高考浮力分析试题及详尽答案

高考浮力分析试题及详尽答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。请将正确选项对应的字母填写在答题卡上。多选、错选、漏选均不得分。）1.将一个实心物体缓慢放入足够深的盛有水的容器中，物体最终漂浮在水面上。在此过程中，下列说法正确的是（）A.物体受到的浮力逐渐增大B.物体排开水的体积逐渐增大C.物体重力大于浮力D.物体重力等于浮力2.下列关于浮力的说法，正确的是（）A.浮力的大小总是等于物体所受的重力B.浮力的方向总是竖直向上的C.浮力是由于液体（或气体）对物体向上和向下的压力差产生的D.浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关3.一个密度为ρ_木的木块，体积为V_木，将其放入密度为ρ_水的水中。木块静止时，下列说法正确的是（）A.若ρ_木>ρ_水，木块将下沉到水底B.若ρ_木=ρ_水，木块将悬浮在水中任意深度C.若ρ_木<ρ_水，木块将漂浮在水面上，且静止时排开水的体积V_排小于V_木D.若ρ_木<ρ_水，木块将漂浮在水面上，且静止时受到的浮力等于其重力4.一个实心金属球在水中下落，忽略空气阻力。在金属球完全没入水中之前的下落过程中，关于金属球受到的浮力和重力的关系，下列说法正确的是（）A.浮力大于重力，金属球加速下沉B.浮力小于重力，金属球加速下沉C.浮力等于重力，金属球做匀速下沉D.浮力始终大于重力，因为金属球密度大于水5.质量相等的木球和铁球（木球密度小于水，铁球密度大于水），将它们同时轻轻放入足够深的水中，静止后，关于它们受到的浮力大小关系，下列说法正确的是（）A.木球受到的浮力大于铁球受到的浮力B.木球受到的浮力小于铁球受到的浮力C.木球受到的浮力等于铁球受到的浮力D.无法判断它们受到的浮力大小关系6.一个密度为ρ_物的小球，体积为V_物，放入密度为ρ_液的水中。静止时，小球有部分体积露出水面。下列关于小球受到的浮力F_浮、小球重力G_物以及排开水的体积V_排的表达式中，正确的是（）A.F_浮=ρ_物*g*V_物B.F_浮=ρ_液*g*V_排C.F_浮=G_物D.V_排=V_物7.一个密度为ρ_木的木块，用细线拴着一个密度为ρ_铁的铁块，共同浸没在水中。静止时，木块有部分体积露出水面，铁块完全浸没在水中。不计细线的质量，下列说法正确的是（）A.木块受到的浮力小于铁块受到的浮力B.铁块受到的浮力等于木块受到的浮力C.细线对铁块的拉力不为零D.系统受到的总浮力等于木块和铁块的总重力8.将一个实心物体放入密度为ρ_1的液体中，静止时漂浮，此时物体排开液体的体积为V_排1；再将该物体放入密度为ρ_2的另一种液体中，静止时也漂浮，此时物体排开液体的体积为V_排2。下列关系正确的是（）A.若ρ_1>ρ_2，则V_排1>V_排2B.若ρ_1>ρ_2，则V_排1<V_排2C.无论ρ_1、ρ_2大小关系如何，V_排1一定等于V_排2D.物体在ρ_1液体中受到的浮力一定大于在ρ_2液体中受到的浮力9.一个质量为m的实心物体，体积为V，放入足够深的盛有某种液体的容器中。物体静止时漂浮在液面上。下列关于液体密度ρ_液的表达式，正确的是（）A.ρ_液=m/VB.ρ_液=(m/V)*(ρ_物/ρ_液)C.ρ_液=m/(g*V)D.ρ_液=m/(ρ_物*V)10.一个密度为ρ_木的木块，体积为V_木，放入密度为ρ_水的水中。现将一个密度为ρ_石、体积为V_石的小石块（假设石块能完全被木块吸附并一起漂浮）粘在木块的下表面。静止时，木块和石块整体漂浮在水面上。下列关于木块下表面受到水的压力F_压的表达式中，正确的是（）A.F_压=ρ_水*g*V_木B.F_压=ρ_水*g*(V_木+V_石)C.F_压=ρ_水*g*V_排'（V_排'是木块和石块整体排开水的体积）D.F_压=G_木+G_石二、多选题（本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。请将正确选项对应的字母填写在答题卡上。多选、错选、漏选均不得分。）11.关于物体漂浮、悬浮和下沉的条件，下列说法正确的有（）A.漂浮时，物体一定有向上的浮力，有向下的重力B.悬浮时，物体受到的浮力一定等于其重力C.下沉时，物体受到的浮力一定小于其重力D.物体最终能否漂浮、悬浮或下沉，取决于物体的密度与所处液体密度的关系12.