;
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,
则图(选填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹进得更多。
【答案】(1)深度越深;(2)乙
【解答】解:(1)橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显,说明在液体密度一定时,深
度越深,压强越大,液体压强随深度的增加而增大;
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,橡皮膜的深度相同,根据p=ρgh可知,橡皮膜在
水中受到的压强大,所以乙中的橡皮膜凹进得更多。
故答案为:(1)深度越深;(2)乙。
9.(2022•安徽)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,静止时弹簧测力计的示数为F2=2.0N(如图乙所示)。
33
已知ρ水=1.0×10kg/m,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。
【答案】(1)物块的质量m为0.3kg;
(2)物块的体积V为1.0×10﹣4m3;
(3)物块的密度ρ为3×103kg/m3
【解答】解:
(1)由题知,物体在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=3.0N,则物块重力G=3.0N;
则物体的质量为:m0.3kg;
�3.0�
===
(2)物块受到的浮力�F浮=10F�1﹣/�F�2=3.0N﹣2.0N=1.0N;
物块浸没在水中,由阿基米德原理可得,物体排开的水的体积即物块的体积为:
浮﹣43
V=V排1.0×10m;
�水
1.0�
==33=
��1.0×10𝑘/�×10�/𝑘
(3)物块密度为:ρ3×103kg/m3。
�0.3𝑘
−43
答:(1)物块的质量=m为�=0.13.k0g×;10�=
(2)物块的体积V为1.0×10﹣4m3;
(3)物块的密度ρ为3×103kg/m3。
10.(2021•安徽)在某星球表面,物体所受重力与质量的比值约为3.8N/kg,大气压约为760Pa。假设能
在该星球表面用水做托里拆利实验,如图所示,水的密度为1.0×103kg/m3,则经实验测出的h约为
m。
【答案】0.2
【解答】解:由p=ρgh得内外液面高度差:h0.2m。
�760𝑃
33
故答案为:0.2。=𝑘=1.0×10𝑘/�×3.8�/𝑘=
11.(2025•安徽二模)物理现象中有各种“吸”,但原理各不相同,下列各种“吸”及其对应的原理搭配
错误的是()
A.图甲中,用吸管吸饮料——大气压强将饮料压入嘴中
B.图乙中,抽油烟机吸油烟——流体的流速越大压强越小
C.图丙中,两个铅块磨平压紧上面铅块吸住下面铅块并可以吊起物体——分子间存在引力
D.图丁中,电磁起重机吸起废旧钢铁——磁场对通电导体有力的作用
【答案】D
【解答】解:A、用吸管吸饮料时,管内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下上升,利用了大
气压,故A正确;
B、抽油烟机“吸”油烟时,抽油烟机内空气流速大压强小,抽油烟机外空气流速小压强大,油烟在压强
差的作用下灰尘被“吸”入抽油烟机中的,故B正确;
C、图中两个底部光滑的铅柱紧压结合在一起说明分子间存在相互作用的引力,故C正确;
D、电磁起重机是利用电流的磁效应的原理工作的,故D错误。
故选:D。
12.(2025•安徽二模)如图所示是测量某种液体密度的实验示意图,关于该实验的误差分析,下列说法正
确的是()
A.若按照A﹣B﹣C的顺序进行实验,烧杯内液体有残留,则测算的密度值偏小
B.若按照C﹣B﹣A的顺序进行实验,测算的密度值偏大
C.若实验完毕后发现100g砝码被摔掉一小块,对质量的测量结果没有影响
D.若实验完毕后发现50g砝码被摔掉一小块,则测量的质量比实际值偏小
【答案】C
【解答】解:A、若按照A﹣B﹣C的顺序进行实验,因最后测量空烧杯的质量,故烧杯内液体有残留,对
测量没有影响,故测算的密度值准确,故A错误;
B、若按照C﹣B﹣A的顺序进行实验,因量筒内液体有残留,测量出的质量偏小,体积测量准确,由密度
公式可知,测算的密度偏小,故B错误;
C、若实验完毕后发现100g砝码被摔掉一小块,两次测量的结果都变大,而根据质量之差得出液体的质
量不变,对质量的测量结果没有影响,故C正确;
D、若实验完毕后发现50g砝码被摔掉一小块,则测量的杯子和水的质量比实际值偏大,空杯质量测量是
