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1.(2024·南通海安市期末)如图为小明利用吸管进行的几个小实验. 下列说法正确的是 ( )

A. 图甲:用力按压瓶身,吸管越粗管内液面上升越明显
B. 图乙:吸管的一端做得很尖细,目的是为了增大压力
C. 图丙:简易气压计从山顶移到山下时管内的液面下降
D. 图丁:用吸管向两乒乓球中间吹气,两球向两边分开
A. 图甲:用力按压瓶身,吸管越粗管内液面上升越明显
B. 图乙:吸管的一端做得很尖细,目的是为了增大压力
C. 图丙:简易气压计从山顶移到山下时管内的液面下降
D. 图丁:用吸管向两乒乓球中间吹气,两球向两边分开
答案:
C
2. 如图所示,有些鱼的浮沉是靠鱼鳔膨胀、收缩实现的. 下列说法正确的是 ( )

A. 鱼要上浮时,应让鱼鳔收缩
B. 鱼鳔收缩时,鱼受的浮力不变
C. 鱼鳔膨胀时,鱼受的重力变小从而上浮
D. 鱼鳔膨胀时,鱼排开水的重力变大从而上浮
A. 鱼要上浮时,应让鱼鳔收缩
B. 鱼鳔收缩时,鱼受的浮力不变
C. 鱼鳔膨胀时,鱼受的重力变小从而上浮
D. 鱼鳔膨胀时,鱼排开水的重力变大从而上浮
答案:
D
3.(2023·南京中考)如图所示,在一只轻薄透明塑料袋中装有半袋水,用弹簧测力计吊住塑料袋并将其缓慢浸入水中,当测力计示数减小为零时(塑料袋不接触杯底),发现袋内外水面相平. 为了说明浮力的大小与液体的密度有关,仅提供密度不同的两种液体甲和乙($\rho_{甲}>\rho_{水}>\rho_{乙}$),在前面步骤的基础上,要求控制$V_{袋}$不变,以下关于器材选用的设计方案正确的是 ( )
A. 将袋内水换成等体积的甲液体,袋外水不变
B. 将袋内水换成等体积的乙液体,袋外水不变
C. 将袋外水换成甲液体,袋内水不变
D. 将袋外水换成乙液体,袋内水不变

A. 将袋内水换成等体积的甲液体,袋外水不变
B. 将袋内水换成等体积的乙液体,袋外水不变
C. 将袋外水换成甲液体,袋内水不变
D. 将袋外水换成乙液体,袋内水不变
答案:
D 解析:AB.将袋内水换成等体积的甲、乙两种液体,控制$V_{袋}$不变,都浸没在水中,$\rho_{液}$不变,根据$F_{浮} = \rho_{液}gV_{排}$可知,浮力大小不变,无法说明浮力的大小与液体的密度有关,故AB错误;C.将袋外水换成甲液体,由于$\rho_{甲} > \rho_{水}$,所以将盛有水的塑料袋放入甲液体中时会漂浮在液面,无法控制$V_{袋}$不变,故无法完成实验,故C错误;D.将袋外水换成乙液体,由于$\rho_{水} > \rho_{乙}$,所以将盛有水的塑料袋放入乙液体中,控制$V_{袋}$不变,测力计示数不为零,浮力减小,能说明浮力的大小与液体的密度有关.故选D.
4. 向两个完全相同的容器中分别倒入甲、乙两种不同的液体,如图所示. 若甲和乙的质量相等,则甲对容器底部的压强__________乙对容器底部的压强;若甲和乙对容器底部的压强相等,则甲的密度__________乙的密度,甲的质量__________乙的质量.(均填“大于”“等于”或“小于”)

答案:
大于 大于 小于 解析:采用割补法,分别把容器两侧半球部分补上同种液体,割补后液体深度不变、密度不变,所以液体对容器底部的压强不变.又因为容器底面积不变,所以液体对容器底部的压力不变.设补上后液体的体积为V,若甲、乙的质量相等,$V_{甲} < V_{乙}$,根据公式$\rho = \frac{m}{V}$可知,甲的密度大于乙的密度.由割补法可知,甲对容器底部的压力$F_{甲} = m_{甲}g + \rho_{甲}gV$,乙对容器底部的压力$F_{乙} = m_{乙}g + \rho_{乙}gV$,$m_{甲} = m_{乙}$,$\rho_{甲} > \rho_{乙}$,所以$F_{甲} > F_{乙}$。又因为容器底面积相同,根据$p = \frac{F}{S}$可知,$p_{甲} > p_{乙}$。若甲和乙对容器底部的压强相等,根据$p = \rho_{液}gh$和$h_{甲} < h_{乙}$,可知$\rho_{甲} > \rho_{乙}$。根据$F = pS$可知,甲、乙对容器底部的压力相等,即$F_{甲} = F_{乙}$,液体对容器底部的压力等于液体受到的重力,即$m_{甲}g + \rho_{甲}gV = m_{乙}g + \rho_{乙}gV$,则$m_{甲} - m_{乙} = (\rho_{乙} - \rho_{甲})V < 0$,故$m_{甲} < m_{乙}$。
5.(2024·苏州工业园区二模)均匀实心正方体A重为50 N,边长$b = 1$ m,对它施加10 N向上的拉力F(如图甲所示),此时A对水平地面的压强$p_A$为__________Pa. 撤去力F后将A沿竖直和水平方向各切去一部分(如图乙所示),使剩余部分为一长方体B(其棱长$b>a$,b等于A的边长),此时B对地面的压强为$p_B$,已知$p_B = p_A$,则B对地面的压力为__________ N.

