溫州中考浮力真題1．（2015?溫州）如圖是一種簡易溫度計，當外界溫度升高時，液體體積膨脹，引起液體密度變化，導致小球受到的浮力變化而運動，小球運動會引起懸掛于下端的鏈條長度發生變化，最終使小球重新懸浮液體的某一深度，指針指示溫度值。（小球體積變化可忽略）（1）該溫度計的刻度值自下而上變小（2）若該溫度計中小球的體積為3×10﹣3米3，20℃時容器內液體密度為0.8×103千克/米3，則此時懸浮在液體中的小球受到的浮力為多少牛？（g取10牛/千克）（3）為了使該溫度計更精準，請提出一條改進建議：改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細的金屬鏈條。【分析】（1）當外界溫度升高時，根據小球運動的情況判斷出位置的變化即可得出該溫度計的刻度值特點；（2）利用公式F浮＝ρ液gV排即可求出浮力；（3）根據測量的原理（溫度不同，小球懸浮液體的深度不同），分析使該溫度計更精準建議。【解答】解：（1）由于外界溫度升高時，液體體積膨脹，引起液體密度變小，導致小球受到的浮力減小，鏈條拉力減小，則小球會下降，最終使小球重新懸浮液體的深度變大，所以該溫度計的刻度值向下的應是變大的，即自下而上指針指示溫度值是變小。（2）小球排開水的體積與小球的體積相等，即V排＝V球＝3×10﹣3m3，則F浮＝ρ液V排g＝0.8×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝24N；（3）該溫度計測量的原理是根據外界溫度對液體密度產生的影響，引起小球在液體所處的深度不同，從而判斷外界溫度的高低；所以小球所處的深度受液體密度的變化和金屬鏈條的彈性程度有關，所以為了小球懸浮液體的深度的變化更明顯，則可以改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細的金屬鏈條。故答案為：（1）小。（2）懸浮在液體中的小球受到的浮力為24N；（3）改用熱脹冷縮更明顯的液體，或選用彈性更好更細的金屬鏈條。2．（2016?溫州）半潛船可用來運輸超大型貨物，空載時漂浮于海面（如圖甲）；裝載時需向船體水艙注水，船體重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下（如圖乙）；待貨物被拖到甲板上方時，排出水艙中的水，船體重力減小，甲板上浮至海面，完成貨物裝載（如圖丙）。半潛船在甲、乙、丙三種狀態時所受的浮力分別為F1、F2、F3，則以下判斷正確的是（）A．F1＞F3＞F2 B．F2＞F3＞F1 C．F3＞F1＞F2 D．F3＞F2＞F1【分析】據圖中船排開液體的體積關系，結合F浮＝ρgV排可以比較出各自情況的浮力大小關系，進而判斷即可。【解答】解：據圖可知，乙圖中半潛船排開水的體積最大，其次是丙圖，甲圖排開水的體積最小，所以據F浮＝ρgV排可知，液體的密度是相同的，乙圖中船受浮力最大，其次是丙圖，再次是甲圖，即浮力大小關系是：F2＞F3＞F1。故選：B。3．（2017?溫州）Argo浮標廣泛應用于臺風預測、海洋資源開發等領域，浮標結構如圖所示，堅硬殼體外下方裝有可伸縮油囊，當液壓式柱塞泵將殼體內的油注入油囊時，油囊排開水的體積等于注入油的體積，當油囊中的油全部被抽回殼內時，油囊體積忽略不計，已知浮標總質量為55千克，其中含油20千克，浮標殼體體積0.04米3，油的密度為0.8×103千克/米3，海水密度取1.0×103千克/米3．g取10牛/千克。（1）該浮標下沉20米，浮標總重力做功多少焦？（2）液壓式柱塞泵將殼體中的油全部注入油囊時，浮標最終露出水面的體積為多少米3？【分析】（1）已知浮標總質量，利用G＝mg可求重力；再利用W＝Gh可求浮標總重力做的功；（2）已知浮標漂浮，根據阿基米德原理可求排開液體的體積，已知油的質量和密度可求油的體積，即油囊體積，浮標露出的體積等于浮標殼體體積減去浮標排開液體的體積減去油囊體積的差。