准确的,液体质量测量值偏大,由密度公式可知,密度测量值偏大,故D错误。
故选:C。
13.(2025•安徽二模)学习了浮力知识后,小聪制作了一个测量固体密度的“密度秤”,如图所示水面上
漂浮的是质量为100g、带有刻度的空桶,此时水面与空桶的10cm刻度线齐平,此时大杯内水深为25cm。
(水,g取10N/kg)
33
(1�)计=算1.0空×桶1的0底𝑘面/�积S;
(2)若在空桶内加入某物体后,此时大杯中水位为33cm;把物体从空桶中取出,放入大杯内的水中,
物体沉底且大杯中水深为30cm,请计算该物体的密度ρ物。
【答案】(1)计算空桶的底面积S为10﹣3m2;
33
(2)该物体的密度ρ物为1.6×10kg/m。
【解答】解:(1)水面上漂浮的是质量为100g、带有刻度的空桶,此时浮力等于重力;
33
根据阿基米德原理知,F浮=ρ水gV排=1.0×10kg/m×10N/kg×S×0.1m=0.1kg×10N/kg;
解得空桶的底面积S=10﹣3m2;
(2)在空桶内加入某物体后,此时大杯中水位为33cm;根据漂浮条件和阿基米德原理知:增大的重力
等于增大的浮力;
33
即G=F'浮=ρ水gV'排=1.0×10kg/m×10N/kg×S'×(0.33m﹣0.25m);
物体沉底且大杯中水深为30cm,故物体的体积V=S'×(0.3m﹣0.25m);
根据G=mg=ρVg=ρ×10N/kg×S'×(0.3m﹣0.25m);
解得ρ=1.6×103kg/m3。
答:(1)计算空桶的底面积S为10﹣3m2;
33
(2)该物体的密度ρ物为1.6×10kg/m。
14.(2025•蜀山区三模)如图所示,在远洋轮船的船舷上,都漆着若干条“吃水线”。这艘空载的货轮在
经过北大西洋与印度洋时的浮力F北大西洋F印度洋(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】=。
【解答】解:因为轮船漂浮,
所以F浮=G,
所以轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G,即F北大西洋=F印度洋。
故答案为:=。
15.(2025•蜀山区三模)小西同学利用弹簧测力计测物体A密度,实验过程是①将一实心物体悬挂在弹簧
测力计下方,示数如图甲所示;②将物体浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙。爱思考的小岳同学利用
该器材自制简易“浸没式液体密度计”,图乙对应的刻度标上相应液体密度值,继续操作;③将物体浸
没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。这样弹簧测力计标上对应的密度就可以改为液体密度
计了。则:
(1)物体A的密度为kg/m3;
(2)该液体密度计的分度值为kg/m3,“0”刻度处对应可标上kg/m3
的字样。
【答案】(1)2.8×103kg/m3;(2)0.2×103;2.8×103kg/m3。
【解答】解:(1)物体A的重力G=2.8N,由称重法可知F浮水=G﹣F水=2.8N﹣1.8N=1N,
浮水﹣43
物体A的体积等于排开水的体积排1×10m
�水
1�
�=�==33=
��1.0×10𝑘/�×10�/𝑘
所以物体A的密度2.8×103kg/m3;
��2.8�
��===−43=
(2)液体最大浮力时,�弹簧�测�力计1×的1示0数�F×液=100�,/�最�大浮力F浮=G﹣F液=2.8N﹣0N=2.8N,
浮
所以测量的最大液体的密度ρ2.8×103kg/m3,
�
2.8�
−4333
物体未侵入液体时,弹簧测力计=的𝑘示=数12×.180N,�对应×1的0�密/度𝑘为=0,即密度从0到最大密度2.8×kg/m对应
弹簧测力计的刻度为14个格,所以密度计的分度值为。
33
2.8×10𝑘/�33
33=0.2×10𝑘/�
“0”刻度处应对应能测量的液体的最大密度即2.8×10kg/m14。
故答案为:(1)2.8×103kg/m3;(2)0.2×103;2.8×103kg/m3。
16.(2025•包河区三模)图示为我国古人运送巨木的劳动情境示意图。人们通过横杆、支架、石块等,将
巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方。图示中支架下端垫有底面积较大的石块,该石块
的作用是:。
【答案】减小压强。
【解答】解:支架下端垫底面积较大的石块,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
