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1. 新特色·现代科技(2024江西中考)如图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )

A. “奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B. “奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C. “奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D. “奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
A. “奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B. “奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C. “奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D. “奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
答案:
A 在万米深海处继续下潜的过程中,潜水器排开海水的体积不变,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,受到的浮力不变,C、D错误;深度增大,根据$p = \rho_{液}gh$,其受到的压强变大,A正确,B错误。
2. (2024江西中考)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01m²,容器内盛有质量为4kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6kg,体积为1×10⁻³m³。g取10N/kg,求:
(1) 木块的密度;
(2) 木块受到的重力;
(3) 木块受到的浮力;
(4) 此时容器对水平桌面的压强。
(1) 木块的密度;
(2) 木块受到的重力;
(3) 木块受到的浮力;
(4) 此时容器对水平桌面的压强。
答案:
解析
(1)木块的密度:
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.6kg}{1\times10^{-2}m^{3}} = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}$;
(2)木块受到的重力:
$G = mg = 0.6kg\times10N/kg = 6N$;
(3)木块漂浮时,根据物体漂浮条件,受到的浮力等于木块的重力,即$F_{浮}=G = 6N$;
(4)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,即$F = G_{总}=m_{总}g=(4kg + 0.6kg)\times10N/kg = 46N$;
容器对水平桌面的压强:
$p=\frac{F}{S}=\frac{46N}{0.01m^{2}} = 4600Pa$。
(1)木块的密度:
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.6kg}{1\times10^{-2}m^{3}} = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}$;
(2)木块受到的重力:
$G = mg = 0.6kg\times10N/kg = 6N$;
(3)木块漂浮时,根据物体漂浮条件,受到的浮力等于木块的重力,即$F_{浮}=G = 6N$;
(4)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,即$F = G_{总}=m_{总}g=(4kg + 0.6kg)\times10N/kg = 46N$;
容器对水平桌面的压强:
$p=\frac{F}{S}=\frac{46N}{0.01m^{2}} = 4600Pa$。
3. (2024安徽合肥包河模拟)甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的液体,将一只鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋最终静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处位置如图所示。两杯中液体质量分别为m甲、m乙,两鸡蛋所受浮力记为F浮甲、F浮乙,两杯底部所受的液体压力分别为F甲、F乙,两杯中液体的密度分别为ρ液甲、ρ液乙。下列判断正确的是( )

A. m甲>m乙
B. F浮甲<F浮乙
C. F甲>F乙
D. ρ液甲<ρ液乙
A. m甲>m乙
B. F浮甲<F浮乙
C. F甲>F乙
D. ρ液甲<ρ液乙
答案:
D 由图可知,鸡蛋悬浮在甲杯中,根据物体悬浮条件,所以$\rho_{液甲}=\rho_{鸡蛋}$,鸡蛋漂浮在乙杯中,根据物体漂浮条件,所以$\rho_{液乙}>\rho_{鸡蛋}$,则$\rho_{液甲}<\rho_{液乙}$;由图可知:$V_{排甲}=V_{鸡蛋}>V_{排乙}$,且鸡蛋分别放入两容器中,液面高度相同,所以$V_{甲}<V_{乙}$,则甲、乙杯中的液体质量:$m_{甲}=\rho_{液甲}V_{甲}$,$m_{乙}=\rho_{液乙}V_{乙}$,则$m_{甲}<m_{乙}$;鸡蛋悬浮在甲杯中,受到的浮力等于鸡蛋的重力,鸡蛋漂浮在乙杯中,受到的浮力也等于鸡蛋的重力,所以鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力大小相等,即$F_{浮甲}=F_{浮乙}=G$;当鸡蛋最终静止时,两杯中液面相平,且$\rho_{液甲}<\rho_{液乙}$,根据$p = \rho_{液}gh$可知,两杯底部所受的液体压强:$p_{甲}<p_{乙}$,再根据$p=\frac{F}{S}$可知,液体对容器底的压力:$F_{甲}<F_{乙}$。综上分析,D正确。
