1. (2025·南京玄武一模)如图所示,水平桌面上有一个密度为$\rho$的实心小球,甲、乙是分别盛满密度为$\rho_{1}$、$\rho_{2}$两种不同液体的相同溢水杯。将小球分别放入甲、乙溢水杯中,静止后小球受到的浮力分别为$F_{1}$、$F_{2}$,溢出液体的质量分别为$m_{1}$、$m_{2}$。
(1) 小球放入溢水杯后,液体对容器底部的压强。
(2) 若小球在甲中沉底,在乙中漂浮,则$m_{1}$($>$/$=$/$<$)$m_{2}$。
(3) 若小球在甲中漂浮,在乙中悬浮,则$F_{1}\_\_\_\_\_\_F_{2}$,此时容器对桌面的压强$p_{1}\_\_\_\_\_\_p_{2}$。($>$/$=$/$<$)

(1) 小球放入溢水杯后,液体对容器底部的压强。
(2) 若小球在甲中沉底,在乙中漂浮,则$m_{1}$($>$/$=$/$<$)$m_{2}$。
(3) 若小球在甲中漂浮,在乙中悬浮,则$F_{1}\_\_\_\_\_\_F_{2}$,此时容器对桌面的压强$p_{1}\_\_\_\_\_\_p_{2}$。($>$/$=$/$<$)
答案
1. (1)不变 (2)< (3)= >
解析
【分析】
(1)首先分析液体深度的变化:溢水杯原本盛满液体,放入小球后,溢出液体,液面高度保持不变。根据液体压强公式$p=\rho gh$,液体密度和深度都不变,所以液体对容器底部的压强不变。
(2)根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力($F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$)。小球在甲中沉底,浮力小于小球重力,即$m_{1}g<G_{球}$;在乙中漂浮,浮力等于小球重力,即$m_{2}g=G_{球}$,由此可比较$m_{1}$和$m_{2}$的大小。
(3)漂浮和悬浮时,浮力都等于小球自身重力,所以$F_{1}=F_{2}$;再分析容器对桌面的压力:容器对桌面的压力等于容器、剩余液体和小球的总重力,由于原来甲中液体密度大于乙中(甲中漂浮$\rho_{1}>\rho_{球}$,乙中悬浮$\rho_{2}=\rho_{球}$),甲中原有液体重力更大,且溢出液体重力都等于小球重力,所以甲容器对桌面的压力更大,底面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$p_{1}>p_{2}$。
【解析】
(1)因为甲、乙溢水杯原本盛满液体,放入小球后,溢出液体,液面高度始终等于溢水杯的高度,即液体深度$ h $不变。根据液体压强公式$ p=\rho_{液}gh $,液体密度$ \rho_{液} $和深度$ h $均不变,所以液体对容器底部的压强不变。
(2)根据阿基米德原理$ F_{浮}=G_{排}=m_{排}g $:
小球在甲中沉底,浮力$ F_{1}<G_{球} $,则$ m_{1}g<G_{球} $,即$ m_{1}<\frac{G_{球}}{g} $;
小球在乙中漂浮,浮力$ F_{2}=G_{球} $,则$ m_{2}g=G_{球} $,即$ m_{2}=\frac{G_{球}}{g} $;
因此$ m_{1}<m_{2} $。
(3)小球在甲中漂浮,浮力$ F_{1}=G_{球} $;在乙中悬浮,浮力$ F_{2}=G_{球} $,所以$ F_{1}=F_{2} $。
容器对桌面的压力:
甲容器:$ F_{压1}=G_{容器}+G_{甲液}+G_{球}-G_{排1} $,由于$ G_{排1}=G_{球} $,故$ F_{压1}=G_{容器}+G_{甲液} $;
乙容器:$ F_{压2}=G_{容器}+G_{乙液}+G_{球}-G_{排2} $,由于$ G_{排2}=G_{球} $,故$ F_{压2}=G_{容器}+G_{乙液} $;
小球在甲中漂浮,$ \rho_{1}>\rho_{球} $;在乙中悬浮,$ \rho_{2}=\rho_{球} $,所以$ \rho_{1}>\rho_{2} $。
溢水杯相同,原有液体体积相同,由$ G=mg=\rho Vg $可知$ G_{甲液}>G_{乙液} $,因此$ F_{压1}>F_{压2} $。
容器底面积$ S $相同,根据$ p=\frac{F}{S} $,可得$ p_{1}>p_{2} $。
【答案】
(1) 不变
(2) <
(3) =;>
【知识点】
液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查液体压强、浮力的相关知识,需结合液体压强公式、阿基米德原理和物体浮沉条件分析,关键是理清不同状态下浮力与重力的关系,以及容器对桌面压力的变化。