【解答】解：（1）已知浮標總質量m＝55kg，浮標總重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N；該浮標下沉20米，浮標總重力做功：W＝Gh＝550N×20m＝1.1×104J；（2）浮標最終處于漂浮狀態，所以F浮＝G總＝550N，由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可得，整個浮標排開水的體積：V排總＝＝＝0.055m3；由ρ＝可得，油囊的體積：V油囊＝V油＝＝＝0.025m3，由于油囊是浸沒在水中的，則V排總＝V油囊+V殼浸，所以外殼浸入水中的體積：V殼浸＝V排總﹣V油囊＝0.055m3﹣0.025m3＝0.03m3，則浮標最終露出水面的體積：V露＝V殼﹣V殼浸＝0.04m3﹣0.03m3＝0.01m3。答：（1）浮標總重力做功1.1×104J；（2）浮標最終露出水面的體積為0.01m3。4．（2018?溫州）如圖甲是小明設計的“空氣浮力演示器”：將一空心金屬球與配重通過細線懸掛在定滑輪上，調節配重質量使二者保持靜止，用氣泵往玻璃容器內緩慢壓入空氣，可根據現象證明空氣浮力的存在。已知金屬球重5牛，體積為5×10﹣3米3．（滑輪和細線的重力、配重的體積及各種摩擦均忽略不計）（1）用氣泵向甲裝置玻璃容器內壓入空氣，觀察到什么現象可以說明金屬球受到空氣浮力的作用？金屬球上升（或配重下降）。（2）制作該演示器中的空心金屬球，用了體積為5×10﹣5米3的金屬材料求該金屬材料的密度。（3）小明想通過最小刻度為0.1牛的彈簧測力計反映空氣浮力大小的變化，他設想將該演示器改進成如圖乙所示裝置。壓入空氣前，容器內原有的空氣密度為1.2千克/米3，現通過氣泵向玻璃容器內壓入空氣，使容器內空氣密度增大到3.0千克/米3，能否使演示器中的彈簧測力計示數變化值大于0.1牛，請通過計算說明。【分析】（1）演示器內定滑輪下所掛金屬球和配重平衡，若金屬球受到浮力，對左側繩子拉力將減小，由此分析會出現的現象；（2）已知金屬球重力和所用金屬材料的體積，由重力和密度公式計算金屬材料的密度；（3）由阿基米德原理計算壓入空氣前后金屬球受到的浮力，再計算兩次彈簧測力計的示數，從而判斷彈簧測力計示數變化量比較即可。【解答】解：（1）由題知，演示器容器內定滑輪下所掛金屬球和配重平衡，即G球＝G配，向甲玻璃容器內壓入空氣后，若金屬球受到空氣浮力的作用，則金屬球對左側繩子拉力F＝G球﹣F浮，所以F＜G配，金屬球會上升（或配重下降）；（2）金屬球重5N，所用金屬材料的體積5×10﹣5m3，則金屬材料的密度：ρ＝＝＝＝10×103kg/m3；（3）由阿基米德原理可得，壓入空氣前金屬球受到的浮力：F浮1＝ρ氣1gV球＝1.2kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.06N，金屬球對定滑輪左側拉力F＝G球﹣F浮1，滑輪和細線的重力不計，定滑輪兩邊繩子拉力向下且相等，彈簧測力計的拉力向上，所以，由力的平衡條件可得，測力計的示數（測力計的拉力）：F1＝2（G球﹣F浮1）＝2×（5N﹣0.06N）＝9.88N，同理可得，壓入空氣后金屬球受到的浮力：F浮2＝ρ氣2gV球＝3.0kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.15N，此時彈簧測力計的示數：F2＝2（G球﹣F浮2）＝2×（5N﹣0.15N）＝9.7N，所以彈簧測力計示數變化值：△F＝F1﹣F2＝9.88N﹣9.7N＝0.18N＞0.1N。故答案為：（1）金屬球上升（或配重下降）；（2）該金屬材料的密度為10×103kg/m3；（3）能使演示器中的彈簧測力計示數變化值大于0.1牛。5．（2019?溫州）氣體的密度與壓強有關。為測量實驗室內空氣的密度，小明在實驗室按如圖所示步驟進行實驗：①如圖甲，將一打足氣的足球，放入裝滿水的容器中，測得溢出水的體積為426毫升。②如圖乙，將500毫升裝滿水的量筒倒置于水槽中，用氣針和乳膠管將足球中的氣體慢慢排入該量筒，同時調整量筒的位置，當量筒內外水面都與500毫升刻度線相平時，停止排氣。共排氣10次。③如圖丙，拔除氣針和乳膠管，把排氣后的足球放入裝滿水的容器中，測得溢出水的體積為420毫升。（1）圖乙中，當量筒內外水面都與500毫升刻度線相平時停止排氣，其目的是使量筒內的氣壓等于外界大氣壓。