4. (2024安徽肥西模拟)甲、乙两个相同的容器中盛有体积相同的不同液体,现将两个完全相同的物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两物块所处的位置如图所示,已知物块的质量为0.1kg,甲容器中液体的密度为1.0×10³kg/m³,液体对容器底部的压强大小为1.2×10³Pa,乙容器中物体对容器底部的压力大小为0.4N。g取10N/kg,求:
(1) 乙容器中物体受到的浮力F浮;
(2) 乙容器中液体的密度;
(3) 乙容器中液体对容器底部的压强大小。
(1) 乙容器中物体受到的浮力F浮;
(2) 乙容器中液体的密度;
(3) 乙容器中液体对容器底部的压强大小。
答案:
解析
(1)物块的重力:$G = mg = 0.1kg\times10N/kg = 1N$,由图可知,物块在乙容器中沉底,物块受到的支持力$F_{支}=F_{压}=0.4N$,此时物块受向上的浮力、向上的支持力和向下的重力,由力的平衡条件可得$F_{浮}+F_{支}=G$,
则乙容器中物块受到的浮力:
$F_{浮}=G - F_{支}=1N - 0.4N = 0.6N$。
(2)物块在甲容器中悬浮,则物块的密度$\rho=\rho_{甲}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}$,已知物块的质量$m = 0.1kg$,由$\rho=\frac{m}{V}$可得,物块的体积:
$V=\frac{m}{\rho}=\frac{0.1kg}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}} = 1\times10^{-4}m^{3}$;
由图可知,物块在乙容器中沉底,$V_{排}=V = 1\times10^{-4}m^{3}$,由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得,乙容器中液体的密度:
$\rho_{乙}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}=\frac{0.6N}{10N/kg\times1\times10^{-4}m^{3}} = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}$。
(3)已知甲容器中液体对容器底部的压强$p_{甲}=1.2\times10^{3}Pa$,由$p = \rho gh$可得,甲容器中液体的深度:
$h=\frac{p_{甲}}{\rho_{甲}g}=\frac{1.2\times10^{3}Pa}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg} = 0.12m$,
由题意可知,两容器中液体的深度相同,则乙容器中液体对容器底部的压强:
$p_{乙}=\rho_{乙}gh = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg\times0.12m = 720Pa$。
(1)物块的重力:$G = mg = 0.1kg\times10N/kg = 1N$,由图可知,物块在乙容器中沉底,物块受到的支持力$F_{支}=F_{压}=0.4N$,此时物块受向上的浮力、向上的支持力和向下的重力,由力的平衡条件可得$F_{浮}+F_{支}=G$,
则乙容器中物块受到的浮力:
$F_{浮}=G - F_{支}=1N - 0.4N = 0.6N$。
(2)物块在甲容器中悬浮,则物块的密度$\rho=\rho_{甲}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}$,已知物块的质量$m = 0.1kg$,由$\rho=\frac{m}{V}$可得,物块的体积:
$V=\frac{m}{\rho}=\frac{0.1kg}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}} = 1\times10^{-4}m^{3}$;
由图可知,物块在乙容器中沉底,$V_{排}=V = 1\times10^{-4}m^{3}$,由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可得,乙容器中液体的密度:
$\rho_{乙}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}=\frac{0.6N}{10N/kg\times1\times10^{-4}m^{3}} = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}$。
(3)已知甲容器中液体对容器底部的压强$p_{甲}=1.2\times10^{3}Pa$,由$p = \rho gh$可得,甲容器中液体的深度:
$h=\frac{p_{甲}}{\rho_{甲}g}=\frac{1.2\times10^{3}Pa}{1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg} = 0.12m$,
由题意可知,两容器中液体的深度相同,则乙容器中液体对容器底部的压强:
$p_{乙}=\rho_{乙}gh = 0.6\times10^{3}kg/m^{3}\times10N/kg\times0.12m = 720Pa$。
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