故答案为:减小压强。
17.(2025•包河区三模)我国“三峡工程”是举世瞩目的水利工程。如图所示,当三峡大坝的蓄水位达到
33
175m时,水对大坝底部产生的压强为Pa。(ρ水=1.0×10kg/m)
【答案】1.75×106
【解答】解:水对大坝底部产生的压强为:
336
p=ρ水gh=1.0×10kg/m×10N/kg×175m=1.75×10Pa。
故答案为:1.75×106。
18.(2025•包河区三模)如图所示,将一物块系于已校零的弹簧测力计挂钩上,在空气中测力计示数为2.6N,
将该物块先后浸没水和未知液体中,测力计示数分别为1.8N和2.0N,分析计算可得未知液体密度
为。
【答案】0.75×103kg/m3。
【解答】解:由图甲可知,物体的重力为2.6N,由图乙可知,将其完全浸没在水中时,弹簧测力计示数
为1.8N,
由称重法可知物体浸没在水中时受到的浮力为
F浮=G﹣F示=2.6N﹣1.8N=0.8N;
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:0.8N=ρ水gV排;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图丙可知,物体浸没在未知液体中时,弹簧测力计示数为2.0N,则由称重法可知物体浸没在该液体中
时受到的浮力为
F浮′=G﹣F示′=2.6N﹣2.0N=0.6N;
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:0.6N=ρ液gV排;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
33
浸没时V排=V不变,联立①②解得ρ液=0.75ρ水=0.75×10kg/m。
故答案为:0.75×103kg/m3。
19.(2025•包河区三模)我国科学家自主研制的深海潜水器——“海斗一号”如图所示。该潜水器在马里
亚海沟科考时创造最大下潜深度10908m,填补了世界无人潜水器万米科考记录的空白。不考虑海水密度
和该潜水器体积的变化,“海斗一号”潜水器在海面下向下潜的过程中,下列说法正确的是()
A.浮力变小,压强不变
B.浮力不变,压强变大
C.浮力变大,压强变小
D.浮力与压强变化无法确定
【答案】B
【解答】解:潜水器浸没在海水里下潜的过程中,排开海水的体积不变,不考虑海水密度和该潜水器体
积的变化,根据F浮=ρ海水gV排可知,潜水器所受浮力不变;
潜水器浸没在海水里下潜的过程中,深度h增加,不考虑海水密度的变化,根据p=ρgh可知,潜水器
受到海水压强逐渐增大,故B正确。
故选:B。
20.(2025•包河区二模)“曹冲称象”是中国古代经典故事。如图所示,大象静立在木船里和船一起漂浮
在水面上,已知该空木船的质量为1000kg,此时木船所排开水的体积为5.25m3,则这只大象的质量为
t。水
33
(�=1.0×10𝑘/�)
【答案】4.25。
【解答】解:木船受到的浮力:
3334
F浮=ρ水gV排=1.0×10kg/m×10N/kg×5.25m=5.25×10N;
4
因为船漂浮,所以船和对象的总重力:G=F浮=5.25×10N;
船和对象的总质量:
m5.25×103kg;
4
�5.25×10�
这=只�大=象的10质�/量𝑘为:=
33
m大象=m﹣m船=5.25×10kg﹣1000kg=4.25×10kg=4.25t。
故答案为:4.25。
21.(2025•包河区二模)构建“理想模型”是初中阶段我们学到的一种物理方法,在探究液体内某一深度
的压强大小时,可以构建一个“液柱”模型。如图甲所示,一个圆柱形容器置于水平桌面上,其内盛有
密度为ρ液的液体,从液体表面向下截取一段“液柱”,设该“液柱”的深度为h,“液柱”的底面积为
S。请你解答下列问题:
(1)如图甲所示,利用所学的相关物理知识推导出液体内部的压强计算公式(写出推导过程)。
(2)如图乙所示,圆柱形容器置于水平桌面上,若其中所盛液体的质量为m1,该容器的质量为m2,不考
虑容器壁的厚度。求圆柱形容器内所盛液体对其底部的压强p1和圆柱体对水平桌面的压强p2之比(用题
中给定的物理量符号表示)。
(3)为探究液体内部压强的特点,人们制造了U形管液体压强计,并在U形管液体内注入适量蓝色液体
33
(ρ蓝液体=1.0×10kg/m)。如图丙所示,若将压强计金属盒插入某未知液体中深度为15cm处,发现U
形管左右两侧液面高度左为12cm。请根据U形管压强计工作原理及相关物理知识,求未知液体的密度大
小。
【答案】(1)则液柱的体积:V=Sh;
液柱的质量:m=ρV=ρSh;