（2）根據測得的數據，計算實驗室中空氣的密度。【分析】（1）從便于測量排出空氣的體積的角度分析解答；（2）物體漂浮浮力等于重力，利用阿基米德原理分別求出圖甲和圖丙兩種情況下足球受到的浮力，其浮力之差即為重力之差，也就是排出空氣的重力，再利用重力公式求出質量，根據題意求出體積，最后利用密度公式計算空氣的密度。【解答】解：（1）圖乙中，當量筒內外水面都與500毫升刻度線相平時停止排氣，其目的是使量筒內的氣壓等于外界大氣壓，便于測量排出空氣的體積。（2）圖甲中，足球漂浮，則足球的重力：G1＝F浮1＝ρ水gV排1＝1×103kg/m3×10N/kg×426×10﹣6m3＝4.26N，圖丙中，足球漂浮，則足球的重力：G2＝F浮2＝ρ水gV排2＝1×103kg/m3×10N/kg×420×10﹣6m3＝4.2N，則排出空氣的質量：m氣＝＝＝＝6×10﹣3kg，排出空氣的體積：V氣＝10×500cm3＝5×10﹣3m3，所以實驗室中空氣的密度：ρ氣＝＝＝1.2kg/m3。答：（1）使量筒內的氣壓等于外界大氣壓；（2）實驗室中空氣的密度為1.2kg/m3。6．（2020?溫州）小明對“籃球在空氣中是否受到浮力”進行探究，由此進行一系列的思考與實驗，并最終設計出可直接測量空氣密度的簡易“空氣密度儀”。（1）如圖甲，將一個帶閥門的籃球放在天平的托盤上，閥門連接未充氣的氣球，且處于關閉狀態。加砝碼使天平平衡。打開閥門，氣球變大，天平指針向右偏轉。指針向右偏轉的原因是籃球對左盤壓力減小，氣球受到浮力變大。（2）為測量籃球受到的浮力大小，小明設計了如圖乙所示的電路。電路中電源電壓U為6伏，定值電阻R0的阻值為10歐，R是力敏電阻，其阻值與所受壓力FB的關系如圖丙所示。當左盤中籃球未給氣球充氣時，電流表示數為0.2安，當籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時（籃球體積不變），電流表示數為0.15安。力敏電阻R所受壓力FB與籃球對左側托盤的壓力FA的關系如圖丁所示。請計算籃球所受的浮力。（3）圖乙中籃球和氣球內的氣體總質量保持不變，并控制氣球體積為籃球的2倍，在電壓表指針所指的刻度盤上標上對應的空氣密度值，就制成了一臺測量當地空氣密度的“空氣密度儀”。現用此裝置測量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針大致指示在何處？請在圖戊的刻度盤中用箭頭標出，并寫出你的判斷依據。【分析】（1）打開閥門，氣球變大，根據阿基米德原理分析；（2）分析電路的連接，當左盤中籃球未給氣球充氣時，電流表示數為0.2A時，根據串聯電路的規律及歐姆定律得出R大小，由圖丙知，力敏電阻R所受壓力大小；同理，當籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時（籃球體積不變），電流表示數為0.15A時可得出R大小，從而由圖丙知，力敏電阻R所受壓力大小；由圖丁找出FB與FA的關系，進而得出力敏電阻R所受壓力FB的變化量，進而得出籃球所受的浮力；（3）空氣的密度為1.29千克/米3，現用此裝置測量大于1.29千克/米3的空氣密度，根據阿基米德原理分析氣球受到的浮力變化，可知籃球對托盤的壓力變化，從而確定力敏電阻R所受壓力FB變化，根據串聯電阻的規律和歐姆定律判斷電路的電流變化，根據U＝IR確定定值電阻的電壓變化，據此畫出用此裝置測量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針大致應指的位置。