一个实心物体先后放入甲、乙两种不同的液体中，均漂浮在液面上。若物体在甲液体中浸入的体积为V_排甲，在乙液体中浸入的体积为V_排乙，且V_排甲>V_排乙。下列说法正确的有（）A.甲液体的密度一定大于乙液体的密度B.物体在甲液体中受到的浮力一定大于在乙液体中受到的浮力C.物体在甲液体中受到的浮力一定等于在乙液体中受到的浮力D.物体在甲液体中受到的浮力与在乙液体中受到的浮力的比值，等于乙液体密度与甲液体密度的比值13.一个实心物体挂在弹簧测力计下，静止时示数为G。现将该物体缓慢浸没在足够深的水中，直到完全没入水中（水未溢出）。下列说法正确的有（）A.物体受到的浮力在逐渐增大B.弹簧测力计的示数在逐渐减小C.物体受到的总重力不变D.物体减少的重力等于它所受的浮力14.一个密度为ρ_木的木块，体积为V_木，用细线悬挂，浸没在密度为ρ_水的水中。已知ρ_木<ρ_水，忽略细线的质量和水的粘滞阻力，现将细线剪断。下列说法正确的有（）A.木块在剪断细线后立即开始向上加速运动B.木块在上升过程中受到的浮力逐渐减小C.木块最终将漂浮在水面上D.木块从剪断细线到最终漂浮的过程中，受到的总冲量不为零15.下列关于阿基米德原理（F_浮=ρ_液*g*V_排）及其应用的描述，正确的有（）A.阿基米德原理适用于计算浸在液体中的物体受到的浮力，也适用于计算浸在气体中的物体受到的浮力B.物体受到的浮力大小取决于液体的密度和物体排开液体的体积，与物体本身的密度、形状、体积（自身体积）无关C.用阿基米德原理解释浮力产生的原因时，认为浮力是液体（或气体）对物体向上和向下的压力差D.在应用阿基米德原理解题时，V_排总是指物体浸入液体（或气体）部分的体积三、计算题（本题共3小题，共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）16.（10分）一个密度为0.6×10³kg/m³、体积为2×10⁻³m³的木块，轻轻放入足够深的水中。求：（1）木块静止时受到的浮力；（2）木块静止时排开水的体积；（3）木块露出水面的体积。（水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，取g=10N/kg）17.（10分）一个实心金属球，质量为78g，体积为10cm³。将其缓慢放入足够深的酒精中（酒精密度ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）。求：（1）金属球在酒精中受到的浮力；（2）金属球在酒精中静止时是漂浮、悬浮还是下沉？（3）若金属球下沉，它完全没入酒精后，其底部受到酒精的压强是多少？（取g=10N/kg）18.（10分）一个质量为5kg、密度为0.5×10³kg/m³的实心物体，体积为2×10⁻³m³。用细线将其缓慢浸没在足够深的盛有水的容器中，然后松开细线。不计细线的质量和水的粘滞阻力，取g=10N/kg，水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³。求：（1）物体在水中下沉过程中受到的最大浮力；（2）物体最终漂浮在水面上时，露出水面的体积是多少？试卷答案一、选择题1.D解析：物体漂浮在水面上时，受力平衡，竖直方向上重力和浮力大小相等。2.BCD解析：浮力的方向总是竖直向上的；浮力的大小由阿基米德原理F_浮=ρ_液*g*V_排决定，与液体密度和排开体积有关；浮力产生的原因是液体（或气体）对物体向上和向下的压力差。3.CD解析：ρ_木<ρ_水，木块将漂浮；漂浮时F_浮=G_木，且V_排<V_木。4.A解析：金属球密度大于水，在水中下沉。在完全没入之前，浮力小于重力（F_浮<G_球），合力向下，做加速下沉运动。5.A解析：质量相等，铁球密度大于木球，则铁球体积小于木球体积（V_铁<V_木）。放入水中，铁球完全浸没，木球漂浮。根据F_浮=G，木球排开水的体积V_排木=V_木。铁球排开水的体积V_排铁=V_铁。因为V_木>V_铁，所以V_排木>V_排铁。根据F_浮=ρ_液*g*V_排，木球受到的浮力大于铁球受到的浮力。6.BC解析：小球漂浮，F_浮=G_物；根据阿基米德原理，F_浮=ρ_液*g*V_排；物体体积等于排开液体体积加上露出液体体积，但漂浮时V_排≠V_物。7.AD解析：系统（木块+铁块）漂浮，总浮力F_总=G_总。木块漂浮，F_木=G_木。