液柱对平面的压力等于液柱的重力,即:F=G=mg=ρgSh;
ℎ
平面受到的压强:pρgh;。
��𝑘
===
(2)圆柱形容器内所盛�液体�对其底部的压强p1和圆柱体对水平桌面的压强p2之比为。
�1
33
(3)未知液体的密度大小是0.8×10kg/m。�1+�2
【解答】解:(1)由题可知,某一平面在静止液面下的深度为h,平面的面积为S;
则液柱的体积:V=Sh;
液柱的质量:m=ρV=ρSh;
液柱对平面的压力等于液柱的重力,即:F=G=mg=ρgSh;
ℎ
平面受到的压强:pρgh;
��𝑘
===
(2)液体对其底部的压�强p1�;
���1�
===
根据压力等于总重力,即F2=m1�g+m2�g,�
圆柱体对水平桌面的压强p2;
�2�1�+�2�
==
p1:p2:�;�
�1��1�+�2��1
==
(3)探头�处的压强�等于U形�管1液+�面2高度差产生的压强,根据p=ρgh有:
U形管中所受到的压强:p=ρ蓝液体gh=ρ液×gh';
3333
代入数据有:1.0×10kg/m×10N/kg×0.12m=ρ液×10N/kg×0.15m,解得ρ液=0.8×10kg/m。
答:(1)则液柱的体积:V=Sh;
液柱的质量:m=ρV=ρSh;
液柱对平面的压力等于液柱的重力,即:F=G=mg=ρgSh;
ℎ
平面受到的压强:pρgh;。
��𝑘
===
(2)圆柱形容器内所盛�液体�对其底部的压强p1和圆柱体对水平桌面的压强p2之比为。
�1
33
(3)未知液体的密度大小是0.8×10kg/m。�1+�2
22.(2025•南陵县模拟)同学们,你见过这种会转动的石球吗?如图所示,喷水时,“泉水”中央硕大的
石球居然能不停地翻滚,这是怎么回事呢?若仔细观察,你就会发现石球两侧的水流速度和水流量不同,
左侧水流慢,右侧水流快,使石球能不停地转动,其转动的原理是:。
【答案】石球左侧水的流速慢、压强大,右侧水的流速快、压强小,所以左侧的压强大于右侧水的压强,
从而产生一个压力差,使得水球转动。
【解答】解:据流体压强和流速的关系可知,石球左侧水的流速慢、压强大,右侧水的流速快、压强小,
所以左侧的压强大于右侧水的压强,从而产生一个压力差,使得水球转动。
故答案为:石球左侧水的流速慢、压强大,右侧水的流速快、压强小,所以左侧的压强大于右侧水的压
强,从而产生一个压力差,使得水球转动。
23.(2025•南陵县模拟)用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和注射器等,制作如图所示的潜
水艇模型(不计进排气管的体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉,下列说法正确的是()
A.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
B.向内推注射器活塞,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇上浮
D.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
【答案】A
【解答】解:A.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加,使模型重力大于
浮力,模型下沉,当模型下沉到更深处时,再使瓶内的水减少,使模型重力等于浮力,模型悬浮,故A
符合题意;
B.向内推注射器活塞,瓶内气体体积减小,压强变大,试管内的水将变少,模型的重力减小,浮力不变,
浮力大于重力,模型将上浮,故B不符合题意;
C.向外拉注射器活塞,瓶内气体体积增大,压强变小,小于外界大气压,水被压入试管中,模型重力变
大,浮力不变,重力大于浮力,模型下沉,故C不符合题意;
D.当模型漂浮在水面时,它受到的浮力与重力相等,故D不符合题意。
故选:A。
24.(2025•南陵县模拟)小明发现木块在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小可能与
浸在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成下面实验。
(1)实验思路:选取体积相同、不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力
的大小,并进行比较。
(2)实验过程:按照实验思路依次进行如图甲、乙所示的操作,甲图中物体A浸没在水中所受浮力的大
小为FA,乙图中物体B浸没在水中所受浮力的大小为FB,则由实验数据可知:FAFB(选填“>”
“=”或“<”)。