【解答】解：（1）打開閥門，氣球變大，根據阿基米德原理，氣球受到的浮力變大，籃球對托盤的壓力變小了，故天平指針向右偏轉；（2）R與定值電阻串聯，電流表測量電路的電流，電壓表測定值電阻的電壓，當左盤中籃球未給氣球充氣時，電流表示數為0.2A時，根據串聯電路的規律及歐姆定律，R1＝﹣R0＝﹣10Ω＝20Ω；由圖丙知，F1B＝309N；當籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍時（籃球體積不變），電流表示數為0.15A，根據串聯電路的規律及歐姆定律，R2＝﹣R0＝﹣10Ω＝30Ω；F2B＝300N；由圖丁知，FB＝50FA，故F1A＝＝，F2A＝＝，托盤A所受壓力的變化量：△FA＝﹣＝0.18N，籃球給氣球充氣到體積為籃球的2倍，由阿基米德原理，即籃球所受的浮力為×0.18N＝0.09N；（3）氣球體積為籃球的2倍，即氣球的體積不變，現用此裝置測量大于1.29千克/米3的空氣密度，根據阿基米德原理，氣球受到的浮力變大，籃球對托盤的壓力變小，力敏電阻R所受壓力FB也變小，可知壓敏電阻變大，根據串聯電阻的規律，電路的總電阻變大，由歐姆定律，電路的電流變小，根據U＝IR，定值電阻的電壓變小，即電壓表示數變小，故用此裝置測量大于1.29千克/米3的空氣密度，指針應在電壓表盤1.29刻度線的左側，如下所示：故答案為：（1）籃球對左盤壓力減小，氣球受到浮力變大；（2）籃球所受的浮力為0.09N；（3）如上所示。7．（2021?溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機，圖乙是其部分結構示意圖。該滑翔機通過液壓泵將油在內、外油囊間來回轉移，從而改變浮力大小以達到上浮和下潛的目的，再結合其它技術即可滑行，以執行海洋環境的監測任務。（1）該滑翔機具有低能耗、高續航的特點，電池一次充電后能提供1千瓦時電能。它在整個運動過程中前進速度保持0.2米/秒，但只有9%的時間耗電，耗電時功率僅為4瓦。該滑翔機充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機總重515牛。當外油囊中無油時，滑翔機排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當該滑翔機在600米深度懸浮時，外油囊中油的體積為多少米3？（忽略海水壓強對油和滑翔機外殼體積的影響）【分析】（1）根據電能和功率，利用公式P＝求出滑翔機耗電的時間；根據效率求出滑翔機運行的總時間，根據速度公式求出路程的大小；（2）根據物體的浮沉條件求出滑翔機受到的浮力，根據阿基米德原理求出滑翔機排開的水的體積；根據滑翔機的體積求出外油囊中油的體積。【解答】解：（1）電池充一次電的能量為：W＝1千瓦時＝1kW?h＝1000W×3600s＝3.6×106J；如果滑翔機一直耗電，則運行時長為：；因為滑翔機實際只有9%的時間耗電，故實際運行時長為：；故滑翔機充一次電可以航行的路程為：s＝vt＝0.2m/s×107s＝2×106m＝2000km；（2）滑翔機懸浮在600米時，由圖乙可知，海水的密度為1.03×103kg/m3；滑翔機懸浮，受到的浮力等于其重力：F浮＝G＝515N；根據阿基米德原理可知，外油囊中有油時滑翔機排開的水的體積為：V排＝＝＝0.05m3；外油囊中油的體積為：V＝V排﹣V'排＝0.05m3﹣0.0495m3＝0.0005m3。答：（1）滑翔機充電一次總共能航行的路程為2000千米；（2）外油囊中油的體積為0.0005m3。8．（2022?溫州）排氣閥是供暖設備中的重要部件，它能及時排出管內熱水汽化產生的氣體，使水正常流動，從而保證供暖效果。排氣閥工作原理如圖所示：水中氣體在流動過程中，積聚于封閉的排氣閥內，使閥內氣壓變大，浮筒隨水面一起下降，此時閥內氣體排出使氣壓變小，從而浮筒上升，堵桿重新堵住排氣孔。（1）水管內的水流速度至少達到0.25米/秒才能攜帶氣泡流動。若水管總長為60米，要使水流能攜帶氣泡流動，則水從水管起始端流到終端最多要多少時間？（2）排氣閥中的浮筒和堵桿總質量為0.02千克，計算排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積。（水的密度取1.0×103千克/米3）【分析】（1）知道路程和速度，根據v＝可求出水從水管起始端流到終端所需時間；（2）由圖可知，排氣閥排氣時浮筒處于漂浮狀態，據此求出此時浮筒所受的浮力，根據阿基米德原理求出排氣閥排氣時浮筒浸在水中的體積。【解答】解：（1）由v＝可知，水從水管起始端流到終端所需時間為：t＝＝＝240s；（2）由圖可知，排氣閥排氣時浮筒處于漂浮狀態，則此時浮筒所受的浮力為：F浮＝G＝mg＝0.02kg