登录
4.新疆的天山天池被誉为“瑶池”，乘坐热气球可以俯瞰其美景。如图所示的热气球，其下方开口处燃烧液化气，随着热气球内部气体温度的升高，热气球的体积膨胀到一定程度后便会升空。关于热气球升空的过程，下列说法正确的是（
A.热气球内部的气体密度大于空气的密度
B.热气球排开空气的重力大于热气球的总重力
C.热气球所受浮力大于它排开空气的重力
D.热气球所受的大气压逐渐变大
第4题图 第5题图
B
）A.热气球内部的气体密度大于空气的密度
B.热气球排开空气的重力大于热气球的总重力
C.热气球所受浮力大于它排开空气的重力
D.热气球所受的大气压逐渐变大
第4题图 第5题图
答案
4.B
解析
【分析】
要解决这道题，需结合热气球升空的原理，运用阿基米德原理、物体浮沉条件及大气压与高度的关系分析各选项：首先明确热气球升空的条件是浮力大于自身总重力；阿基米德原理指出浮力等于排开空气的重力；加热使内部气体膨胀，密度减小，小于外部空气密度；升空时高度升高，大气压随高度增加而减小。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：热气球内部气体被加热后体积膨胀，密度减小，小于外部空气的密度，这样才能产生足够浮力升空，故A错误。
选项B：根据物体浮沉条件，热气球升空时，所受浮力（等于排开空气的重力）需大于自身总重力，即排开空气的重力大于热气球总重力，故B正确。
选项C：由阿基米德原理可知，热气球所受浮力等于它排开空气的重力，这是固定规律，故C错误。
选项D：热气球升空过程中，高度逐渐升高，大气压随高度的增加而减小，所以所受大气压逐渐变小，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件、大气压与高度的关系
【点评】
本题结合生活中的热气球现象，考查浮力、浮沉条件及大气压的相关知识，侧重对基础概念的理解与应用，难度适中，是常见的物理情境题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合热气球升空的原理，运用阿基米德原理、物体浮沉条件及大气压与高度的关系分析各选项：首先明确热气球升空的条件是浮力大于自身总重力；阿基米德原理指出浮力等于排开空气的重力；加热使内部气体膨胀，密度减小，小于外部空气密度；升空时高度升高，大气压随高度增加而减小。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：热气球内部气体被加热后体积膨胀，密度减小，小于外部空气的密度，这样才能产生足够浮力升空，故A错误。
选项B：根据物体浮沉条件，热气球升空时，所受浮力（等于排开空气的重力）需大于自身总重力，即排开空气的重力大于热气球总重力，故B正确。
选项C：由阿基米德原理可知，热气球所受浮力等于它排开空气的重力，这是固定规律，故C错误。
选项D：热气球升空过程中，高度逐渐升高，大气压随高度的增加而减小，所以所受大气压逐渐变小，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件、大气压与高度的关系
【点评】
本题结合生活中的热气球现象，考查浮力、浮沉条件及大气压的相关知识，侧重对基础概念的理解与应用，难度适中，是常见的物理情境题。
【难度系数】
0.6
5.如图所示，把一个自制的密度计分别放入三种不同的液体中，则下列判断正确的是
（
A.这个密度计在丙液体中受到的浮力最大
B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度最大
D.丙液体的密度最小
（
D
）A.这个密度计在丙液体中受到的浮力最大
B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度最大
D.丙液体的密度最小
答案
5.D
解析
【分析】
密度计的工作原理是漂浮，根据漂浮条件，密度计在不同液体中受到的浮力等于自身重力，因此三个图中浮力相等；再结合阿基米德原理，浮力相同时，排开液体体积越大，液体密度越小，据此分析各选项。
【解析】
密度计在甲、乙、丙三种液体中均处于漂浮状态，根据漂浮条件可知，密度计受到的浮力等于自身重力，即$F_{浮甲}=F_{浮乙}=F_{浮丙}=G$，因此A、B选项错误；
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，变形得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$，由于浮力$F_{浮}$和$g$均相同，所以排开液体体积$V_{排}$越大，液体密度$\rho_{液}$越小。
由图可知，密度计在丙液体中排开液体的体积最大，因此丙液体的密度最小，乙液体中排开体积最小，乙液体密度最大，甲液体密度介于两者之间，故C选项错误，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
密度计原理、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查密度计的应用，核心是利用漂浮时浮力等于重力，结合阿基米德原理判断液体密度，属于基础题型，需掌握密度计的特点。
【难度系数】