【难度系数】
0.6
(1)首先分析液体深度的变化:溢水杯原本盛满液体,放入小球后,溢出液体,液面高度保持不变。根据液体压强公式$p=\rho gh$,液体密度和深度都不变,所以液体对容器底部的压强不变。
(2)根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力($F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$)。小球在甲中沉底,浮力小于小球重力,即$m_{1}g<G_{球}$;在乙中漂浮,浮力等于小球重力,即$m_{2}g=G_{球}$,由此可比较$m_{1}$和$m_{2}$的大小。
(3)漂浮和悬浮时,浮力都等于小球自身重力,所以$F_{1}=F_{2}$;再分析容器对桌面的压力:容器对桌面的压力等于容器、剩余液体和小球的总重力,由于原来甲中液体密度大于乙中(甲中漂浮$\rho_{1}>\rho_{球}$,乙中悬浮$\rho_{2}=\rho_{球}$),甲中原有液体重力更大,且溢出液体重力都等于小球重力,所以甲容器对桌面的压力更大,底面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$p_{1}>p_{2}$。
【解析】
(1)因为甲、乙溢水杯原本盛满液体,放入小球后,溢出液体,液面高度始终等于溢水杯的高度,即液体深度$ h $不变。根据液体压强公式$ p=\rho_{液}gh $,液体密度$ \rho_{液} $和深度$ h $均不变,所以液体对容器底部的压强不变。
(2)根据阿基米德原理$ F_{浮}=G_{排}=m_{排}g $:
小球在甲中沉底,浮力$ F_{1}<G_{球} $,则$ m_{1}g<G_{球} $,即$ m_{1}<\frac{G_{球}}{g} $;
小球在乙中漂浮,浮力$ F_{2}=G_{球} $,则$ m_{2}g=G_{球} $,即$ m_{2}=\frac{G_{球}}{g} $;
因此$ m_{1}<m_{2} $。
(3)小球在甲中漂浮,浮力$ F_{1}=G_{球} $;在乙中悬浮,浮力$ F_{2}=G_{球} $,所以$ F_{1}=F_{2} $。
容器对桌面的压力:
甲容器:$ F_{压1}=G_{容器}+G_{甲液}+G_{球}-G_{排1} $,由于$ G_{排1}=G_{球} $,故$ F_{压1}=G_{容器}+G_{甲液} $;
乙容器:$ F_{压2}=G_{容器}+G_{乙液}+G_{球}-G_{排2} $,由于$ G_{排2}=G_{球} $,故$ F_{压2}=G_{容器}+G_{乙液} $;
小球在甲中漂浮,$ \rho_{1}>\rho_{球} $;在乙中悬浮,$ \rho_{2}=\rho_{球} $,所以$ \rho_{1}>\rho_{2} $。
溢水杯相同,原有液体体积相同,由$ G=mg=\rho Vg $可知$ G_{甲液}>G_{乙液} $,因此$ F_{压1}>F_{压2} $。
容器底面积$ S $相同,根据$ p=\frac{F}{S} $,可得$ p_{1}>p_{2} $。
【答案】
(1) 不变
(2) <
(3) =;>
【知识点】
液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查液体压强、浮力的相关知识,需结合液体压强公式、阿基米德原理和物体浮沉条件分析,关键是理清不同状态下浮力与重力的关系,以及容器对桌面压力的变化。
【难度系数】
0.6
2. 质量分布均匀的$A$、$B$两个实心正方体($V_{A}>V_{B}$),放置在盛水的容器中,静止时如图所示。现将$A$、$B$捞起后放置在水平桌面上,比较$A$、$B$在水中受到的浮力$F_{A}$、$F_{B}$和它们对水平桌面的压强$p_{A}$、$p_{B}$的大小关系,正确的是(

A.$F_{A}<F_{B}$,$p_{A}>p_{B}$
B.$F_{A}>F_{B}$,$p_{A}<p_{B}$
C.$F_{A}=F_{B}$,$p_{A}<p_{B}$
D.$F_{A}>F_{B}$,$p_{A}>p_{B}$
D
)A.$F_{A}<F_{B}$,$p_{A}>p_{B}$
B.$F_{A}>F_{B}$,$p_{A}<p_{B}$
C.$F_{A}=F_{B}$,$p_{A}<p_{B}$
D.$F_{A}>F_{B}$,$p_{A}>p_{B}$