铁块完全浸没，F_铁=ρ_水*g*V_石。F_总=F_木+F_铁=G_木+ρ_水*g*V_石。因为ρ_水*g*V_石>0，所以F_总>G_木，即F_木<F_总-G_木=F_铁。细线拉力T=G_铁-F_铁。因为F_铁<G_铁，所以T>0。木块下表面受到水的压力F_压=F_总-F_木=G_总-G_木=G_铁。铁块受到的浮力F_铁=G_铁。8.AB解析：物体在两种液体中均漂浮，F_浮=G_物，浮力相等。根据F_浮=ρ_液*g*V_排，ρ_液与V_排成反比。因为V_排甲>V_排乙，所以ρ_甲<ρ_乙。因为F_甲=F_乙，ρ_甲<ρ_乙，所以V_排甲<V_排乙。9.D解析：物体漂浮，F_浮=G_物。根据F_浮=ρ_液*g*V_排，G_物=m*g。联立可得ρ_液=m/(ρ_物*V)。10.CD解析：木块和石块整体漂浮，F_总=G_木+G_石。整体受到的浮力F_总=ρ_水*g*V_排'。木块下表面受到水的压力F_压=F_总-G_木=G_石+G_木=G_总。二、多选题11.BCD解析：漂浮和悬浮时物体都处于平衡状态，合力为零，所以浮力等于重力。下沉时物体加速下落，合力向下，所以浮力小于重力。物体能否漂浮、悬浮或下沉，取决于其平均密度与液体密度的关系（ρ_物vsρ_液）。12.AC解析：物体在甲、乙液体中均漂浮，F_甲=G，F_乙=G。所以F_甲=F_乙。根据F_浮=ρ_液*g*V_排，因为F_甲=F_乙，g相同，所以ρ_甲*V_排甲=ρ_乙*V_排乙。因为V_排甲>V_排乙，所以ρ_甲<ρ_乙。13.ABCD解析：物体缓慢浸没，排开水的体积V_排逐渐增大。根据F_浮=ρ_液*g*V_排，浮力F_浮逐渐增大。物体受重力G和浮力F_浮，弹簧测力计示数F_弹=G-F_浮。随着F_浮增大，F_弹逐渐减小。物体总重力G不变。根据力学第二定律或动量定理，物体加速度不为零，受到的合外力（重力与浮力的差）不为零，因此减少的重力（合力做功产生的变化）等于它所受的浮力（水对物体做的正功）。14.ACD解析：剪断细线瞬间，物体受重力、浮力，合力向上，开始向上加速。上升过程中，排开水的体积V_排减小，根据F_浮=ρ_水*g*V_排，浮力F_浮逐渐减小。最终木块漂浮，受重力、浮力，合力为零，速度达到最大。从剪断到漂浮，物体向上运动，重力做负功，浮力做正功，总功不为零，根据动能定理，末动能不为零，初动能为零，所以受到的总冲量不为零（或根据动量定理，合力冲量等于动量变化，不为零）。15.ABD解析：阿基米德原理适用于液体和气体。F_浮=ρ_液*g*V_排，与物体自身性质无关，只与液体性质和排开体积有关。浮力是上下压力差产生的。V_排是物体浸入液体（或气体）部分的体积，即排开液体的体积。三、计算题16.解析：木块漂浮，F_浮=G_木。G_木=ρ_木*g*V_木。(1)F_浮=0.6×10³kg/m³×10N/kg×2×10⁻³m³=12N。(2)根据阿基米德原理F_浮=ρ_水*g*V_排，V_排=F_浮/(ρ_水*g)=12N/(1.0×10³kg/m³×10N/kg)=1.2×10⁻³m³。(3)V_露=V_木-V_排=2×10⁻³m³-1.2×10⁻³m³=0.8×10⁻³m³。答案：（1）12N；（2）1.2×10⁻³m³；（3）0.8×10⁻³m³。17.解析：金属球密度ρ_球=m/V=78g/10cm³=7.8g/cm³=7.8×10³kg/m³。ρ_球>ρ_酒精，金属球在酒精中下沉，最终静止在酒精底部，此时F_浮=ρ_酒精*g*V_球。金属球底部受到酒精压强p=F_底/S。由于金属球完全浸没，底部受到的净压力F_底=F_浮-F_顶=ρ_酒精*g*V_球-ρ_酒精*g*V_顶。但V_顶=0，所以F_底=F_浮。设金属球体积为V，则F_底=F_浮=ρ_酒精*g*V。金属球底部面积S=π*(V/(4/3*π))^(1/3)=3^(1/3)*(V/π)^(1/3)。p=F_底/S=[ρ_酒精*g*V]/[3^(1/3)*(V/π)^(1/3)]。但更简单的理解是，完全浸没在液体底部受到的压强只与液体密度、重力加速度以及物体底部所处的深度有关。对于完全浸没的物体，其底部深度h=V。p=ρ_酒精*g*h=ρ_酒精*g*V。(1)F_浮=ρ_酒精*g*V_球=0.8×10³kg/m³×10N/kg×10×10⁻⁶m³=0.08N。(2)ρ_球>ρ_酒精，下沉。(3)p=ρ_酒精*g*V=0.8×10³kg/m³×10