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2020-2021厦门中考物理浮力类问题-经典压轴题

一、初中物理浮力类问题1.如图所示,甲容器内只有水,乙容器内有冰块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,三个相同的容器内水面高度相同.则下列说法正确的是A .冰块的密度大于球的密度B .若向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力变小C .水对三个容器底的压力不同D .三个容器中,甲容器对水平桌面的压力最小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A .冰块漂浮在乙容器中,ρρ水冰块<,小球悬浮在丙容器中,ρρ=小球水,所以ρρ小球冰块<故A 错误;B .小球悬浮在丙容器中,ρρ=小球水,如果向丙容器中加入酒精,则液体密度减小,由浮排F gV ρ=可知,物块受到的浮力变小,小球将下沉,故B 正确;C .由题意可知,水的密度ρ与深度h 都相同,由液体压强公式:p gh ρ=可 知,p p p ==甲乙丙,由Fp S=可知,水对容器底的压力:F pS =,由于压强与容器底面积都相同,则水对容器底的压力:F F F ==甲乙丙,故C错误;D.在乙容器中,根据作用力和反作用力,容器(包括水和玻璃杯)施加给冰块一个竖直向上的浮力即F浮,冰块会反过来施加给容器(包括水和玻璃杯)一个竖直向下的压力即F,而压=F F压浮这个压力会通过容器传导给桌面.冰块因为漂浮,所以==F G G.浮排冰块所以,甲容器对于桌面的压力=+F G G,甲水杯乙容器对桌面的压力='++='++F G G G G G G,乙水排杯水杯冰块因为='+='+G G G G G,水水排水冰块因此,甲容器对于桌面的压力等于乙容器对桌面的压力;同理丙容器对于桌面的压力等于甲容器对桌面的压力,故D错误.2.小雪和小雨姊妹两个随家长去饭店吃饭时,在水平桌面上有完全相同的甲、乙两个圆柱形玻璃杯,其家长根据小雪和小雨的个人爱好分别倒入质量相同的雪碧和桃汁(如图甲、乙),姊妹两个又将果盘内的两个小柑橘分别投入雪碧和桃汁中(假设两个柑橘完全相同),静止时如图丙、丁所示,小雪和小雨对此现象展开讨论得到如下结论,其中正确的是()①甲、乙两种情况时,甲玻璃杯底受到雪碧的压强大②丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中桃汁内的柑橘受到的浮力大③丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中桃汁对玻璃杯底的压强大④丙、丁两种情况时,丙玻璃杯对桌面的压强大A.只有②③正确B.只有②④正确C.只有①②正确D.只有③④正确【答案】A【解析】【详解】①甲、乙两种情况时,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,对容器底部的压力相同,甲、乙两个圆柱形玻璃杯完全相同,则内底面积相同,由Fp S=可知甲玻璃杯底受到雪碧的压强等于乙玻璃杯底受到的桃汁的压强,①错误;②丙中柑橘沉底,浮力小于重力,丁中柑橘漂浮,浮力等于重力,两个柑橘完全相同,则重力相等,所以丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中柑橘受到的浮力大,②正确;③丁玻璃杯中柑橘受到的浮力大,根据相互作用可知,柑橘对丁容器底部的压力大,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,对容器底部的压力相同,所以丙、丁两种情况时,丁玻璃杯底受到的压力大,根据Fp S=知,丁玻璃杯中桃汁对玻璃杯底的压强大,③正确;④容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和柑橘的重力之和,两个柑橘完全相同,则重力相等,甲、乙两个圆柱形玻璃杯完全相同,则重力相同,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,所以丙、丁玻璃杯对桌面的压力相等,甲、乙两个圆柱形玻璃杯完全相同,则外底面积相同,根据Fp S=知,丙、丁两种情况时,丙、丁玻璃杯对桌面的压强相等,④错误; 故选A 。

3.如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m ,用时3 s ,工人的拉力为50 N ,工人质量为50kg (物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v 1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知1243ηη=∶∶(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g 取10 N/kg ) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮,工人对地面的压力为F 2.则( )A .v 1=1 m/sB .η1=62.5%。

C .F 2 =525 ND .F 浮=120 N【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A .物体下降速度为3m=1m/s 3sh v t == 因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为441m/s 4m/s v v ==⨯=1物故A 不符合题意;B .已知物体下降的距离为3 m ,因为有4段绳子,所以绳子运动距离443m 12m s h ==⨯=放绳子的做的有用功160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用放绳子的做的总功50N 12m 600J W Fs ==⨯=总滑轮组的效率1480J100%100%80%600JW W η=⨯=⨯=有用总 故B 不符合题意;CD .物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由(1)F G G n =+动可得,动滑轮重力 4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为213380%60%44ηη==⨯=物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率260%40NW F h F W F h G h F η'===='++有用拉物拉物总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ;物体的重力为160N ,根据公式可得==160N-60N=100N F G F -浮拉物故D 不符合题意;完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得4F F G =+绳拉物动则人对绳子的拉力1160N 40N)25N 44()(F F G =+=+=绳拉物动因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N ;人的重力为50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力500N+25N=525N F G F =+=人绳支因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N ,故C 符合题意。