答案
2. D
解析
【分析】
要解决这道题,需分两步分析:第一步比较A、B在水中受到的浮力大小,第二步比较它们对水平桌面的压强大小。
1. 浮力比较:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度不变,浮力大小由排开水的体积决定。由图可知A完全浸没,$V_{排A}=V_{A}$;B漂浮,$V_{排B}<V_{B}$,结合题目给出的$V_{A}>V_{B}$,可判断$V_{排A}>V_{排B}$,进而得出浮力关系。
2. 压强比较:先通过浮沉状态判断密度关系:A悬浮则$\rho_{A}=\rho_{水}$,B漂浮则$\rho_{B}<\rho_{水}$,故$\rho_{A}>\rho_{B}$。对于均匀正方体,水平桌面的压强可推导为$p=\rho gh$($h$为正方体边长),由$V_{A}>V_{B}$可知$h_{A}>h_{B}$,结合密度关系即可比较压强大小。
【解析】
1. 比较浮力大小:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,
由图可知:$A$完全浸没,$V_{排A}=V_{A}$;$B$漂浮,$V_{排B}<V_{B}$,
又因为$V_{A}>V_{B}$,所以$V_{排A}>V_{排B}$,
由于$\rho_{水}$和$g$为定值,因此$F_{A}=\rho_{水}gV_{排A} > F_{B}=\rho_{水}gV_{排B}$,即$F_{A}>F_{B}$。
2. 比较对水平桌面的压强大小:
根据浮沉条件:
$A$悬浮,故$\rho_{A}=\rho_{水}$;$B$漂浮,故$\rho_{B}<\rho_{水}$,因此$\rho_{A}>\rho_{B}$。
正方体对水平桌面的压强推导:
$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho gh$,
因为$V_{A}>V_{B}$,正方体体积$V=h^3$,所以边长$h_{A}>h_{B}$,
结合$\rho_{A}>\rho_{B}$、$g$为定值,可得$p_{A}=\rho_{A}gh_{A} > p_{B}=\rho_{B}gh_{B}$,即$p_{A}>p_{B}$。
综上,$F_{A}>F_{B}$且$p_{A}>p_{B}$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理;浮沉条件;固体压强计算
【点评】
本题综合考查浮力与压强的核心知识点,需灵活运用阿基米德原理、浮沉条件,以及固体压强的推导公式,关键是通过浮沉状态建立物体密度与水的密度的关系,再结合正方体边长与体积的关系分析压强,对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需分两步分析:第一步比较A、B在水中受到的浮力大小,第二步比较它们对水平桌面的压强大小。
1. 浮力比较:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度不变,浮力大小由排开水的体积决定。由图可知A完全浸没,$V_{排A}=V_{A}$;B漂浮,$V_{排B}<V_{B}$,结合题目给出的$V_{A}>V_{B}$,可判断$V_{排A}>V_{排B}$,进而得出浮力关系。
2. 压强比较:先通过浮沉状态判断密度关系:A悬浮则$\rho_{A}=\rho_{水}$,B漂浮则$\rho_{B}<\rho_{水}$,故$\rho_{A}>\rho_{B}$。对于均匀正方体,水平桌面的压强可推导为$p=\rho gh$($h$为正方体边长),由$V_{A}>V_{B}$可知$h_{A}>h_{B}$,结合密度关系即可比较压强大小。
【解析】
1. 比较浮力大小:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,
由图可知:$A$完全浸没,$V_{排A}=V_{A}$;$B$漂浮,$V_{排B}<V_{B}$,
又因为$V_{A}>V_{B}$,所以$V_{排A}>V_{排B}$,
由于$\rho_{水}$和$g$为定值,因此$F_{A}=\rho_{水}gV_{排A} > F_{B}=\rho_{水}gV_{排B}$,即$F_{A}>F_{B}$。
2. 比较对水平桌面的压强大小:
根据浮沉条件:
$A$悬浮,故$\rho_{A}=\rho_{水}$;$B$漂浮,故$\rho_{B}<\rho_{水}$,因此$\rho_{A}>\rho_{B}$。