0.3
密度计的工作原理是漂浮，根据漂浮条件，密度计在不同液体中受到的浮力等于自身重力，因此三个图中浮力相等；再结合阿基米德原理，浮力相同时，排开液体体积越大，液体密度越小，据此分析各选项。
【解析】
密度计在甲、乙、丙三种液体中均处于漂浮状态，根据漂浮条件可知，密度计受到的浮力等于自身重力，即$F_{浮甲}=F_{浮乙}=F_{浮丙}=G$，因此A、B选项错误；
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，变形得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$，由于浮力$F_{浮}$和$g$均相同，所以排开液体体积$V_{排}$越大，液体密度$\rho_{液}$越小。
由图可知，密度计在丙液体中排开液体的体积最大，因此丙液体的密度最小，乙液体中排开体积最小，乙液体密度最大，甲液体密度介于两者之间，故C选项错误，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
密度计原理、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查密度计的应用，核心是利用漂浮时浮力等于重力，结合阿基米德原理判断液体密度，属于基础题型，需掌握密度计的特点。
【难度系数】
0.3
6. 一艘轮船满载时受到的浮力为 98000 N，它满载时的排水量为
10000
kg。当轮船从黄浦江驶向东海，轮船会 上浮
（选填“上浮”“下沉”或“位置不变”）。（g 取 9.8 N/kg）答案
6. 10000 上浮
解析
【分析】首先，明确轮船满载时的排水量是指排开水的质量，根据阿基米德原理，浮力等于排开液体的重力，可通过浮力计算排水量；其次，轮船始终漂浮，浮力等于自身重力，结合不同水域液体密度的差异，利用阿基米德原理判断排开体积的变化，进而确定轮船的浮沉情况。
【解析】1. 计算排水量：根据阿基米德原理，轮船满载时受到的浮力等于排开水的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，因此排水量$m_{排}=\frac{F_{浮}}{g}=\frac{98000N}{9.8N/kg}=10000kg$。2. 判断浮沉：轮船在黄浦江和东海均处于漂浮状态，浮力等于自身重力（$F_{浮}=G_{船}$），轮船重力不变，故浮力不变。东海海水密度大于黄浦江江水密度，由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，浮力不变时，液体密度增大，排开液体的体积$V_{排}$减小，因此轮船会上浮。
【答案】10000 上浮
【知识点】浮力、阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】本题考查浮力的基础应用，核心是利用阿基米德原理和漂浮条件解决实际问题，属于初中物理的常规基础题，难度不大。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算排水量：根据阿基米德原理，轮船满载时受到的浮力等于排开水的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，因此排水量$m_{排}=\frac{F_{浮}}{g}=\frac{98000N}{9.8N/kg}=10000kg$。2. 判断浮沉：轮船在黄浦江和东海均处于漂浮状态，浮力等于自身重力（$F_{浮}=G_{船}$），轮船重力不变，故浮力不变。东海海水密度大于黄浦江江水密度，由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，浮力不变时，液体密度增大，排开液体的体积$V_{排}$减小，因此轮船会上浮。
【答案】10000 上浮
【知识点】浮力、阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】本题考查浮力的基础应用，核心是利用阿基米德原理和漂浮条件解决实际问题，属于初中物理的常规基础题，难度不大。
【难度系数】0.6
7.如图所示是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，其上升高度超过珠峰，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。浮空艇能
上浮是因为其中充的是密度
上浮是因为其中充的是密度
小于
（选填“大于”或“小于”）空气的气体。浮空艇用于观测青藏高原大气的相关数据，气压计显示的数据越低，说明海拔越高
（选填“高”或“低”）。答案
7. 小于 高
解析
【分析】
要解决本题，需结合物体浮沉条件和大气压强与海拔的关系两个知识点分析：对于浮空艇上浮的原因，根据浮沉条件，浮力大于总重力时物体上浮，结合阿基米德原理可判断气体密度的要求；对于气压与海拔的关系，明确海拔越高，大气压越低的规律即可解答。
【解析】