故选C 。

4.将体积相同的A 、B 两个小球分别放入甲、乙两种液体中,静止时A 球漂浮,B 球沉底,若两球所受浮力的大小关系为A B F F >,则不能得到的结论是( )A .B ρρ<乙 B .A B ρρ>C .ρρ甲乙>D .A ρρ<甲【答案】B 【解析】 【详解】根据物体的沉浮条件,由图甲知,A 球小漂浮在甲液体中,则A ρρ<甲故D 不符合题意,由乙图知,B 球在乙液体中沉底,则B 乙ρρ>故A 不符合题意;已知A B F F >即甲乙A 排B 排gV gV ρρ>已知A B V V =A 球漂浮,B 球沉底,则V V <A 排B 排所以ρρ甲乙>故C 不符合题意;因A ρρ<甲,B 乙ρρ>且ρρ甲乙>由上述关系不能得出A B ρρ>故B 符合题意。

故选B 。

5.将一底面积为20.01m 的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则下列说法不正确的是()A.木块所受到的最大浮力为15N B.木块重力为9NC.细线对木块的最大拉力为6N D.木块刚刚漂浮时其底部受到水的压强为1500Pa【答案】D【解析】【详解】A.根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm;所以木块的高度:L=9cm+(22cm-16cm)=15cm=0.15m;则木块的体积:V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10-3m3,木块全部淹没时受到的浮力最大为:F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m3=15N,故A正确,不符合题意;BD.由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,此时木块的重力等于木块受到的浮力,也等于下表面受到水的压力,G=F浮=F下表面=p下表面S=900Pa×0.01m2=9N,故B正确,不符合题意,D错误,符合题意;C.直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:F拉=F浮-G=15N-9N=6N,故C正确,不符合题意;故选D。

6.水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯,装满不同密度的液体。

现将小球A分别放入两溢水杯中,小球静止时的情景和溢出的液体如图所示,从甲杯中溢出的液体所受重力为G甲 =0.9N,从乙杯中溢出的液体所受重力为G乙=0.8N,小球在甲杯中所受的浮力为F甲,在乙杯中所受的浮力为F 乙。

则下列说法中正确的是( )A .因为A 在乙杯中排开的液体体积较大,所以有F 乙>F 甲B .A 的重力为0.9N ,它在乙杯中受到浮力为0.8NC .液体对甲杯底的压强等于液体对乙杯底的压强D .甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AB .由阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力,G 甲>G 乙,因此F 甲> F 乙,又因为甲中A 漂浮,浮力等于重力为0.9N ,乙中浮力等于排开液体的重力为0.8N ,故A 错误,B 正确;C .由图像可知甲中A 漂浮,A ρρ甲>,乙中A 沉底,A ρρ乙<,因此ρρ甲乙>,由p gh ρ=可知深度相同时,液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强,故C 错误;D .甲杯对桌面的压力为A =F G G G ++甲杯液甲乙杯对桌面的压力A =F G G G ++乙杯液乙由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,同时甲的密度大于乙的密度,由G mg Vg ρ==可知G G 液甲液乙>因此可得F F 甲乙>故D 错误。

故选B 。

7.如图所示,两个相同的圆柱形容器被分别盛有甲、乙两种不同液体,液体对容器底部的压强分别为 p 甲、p 乙,现将两个体积相同的同样材质小球分别浸入这两种液体中,小球在图示位置静止,此时两液面刚好齐平,液体对容器底部压力的变化量分别为ΔF 甲、ΔF 乙,下列关系式正确的是( )A .p 甲>p 乙,ΔF 甲>ΔF 乙B .p 甲>p 乙,ΔF 甲=ΔF 乙C .p 甲<p 乙,ΔF 甲<ΔF 乙D .p 甲<p 乙,ΔF 甲=ΔF 乙【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】将两个体积相同的材质相同的小球分别浸入这两种液体中,由图可知,甲中小球漂浮,则ρ甲>ρ球乙中小球悬浮,则ρ乙=ρ球故ρ甲>ρ乙由图可知V 排甲<V 排乙因为放入小球后液面相平,同时可知放入小球前液体的深度h 甲>h 乙所以,根据p =ρgh 可知p 甲>p 乙两个体积相同的同样材质的小球,由m =ρV 可知小球的质量相等,由G =mg 可知小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即ΔF 甲=ΔF 乙故选B 。

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