正方体对水平桌面的压强推导:
$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{\rho Vg}{S}=\frac{\rho Shg}{S}=\rho gh$,
因为$V_{A}>V_{B}$,正方体体积$V=h^3$,所以边长$h_{A}>h_{B}$,
结合$\rho_{A}>\rho_{B}$、$g$为定值,可得$p_{A}=\rho_{A}gh_{A} > p_{B}=\rho_{B}gh_{B}$,即$p_{A}>p_{B}$。
综上,$F_{A}>F_{B}$且$p_{A}>p_{B}$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理;浮沉条件;固体压强计算
【点评】
本题综合考查浮力与压强的核心知识点,需灵活运用阿基米德原理、浮沉条件,以及固体压强的推导公式,关键是通过浮沉状态建立物体密度与水的密度的关系,再结合正方体边长与体积的关系分析压强,对知识的综合应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
3. 水平桌面上两个底面积、质量均相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球分别放入两个容器中,静止时两球状态如图,两容器内液面相平。下列分析正确的是(

A.两小球所受浮力:$F_{甲}<F_{乙}$
B.两种液体对容器底部的压力:$F_{甲}^{'}=F_{乙}^{'}$
C.两种液体的密度:$\rho_{甲}>\rho_{乙}$
D.两容器对水平桌面的压强:$p_{甲}<p_{乙}$
D
)A.两小球所受浮力:$F_{甲}<F_{乙}$
B.两种液体对容器底部的压力:$F_{甲}^{'}=F_{乙}^{'}$
C.两种液体的密度:$\rho_{甲}>\rho_{乙}$
D.两容器对水平桌面的压强:$p_{甲}<p_{乙}$
答案
3. D
解析
【分析】
我们逐个选项分析:
1. 浮力分析:根据物体浮沉条件,悬浮和漂浮时浮力都等于自身重力,结合小球完全相同的条件判断浮力大小;
2. 液体密度分析:利用悬浮、漂浮时物体与液体的密度关系,对比两种液体的密度;
3. 液体对容器底的压力分析:先通过液体压强公式$p=\rho gh$比较压强,再结合$F=pS$(底面积相同)判断压力;
4. 容器对桌面的压强分析:容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力,结合容器形状、液体体积和密度比较总重力,再根据$p=\frac{F}{S}$判断压强。
【解析】
对各选项逐一分析:
选项A:两个小球完全相同,重力$G$相等。小球在甲中悬浮,由浮沉条件可知$F_{甲}=G$;小球在乙中漂浮,同理$F_{乙}=G$,因此$F_{甲}=F_{乙}$,A错误。
选项C:小球在甲中悬浮,说明$\rho_{甲}=\rho_{球}$;小球在乙中漂浮,说明$\rho_{乙}>\rho_{球}$,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,C错误。
选项B:两容器内液面相平,即液面高度$h$相同,根据液体压强公式$p=\rho gh$,因$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,可得液体对容器底部的压强$p_{甲底}<p_{乙底}$。又因为两容器底面积$S$相同,由$F=pS$可知,液体对容器底部的压力$F_{甲}'<F_{乙}'$,B错误。
选项D:容器对水平桌面的压力$F_{总}=G_{容}+G_{液}+G_{球}$。
甲为柱形容器,小球悬浮,$G_{液甲}+G_{球}=\rho_{甲}g(V_{液甲}+V_{球})=\rho_{甲}gSh$(柱形容器中$V_{液甲}+V_{球}=Sh$);
乙为上宽下窄容器,液面相平时$V_{液乙}+V_{排乙}>Sh$,且$\rho_{乙}>\rho_{甲}$,结合$G_{球}=\rho_{乙}gV_{排乙}$,可得$G_{液乙}+G_{球}>\rho_{乙}gSh>\rho_{甲}gSh=G_{液甲}+G_{球}$。
已知容器质量$G_{容}$相同,因此$F_{总甲}<F_{总乙}$,两容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$p_{甲}<p_{乙}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