答案:
40 32 解析:正方体A重为50N,对它施加10N向上的拉力F时,A对水平地面的压强为$p_A = \frac{F_A}{S_A} = \frac{G_A - F}{S_A} = \frac{50 \text{ N} - 10 \text{ N}}{1 \text{ m}×1 \text{ m}} = 40 \text{ Pa}$;正方体A的密度为$\rho = \frac{m}{V} = \frac{G_A}{gb^3}$,均匀实心物体对水平面的压强$p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{mg}{S} = \frac{\rho Vg}{S} = \frac{\rho Shg}{S} = \rho gh$,则长方体B对地面的压强为$p_B = \rho ga = \frac{50 \text{ N}}{gb^3} \cdot ga = \frac{50 \text{ N}×a}{b^3}$;已知$p_B = p_A$,即$p_A = \frac{G_A - F}{S_A} = \frac{40 \text{ N}}{b^2} = \frac{50 \text{ N}×a}{b^3}$,所以$\frac{a}{b} = \frac{4}{5}$,将A沿竖直和水平方向各切去一部分后密度不变,即长方体B的密度也为$\rho$,则长方体B与正方体A的重力之比$\frac{G_B}{G_A} = \frac{\rho ga^2b}{\rho gb^3} = \frac{a^2}{b^2} = \frac{4^2}{5^2} = \frac{16}{25}$,所以B的重力为$G_B = \frac{16}{25}G_A = \frac{16}{25}×50 \text{ N} = 32 \text{ N}$,则B对地面的压力为$F_B = G_B = 32 \text{ N}$
6.(2023·徐州中考)如图所示,用轻质薄壁的塑料瓶、透明胶带、铁质螺母和塑料软管制作潜水艇模型. 潜水艇在水中受到浮力的方向是__________. 潜水艇通过改变__________来实现浮与沉,因此需要选择质量合适的螺母作为配重. 如果塑料瓶的容积为V,水的密度为$\rho_{水}$,铁的密度为$\rho_{铁}$,要让瓶内有一半水时,潜水艇恰能在水中悬浮,则所选螺母质量的表达式为$m =$__________.

答案:
竖直向上 自身重力 $\frac{\rho_{水}\rho_{铁}V}{2\rho_{铁} - 2\rho_{水}}$ 解析:潜水艇在水中受到的浮力是水对潜水艇的作用,它的方向是竖直向上;潜水艇通过改变自身重力来实现浮与沉,因此需要选择质量合适的螺母作为配重,潜水艇恰能在水中悬浮时,受到重力与浮力大小相等,潜水艇重力由两部分组成,塑料瓶中水的重力+螺母的重力,故$G = G_{水} + G_{铁} = \frac{1}{2}\rho_{水}Vg + \rho_{铁}V_{铁}g$,潜水艇受到的浮力$F_{浮} = \rho_{水}g(V + V_{铁})$,$G = F_{浮}$,联立可得$V_{铁} = \frac{\rho_{水}V}{2\rho_{铁} - 2\rho_{水}}$,故螺母的质量为$m = \rho_{铁}V_{铁} = \frac{\rho_{水}\rho_{铁}V}{2\rho_{铁} - 2\rho_{水}}$。
难点突破:需注意到配重螺母在潜水艇的外面,故计算浮力时,排开水的体积等于塑料瓶的体积+螺母的体积根据物体的浮沉条件,列出悬浮时浮力与重力的关系式,则需要将式子中的未知量$V_{铁}$用已知量表示出来,再根据$m = \rho_{铁}V_{铁}$计算出螺母的质量.
难点突破:需注意到配重螺母在潜水艇的外面,故计算浮力时,排开水的体积等于塑料瓶的体积+螺母的体积根据物体的浮沉条件,列出悬浮时浮力与重力的关系式,则需要将式子中的未知量$V_{铁}$用已知量表示出来,再根据$m = \rho_{铁}V_{铁}$计算出螺母的质量.
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