1. 浮空艇上浮的原理：根据物体浮沉条件，当物体受到的浮力大于自身总重力时，物体会上浮。根据阿基米德原理，浮空艇受到的浮力$ F_{浮} = \rho_{空气}gV_{排} $，浮空艇内气体的总重力$ G = \rho_{气}gV_{艇} $（$ V_{排}=V_{艇} $），要使$ F_{浮} ＞ G $，则需要$ \rho_{气} ＜ \rho_{空气} $，因此浮空艇充的是密度小于空气的气体。
2. 气压与海拔的关系：大气压强随海拔高度的增加而减小，所以气压计显示的数据越低，说明所处的海拔越高。
【答案】
小于；高
【知识点】
物体浮沉条件、大气压强与海拔的关系
【点评】
本题结合实际应用考查基础知识点，属于对基础知识的直接应用，难度较低，需要学生准确掌握相关概念即可解答。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需结合物体浮沉条件和大气压强与海拔的关系两个知识点分析：对于浮空艇上浮的原因，根据浮沉条件，浮力大于总重力时物体上浮，结合阿基米德原理可判断气体密度的要求；对于气压与海拔的关系，明确海拔越高，大气压越低的规律即可解答。
【解析】
1. 浮空艇上浮的原理：根据物体浮沉条件，当物体受到的浮力大于自身总重力时，物体会上浮。根据阿基米德原理，浮空艇受到的浮力$ F_{浮} = \rho_{空气}gV_{排} $，浮空艇内气体的总重力$ G = \rho_{气}gV_{艇} $（$ V_{排}=V_{艇} $），要使$ F_{浮} ＞ G $，则需要$ \rho_{气} ＜ \rho_{空气} $，因此浮空艇充的是密度小于空气的气体。
2. 气压与海拔的关系：大气压强随海拔高度的增加而减小，所以气压计显示的数据越低，说明所处的海拔越高。
【答案】
小于；高
【知识点】
物体浮沉条件、大气压强与海拔的关系
【点评】
本题结合实际应用考查基础知识点，属于对基础知识的直接应用，难度较低，需要学生准确掌握相关概念即可解答。
【难度系数】
0.7
8.小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10 N的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水，$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取10 N/kg）
（1）求空桶漂浮在水面时所受浮力的大小。
（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会
（3）若此时桶排开水的体积为$6.0×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$，求桶内鹅卵石的质量。
（1）求空桶漂浮在水面时所受浮力的大小。
（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会
上升
（选填“上升”“下降”或“不变”）。（3）若此时桶排开水的体积为$6.0×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$，求桶内鹅卵石的质量。
答案
8.解:(1)空桶漂浮在水面上,所以浮力等于重力,即$F_{浮}=G_{桶}=10\ \mathrm{N}$;
(2)上升
(3)捞出鹅卵石并放置在桶内时桶受到的浮力为:$F'_{浮}=\rho_{水} gV'_{排}=1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}× 10\ \mathrm{N/kg}× 6.0× 10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=60\ \mathrm{N}$。桶内鹅卵石的重力为:$G_{石}=F'_{浮}-G_{桶}=60\ \mathrm{N}-10\ \mathrm{N}=50\ \mathrm{N}$,鹅卵石的质量为:$m_{石}=\frac{G_{石}}{g}=\frac{50\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=5\ \mathrm{kg}$。
(2)上升
(3)捞出鹅卵石并放置在桶内时桶受到的浮力为:$F'_{浮}=\rho_{水} gV'_{排}=1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}× 10\ \mathrm{N/kg}× 6.0× 10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=60\ \mathrm{N}$。桶内鹅卵石的重力为:$G_{石}=F'_{浮}-G_{桶}=60\ \mathrm{N}-10\ \mathrm{N}=50\ \mathrm{N}$,鹅卵石的质量为:$m_{石}=\frac{G_{石}}{g}=\frac{50\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=5\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