物体浮沉条件、液体压强公式、固体压强公式
【点评】
本题综合考查浮沉条件、液体与固体压强的计算,需结合容器形状分析液体体积与总重力的关系,对知识点的综合应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
我们逐个选项分析:
1. 浮力分析:根据物体浮沉条件,悬浮和漂浮时浮力都等于自身重力,结合小球完全相同的条件判断浮力大小;
2. 液体密度分析:利用悬浮、漂浮时物体与液体的密度关系,对比两种液体的密度;
3. 液体对容器底的压力分析:先通过液体压强公式$p=\rho gh$比较压强,再结合$F=pS$(底面积相同)判断压力;
4. 容器对桌面的压强分析:容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力,结合容器形状、液体体积和密度比较总重力,再根据$p=\frac{F}{S}$判断压强。
【解析】
对各选项逐一分析:
选项A:两个小球完全相同,重力$G$相等。小球在甲中悬浮,由浮沉条件可知$F_{甲}=G$;小球在乙中漂浮,同理$F_{乙}=G$,因此$F_{甲}=F_{乙}$,A错误。
选项C:小球在甲中悬浮,说明$\rho_{甲}=\rho_{球}$;小球在乙中漂浮,说明$\rho_{乙}>\rho_{球}$,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,C错误。
选项B:两容器内液面相平,即液面高度$h$相同,根据液体压强公式$p=\rho gh$,因$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,可得液体对容器底部的压强$p_{甲底}<p_{乙底}$。又因为两容器底面积$S$相同,由$F=pS$可知,液体对容器底部的压力$F_{甲}'<F_{乙}'$,B错误。
选项D:容器对水平桌面的压力$F_{总}=G_{容}+G_{液}+G_{球}$。
甲为柱形容器,小球悬浮,$G_{液甲}+G_{球}=\rho_{甲}g(V_{液甲}+V_{球})=\rho_{甲}gSh$(柱形容器中$V_{液甲}+V_{球}=Sh$);
乙为上宽下窄容器,液面相平时$V_{液乙}+V_{排乙}>Sh$,且$\rho_{乙}>\rho_{甲}$,结合$G_{球}=\rho_{乙}gV_{排乙}$,可得$G_{液乙}+G_{球}>\rho_{乙}gSh>\rho_{甲}gSh=G_{液甲}+G_{球}$。
已知容器质量$G_{容}$相同,因此$F_{总甲}<F_{总乙}$,两容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$p_{甲}<p_{乙}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
物体浮沉条件、液体压强公式、固体压强公式
【点评】
本题综合考查浮沉条件、液体与固体压强的计算,需结合容器形状分析液体体积与总重力的关系,对知识点的综合应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
4. 水平桌面上放置有甲、乙容器,甲容器中液体的密度为$\rho_{甲}$,乙容器中液体的密度为$\rho_{乙}$,小球$A$与$B$完全相同。用一根细线将小球$A$系好,使其浸没在甲容器的液体中且不与容器接触,如图甲所示;用一根细线将小球$B$与容器底面相连,使其浸没,且不与容器接触,如图乙所示。$A$、$B$静止时所受的浮力分别为$F_{1}$、$F_{2}$,细线处于绷直状态(忽略质量和体积),下列判断正确的是(

A.$F_{1}=F_{2}$
B.$\rho_{甲}>\rho_{乙}$
C.若剪断细线,则小球$A$静止时,甲容器底部受到的压力不变
D.若剪断细线,则小球$B$静止时,乙容器对桌面的压强不变
D
)A.$F_{1}=F_{2}$
B.$\rho_{甲}>\rho_{乙}$
C.若剪断细线,则小球$A$静止时,甲容器底部受到的压力不变
D.若剪断细线,则小球$B$静止时,乙容器对桌面的压强不变
答案
4. D
解析
【分析】
要解决本题,需结合阿基米德原理、受力分析和压力压强的相关知识,逐一分析选项:
1. 浮力与液体密度判断:通过对小球进行受力分析,结合平衡条件得出浮力与重力的关系,再根据阿基米德原理推导液体密度与小球密度的大小关系。