(3)实验结论:分析实验数据,可得出初步的结论为:。
【答案】(1)密度(或质量);(2)=;(3)浮力的大小与浸没在液体中的物体密度无关。
【解答】解:(1)小明猜想浮力大小与物体密度有关,因此应选择密度不同的物体进行浮力的测量和比
较。
(2)根据受力平衡,A所受的浮力应该等于其重力与拉力之差,即浮力为3N﹣1.8N=1.2N
由乙图知道,测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N,即物体B在水中受到的拉力为2.8N,再利用重力
与浮力之差算浮力,大小为4N﹣2.8N=1.2N
(3)根据(2)的分析,两个密度不同的物体浸没状态下所受浮力相等,故浮力的大小与浸没在液体中
的物体密度无关。
故答案为:(1)密度(或质量);(2)=;(3)浮力的大小与浸没在液体中的物体密度无关。
25.(2025•太和县一模)我国某智能矿砂船的最大载货量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工
作人员通常通过读取货船没入海水中的深度来测量其载货量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃
杯(厚度忽略不计)制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm2,重为
33
2N,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为6cm。ρ水=1.0×10kg/m,g取
10N/kg。
(1)求玻璃杯底面所受水的压强;
(2)求铁块所受的重力;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止
时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度。
【答案】(1)玻璃杯底面所受水的压强是600Pa;
(2)铁块所受的重力2.8N;
(3)待测液体的密度是1.25×103kg/m3。
【解答】解:(1)静止时玻璃杯浸入水中的深度为6cm,
压强:p水ℎ;
33−2
(2)由图=甲�可�知,=装1.有0×铁1块0的�玻�/璃�杯×在1水0�中/�处�于×漂6×浮1状0态�,玻=璃60杯0�上�表面受到水的压力为零,则由压力
差法F浮=F向上﹣F向下可知,玻璃杯受到水的浮力:浮向上;
−42
根据物体的浮沉条件可知,漂浮在水面的玻璃杯受到�的浮=力�等于=玻�璃�=杯6和0铁0�块�受×8到0的×总10重力�,=则4铁.8块�所
受的重力:
G铁=G浮﹣G标=G浮﹣G杯=4.8N﹣2N=2.8N;
(3)将空玻璃杯放入待测液体中,空玻璃杯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时玻璃杯受到的
浮力:F浮'=G杯=2N;
此时玻璃杯排开待测液体的体积:推′ℎ′;
−42−2−43
�=�=80×10�×2×10�=1.6×10�
浮
由阿基米德原理可知,待测液体的密度:液。
�排
2�33
�==−43=1.25×10𝑘/�
��10�/𝑘×1.6×10�
答:(1)玻璃杯底面所受水的压强是600Pa;
(2)铁块所受的重力2.8N;
(3)待测液体的密度是1.25×103kg/m3。
26.(2025•瑶海区三模)目前,人类发现海水最深处的鱼是狮子鱼,若一条成年狮子鱼身体表面0.1m2面
积上所受的海水压力为8×106N,则该狮子鱼在海水中所处深度为m。(海水的密度为1.0
×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】8×103
【解答】解:该狮子鱼所受的海水的压强为:
p8×107Pa,
6
�8×10�
==2=
该狮�子鱼0在.1海�水中所处深度为:
h8×103m。
海水7
�8×10𝑃
==333=
故答�案为�:81×.01×01。0𝑘/�×10�/𝑘
27.(2025•瑶海区三模)小明用铝合金制作一个金属盒。刚放入水中时,金属盒漂浮在水面上,如图甲;
一段时间后,金属盒底部渗漏进入一些水,但仍漂浮在水面上,如图乙;最后金属盒充满水沉底,如图
丙。已知金属盒的质量为m,铝合金的密度为ρ,g为已知量。
(1)求图甲中金属盒受到的浮力;
(2)请推理说明:图乙和图甲中的水面高度相同;
33
(3)若m=300g,ρ=3.0×10kg/m,水,g取10N/kg,求图丙中金属盒受到的支
33
持力。�=1.0×10𝑘/�
【答案】(1)图甲中金属盒受到的浮力是mg;
(2)见解答;