本题围绕浮力的相关知识展开，解题思路如下：（1）利用漂浮物体的浮沉条件，漂浮时浮力等于自身重力，可直接求出空桶漂浮时的浮力；（2）通过比较鹅卵石在池底和在桶内时的总排开水的体积变化判断水面高度：鹅卵石在池底时排开体积等于自身体积，总浮力为桶的浮力加鹅卵石的浮力；放入桶内后整体漂浮，总浮力为桶和鹅卵石的总重力，因鹅卵石重力大于其在池底受到的浮力，总浮力变大，排开体积变大，故水面上升；（3）先根据阿基米德原理算出桶和鹅卵石的总浮力，再减去桶的重力得到鹅卵石的重力，最后利用重力与质量的关系求出鹅卵石质量。
【解析】
（1）空桶漂浮在水面上，根据物体的浮沉条件，漂浮时浮力等于自身重力，因此空桶所受浮力：
$F_{浮}=G_{桶}=10\ \mathrm{N}$；
（2）鹅卵石在池底时，排开水的体积等于自身体积，此时总浮力为$F_{总浮1}=G_{桶}+\rho_{水}gV_{石}$；将鹅卵石放入桶内后，整体漂浮，总浮力$F_{总浮2}=G_{桶}+G_{石}$。由于鹅卵石沉底时$G_{石}＞\rho_{水}gV_{石}$，所以$F_{总浮2}＞F_{总浮1}$，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，总排开水的体积变大，因此水池水面高度上升；
（3）桶和鹅卵石整体漂浮时，所受总浮力：
$F'_{浮}=\rho_{水}gV'_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×6.0×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=60\ \mathrm{N}$；
此时总浮力等于桶的重力加上鹅卵石的重力，因此鹅卵石的重力：
$G_{石}=F'_{浮}-G_{桶}=60\ \mathrm{N}-10\ \mathrm{N}=50\ \mathrm{N}$；
根据$G=mg$，鹅卵石的质量：
$m_{石}=\frac{G_{石}}{g}=\frac{50\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=5\ \mathrm{kg}$。
【答案】
（1）$10\ \mathrm{N}$；（2）上升；（3）$5\ \mathrm{kg}$
【知识点】
物体的浮沉条件、阿基米德原理、重力与质量的关系
【点评】
本题是浮力部分的典型基础综合题，结合浮沉条件和阿基米德原理分析水面变化、计算物理量，需要学生掌握漂浮状态的特点及阿基米德原理的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕浮力的相关知识展开，解题思路如下：（1）利用漂浮物体的浮沉条件，漂浮时浮力等于自身重力，可直接求出空桶漂浮时的浮力；（2）通过比较鹅卵石在池底和在桶内时的总排开水的体积变化判断水面高度：鹅卵石在池底时排开体积等于自身体积，总浮力为桶的浮力加鹅卵石的浮力；放入桶内后整体漂浮，总浮力为桶和鹅卵石的总重力，因鹅卵石重力大于其在池底受到的浮力，总浮力变大，排开体积变大，故水面上升；（3）先根据阿基米德原理算出桶和鹅卵石的总浮力，再减去桶的重力得到鹅卵石的重力，最后利用重力与质量的关系求出鹅卵石质量。
【解析】
（1）空桶漂浮在水面上，根据物体的浮沉条件，漂浮时浮力等于自身重力，因此空桶所受浮力：
$F_{浮}=G_{桶}=10\ \mathrm{N}$；
（2）鹅卵石在池底时，排开水的体积等于自身体积，此时总浮力为$F_{总浮1}=G_{桶}+\rho_{水}gV_{石}$；将鹅卵石放入桶内后，整体漂浮，总浮力$F_{总浮2}=G_{桶}+G_{石}$。由于鹅卵石沉底时$G_{石}＞\rho_{水}gV_{石}$，所以$F_{总浮2}＞F_{总浮1}$，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，总排开水的体积变大，因此水池水面高度上升；
（3）桶和鹅卵石整体漂浮时，所受总浮力：
$F'_{浮}=\rho_{水}gV'_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×6.0×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=60\ \mathrm{N}$；
此时总浮力等于桶的重力加上鹅卵石的重力，因此鹅卵石的重力：
$G_{石}=F'_{浮}-G_{桶}=60\ \mathrm{N}-10\ \mathrm{N}=50\ \mathrm{N}$；
根据$G=mg$，鹅卵石的质量：
$m_{石}=\frac{G_{石}}{g}=\frac{50\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=5\ \mathrm{kg}$。
【答案】
（1）$10\ \mathrm{N}$；（2）上升；（3）$5\ \mathrm{kg}$
【知识点】
物体的浮沉条件、阿基米德原理、重力与质量的关系
【点评】
本题是浮力部分的典型基础综合题，结合浮沉条件和阿基米德原理分析水面变化、计算物理量，需要学生掌握漂浮状态的特点及阿基米德原理的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