2. 压力与压强变化分析:采用整体法分析容器对桌面的压力,结合压强公式判断压强变化;通过液体对容器底的压力与浮力、重力的关系,判断容器底部压力变化。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,小球A、B完全相同,浸没时$V_{排}=V_{球}$,但液体密度$\rho_{甲}$、$\rho_{乙}$的大小关系未知,无法直接比较$F_{1}$和$F_{2}$的大小,故A错误。
选项B:对小球A受力分析:小球A受向上的浮力$F_{1}$、细线拉力$T_{1}$,向下的重力$G$,由平衡条件得$F_{1}+T_{1}=G$,即$F_{1}=G-T_{1}<G$,结合阿基米德原理$F_{1}=\rho_{甲}gV_{球}$,可得$\rho_{甲}gV_{球}<G$,即$\rho_{甲}<\rho_{球}$;
对小球B受力分析:小球B受向上的浮力$F_{2}$,向下的重力$G$、细线拉力$T_{2}$,由平衡条件得$F_{2}=G+T_{2}$,即$F_{2}>G$,结合阿基米德原理$F_{2}=\rho_{乙}gV_{球}$,可得$\rho_{乙}gV_{球}>G$,即$\rho_{乙}>\rho_{球}$;
因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,故B错误。
选项C:剪断细线前,甲容器底部受到的压力为液体重力与小球A受到的浮力之和(小球对液体的反作用力等于浮力),即$F_{压1}=G_{液甲}+F_{1}=G_{液甲}+G-T_{1}$;
剪断细线后,小球A下沉至容器底,容器底部受到的压力为液体重力与小球重力之和,即$F_{压2}=G_{液甲}+G$;
显然$F_{压1}<F_{压2}$,容器底部受到的压力变大,故C错误。
选项D:将乙容器、液体和小球B视为一个整体,剪断细线前,整体对桌面的压力等于总重力$F_{桌1}=G_{容乙}+G_{液乙}+G_{球}$(细线拉力为内部相互作用力,相互抵消);
剪断细线后,小球B漂浮,整体总重力不变,因此对桌面的压力$F_{桌2}=G_{容乙}+G_{液乙}+G_{球}$,即$F_{桌1}=F_{桌2}$;
容器底面积$S_{乙}$不变,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,容器对桌面的压强不变,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理、受力分析、压强与压力的计算
【点评】
本题综合考查浮力、压力与压强的相关知识,解题的关键是正确对小球进行受力分析,并灵活运用整体法分析容器对桌面的压力变化,对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需结合阿基米德原理、受力分析和压力压强的相关知识,逐一分析选项:
1. 浮力与液体密度判断:通过对小球进行受力分析,结合平衡条件得出浮力与重力的关系,再根据阿基米德原理推导液体密度与小球密度的大小关系。
2. 压力与压强变化分析:采用整体法分析容器对桌面的压力,结合压强公式判断压强变化;通过液体对容器底的压力与浮力、重力的关系,判断容器底部压力变化。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,小球A、B完全相同,浸没时$V_{排}=V_{球}$,但液体密度$\rho_{甲}$、$\rho_{乙}$的大小关系未知,无法直接比较$F_{1}$和$F_{2}$的大小,故A错误。
选项B:对小球A受力分析:小球A受向上的浮力$F_{1}$、细线拉力$T_{1}$,向下的重力$G$,由平衡条件得$F_{1}+T_{1}=G$,即$F_{1}=G-T_{1}<G$,结合阿基米德原理$F_{1}=\rho_{甲}gV_{球}$,可得$\rho_{甲}gV_{球}<G$,即$\rho_{甲}<\rho_{球}$;
对小球B受力分析:小球B受向上的浮力$F_{2}$,向下的重力$G$、细线拉力$T_{2}$,由平衡条件得$F_{2}=G+T_{2}$,即$F_{2}>G$,结合阿基米德原理$F_{2}=\rho_{乙}gV_{球}$,可得$\rho_{乙}gV_{球}>G$,即$\rho_{乙}>\rho_{球}$;
因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,故B错误。
选项C:剪断细线前,甲容器底部受到的压力为液体重力与小球A受到的浮力之和(小球对液体的反作用力等于浮力),即$F_{压1}=G_{液甲}+F_{1}=G_{液甲}+G-T_{1}$;