(3)图丙中金属盒受到的支持力是2N。
【解答】解:(1)甲图中金属盒漂浮,根据漂浮时浮力等于重力,故F浮=G=mg;
(2)图乙中,设进入金属盒中水的体积为V水,则金属盒增大的重力ΔG=ρ水gV水
金属盒增大的浮力ΔF浮=ρ水gΔV排;根据漂浮时浮力等于重力
故增大的浮力等于增大的重力,即ΔF浮=ΔG=ρ水gΔV排=ρ水gV水,ΔV排=V水,即增大的排开液体的
体积与进入的水体积相等,所以题图乙和题图甲中的水面高度相同;
(3)题图丙中金属盒沉底后受到重力、浮力和支持力的作用,根据力的平衡可知,金属盒受到的支持力
33
F=G﹣F浮=mg﹣ρ水g0.3kg×10N/kg﹣1.0×10kg/m×10N/kg2N。
�0.3𝑘
=×33=
答:(1)图甲中金属盒�受到的浮力是mg;3.0×10𝑘/�
(2)见解答;
(3)图丙中金属盒受到的支持力是2N。
28.(2025•合肥三模)我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,在一次科考行动中创造了浮空艇大气科
学观测的世界纪录。浮空艇的结构如图甲所示,浮空艇有两个气囊:一个是主气囊,还有一个小的副气
囊。某次基地实验时,用缆绳将浮空艇系在一辆静止的锚泊车上,如图乙所示。已知该浮空艇总质量约
2600kg,升空前体积达9000m3,基地的空气密度约为0.8kg/m3,锚泊车静止时所受的重力是缆绳拉力的
三倍,其与水平地面的总接触面积为0.5m2。求:(g取10N/kg)
(1)浮空艇受到浮力;
(2)锚泊车对水平地面的压强;
(3)请你解释悬浮在空中的浮空艇排出副气囊中的空气能实现浮空艇的上升还是下降?简要解释原因。
【答案】(1)浮空艇受到浮力是7.2×104N;
(2)锚泊车对水平地面的压强是1.84×105Pa;
(3)由于相同条件下气囊内气体密度比空气小得多,当用气囊内气体排出下层的部分空气时,浮空艇的
重力减小,而浮空艇的体积可认为不变,根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力不变,则此时浮空
艇受到的浮力大于自身的重力,根据物体的浮沉条件可知,浮空艇将上升。
334
【解答】解:(1)浮空艇受到的浮力大小为:F浮=ρ气gV排=0.8kg/m×10N/kg×9000m=7.2×10N;
(2)浮空艇受到的重力为:G=mg=2600kg×10N/kg=2.6×104N;
444
绳子的拉力T=F浮﹣G=7.2×10N﹣2.6×10N=4.6×10N;
车对面的压力F=G﹣T=3T﹣T=2T=2×4.6×104N=9.2×104N;
压强p1.84×105Pa;
4
�9.2×10�
==2=
(3)由于�相同条0.5件�下气囊内气体密度比空气小得多,当用气囊内气体排出下层的部分空气时,浮空艇的
重力减小,而浮空艇的体积可认为不变,根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力不变,则此时浮空
艇受到的浮力大于自身的重力,根据物体的浮沉条件可知,浮空艇将上升。
答:(1)浮空艇受到浮力是7.2×104N;
(2)锚泊车对水平地面的压强是1.84×105Pa;
(3)由于相同条件下气囊内气体密度比空气小得多,当用气囊内气体排出下层的部分空气时,浮空艇的
重力减小,而浮空艇的体积可认为不变,根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力不变,则此时浮空
艇受到的浮力大于自身的重力,根据物体的浮沉条件可知,浮空艇将上升。
29.(2025•合肥模拟)吃水深度是指船舶在水下部分的最深长度,中国海军福建号航空母舰满载时的吃水
深度约为13m,则在该深度下受到的海水压强是Pa。(海水密度为1.03×103kg/m3)
【答案】1.339×105
【解答】解:该深度下航空母舰受到的海水压强为:
335
p=ρ海水gh=1.03×10kg/m×10N/kg×13m=1.339×10Pa。
故答案为:1.339×105。
30.(2025•合肥模拟)我国已建成领先世界的JF﹣22超高速风洞,如图所示,飞机模型固定在支架上,
高压气体以极高速度从左向右吹过模型。下列说法正确的是()
A.以气流为参照物,飞机模型是运动的
B.气流经过飞机模型上表面时流速较小,气流压强较大
C.模型受到支架的支持力和模型的重力是一对平衡力
D.模型受到气流的升力和模型的重力是一对平衡力
【答案】A
【解答】解:A、以气流为参照
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