剪断细线后,小球A下沉至容器底,容器底部受到的压力为液体重力与小球重力之和,即$F_{压2}=G_{液甲}+G$;
显然$F_{压1}<F_{压2}$,容器底部受到的压力变大,故C错误。
选项D:将乙容器、液体和小球B视为一个整体,剪断细线前,整体对桌面的压力等于总重力$F_{桌1}=G_{容乙}+G_{液乙}+G_{球}$(细线拉力为内部相互作用力,相互抵消);
剪断细线后,小球B漂浮,整体总重力不变,因此对桌面的压力$F_{桌2}=G_{容乙}+G_{液乙}+G_{球}$,即$F_{桌1}=F_{桌2}$;
容器底面积$S_{乙}$不变,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,容器对桌面的压强不变,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理、受力分析、压强与压力的计算
【点评】
本题综合考查浮力、压力与压强的相关知识,解题的关键是正确对小球进行受力分析,并灵活运用整体法分析容器对桌面的压力变化,对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.6
5. 取三块质量相等的橡皮泥,分别捏成一个碗状,两个球状(其中一个球为空心),分别放入装有相同质量水的相同的烧杯中,静止时它们的状态如图所示,下列说法正确的是(

A.三块橡皮泥受到的浮力为$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$
B.橡皮泥排开水的体积为$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$
C.水对容器底部的压强为$p_{甲}>p_{丙}>p_{乙}$
D.烧杯对桌面的压力为$F_{甲}^{'}=F_{乙}^{'}>F_{丙}^{'}$
B
)A.三块橡皮泥受到的浮力为$F_{甲}>F_{丙}>F_{乙}$
B.橡皮泥排开水的体积为$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$
C.水对容器底部的压强为$p_{甲}>p_{丙}>p_{乙}$
D.烧杯对桌面的压力为$F_{甲}^{'}=F_{乙}^{'}>F_{丙}^{'}$
答案
5. B
解析
【分析】
首先,三块橡皮泥质量相等,根据$G=mg$可知它们的重力$G$相等。
1. 分析浮力:甲中橡皮泥漂浮,浮力等于自身重力,即$F_{甲}=G$;丙中橡皮泥悬浮,浮力等于自身重力,即$F_{丙}=G$;乙中橡皮泥沉底,浮力小于自身重力,即$F_{乙}<G$,因此浮力关系为$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$。
2. 根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在液体密度相同时,浮力越大,排开液体的体积越大,由此可得$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$,可判断选项B的正误。
3. 分析水对容器底部的压强:三个烧杯初始水的质量相同,即初始水的体积相同,结合排开液体的体积,甲和丙的液面高度相同且高于乙,根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$,可知$p_{甲}=p_{丙}>p_{乙}$,可判断选项C的正误。
4. 分析烧杯对桌面的压力:烧杯对桌面的压力等于烧杯、水和橡皮泥的总重力,三者总重力相等,因此$F_{甲}'=F_{乙}'=F_{丙}'$,可判断选项D的正误;再结合浮力关系判断选项A的正误。
【解析】
已知三块橡皮泥质量相等,故$G_{甲}=G_{乙}=G_{丙}=G$。
1. 浮力分析:
甲中橡皮泥漂浮:$F_{甲}=G$;
丙中橡皮泥悬浮:$F_{丙}=G$;
乙中橡皮泥沉底:$F_{乙}<G$;
因此$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$,故选项A错误。
2. 排开水的体积分析:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,变形得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$,
因为$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$,$\rho_{水}$、$g$相同,所以$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$,选项B正确。
3. 水对容器底部的压强分析:
初始时三个烧杯中水的质量相同,即水的初始体积相同,结合$V_{排}$的关系,可知最终液面高度$h_{甲}=h_{丙}>h_{乙}$,
根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$,$\rho_{水}$、$g$相同,所以$p_{甲}=p_{丙}>p_{乙}$,选项C错误。
4. 烧杯对桌面的压力分析:
烧杯对桌面的压力等于烧杯、水和橡皮泥的总重力,即$F'=G_{杯}+G_{水}+G_{泥}$,
由于三个烧杯、水、橡皮泥的重力都分别相等,因此$F_{甲}'=F_{乙}'=F_{丙}'$,选项D错误。
【答案】
B
【知识点】
物体的浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查物体浮沉条件、阿基米德原理和液体压强的应用,需要结合受力分析、浮力与排开液体体积的关系,以及压力、压强的判断,理清各物理量之间的联系是解题关键。
【难度系数】
0.6
首先,三块橡皮泥质量相等,根据$G=mg$可知它们的重力$G$相等。
1. 分析浮力:甲中橡皮泥漂浮,浮力等于自身重力,即$F_{甲}=G$;丙中橡皮泥悬浮,浮力等于自身重力,即$F_{丙}=G$;乙中橡皮泥沉底,浮力小于自身重力,即$F_{乙}<G$,因此浮力关系为$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$。
2. 根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在液体密度相同时,浮力越大,排开液体的体积越大,由此可得$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$,可判断选项B的正误。
3. 分析水对容器底部的压强:三个烧杯初始水的质量相同,即初始水的体积相同,结合排开液体的体积,甲和丙的液面高度相同且高于乙,根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$,可知$p_{甲}=p_{丙}>p_{乙}$,可判断选项C的正误。
4. 分析烧杯对桌面的压力:烧杯对桌面的压力等于烧杯、水和橡皮泥的总重力,三者总重力相等,因此$F_{甲}'=F_{乙}'=F_{丙}'$,可判断选项D的正误;再结合浮力关系判断选项A的正误。
【解析】
已知三块橡皮泥质量相等,故$G_{甲}=G_{乙}=G_{丙}=G$。
1. 浮力分析:
甲中橡皮泥漂浮:$F_{甲}=G$;
丙中橡皮泥悬浮:$F_{丙}=G$;
乙中橡皮泥沉底:$F_{乙}<G$;
因此$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$,故选项A错误。
2. 排开水的体积分析:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,变形得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$,
因为$F_{甲}=F_{丙}>F_{乙}$,$\rho_{水}$、$g$相同,所以$V_{甲}=V_{丙}>V_{乙}$,选项B正确。
3. 水对容器底部的压强分析:
初始时三个烧杯中水的质量相同,即水的初始体积相同,结合$V_{排}$的关系,可知最终液面高度$h_{甲}=h_{丙}>h_{乙}$,
根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$,$\rho_{水}$、$g$相同,所以$p_{甲}=p_{丙}>p_{乙}$,选项C错误。
4. 烧杯对桌面的压力分析:
烧杯对桌面的压力等于烧杯、水和橡皮泥的总重力,即$F'=G_{杯}+G_{水}+G_{泥}$,
由于三个烧杯、水、橡皮泥的重力都分别相等,因此$F_{甲}'=F_{乙}'=F_{丙}'$,选项D错误。
【答案】
B
【知识点】
物体的浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查物体浮沉条件、阿基米德原理和液体压强的应用,需要结合受力分析、浮力与排开液体体积的关系,以及压力、压强的判断,理清各物理量之间的联系是解题关键。
【难度系数】
0.6
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