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5. 如图所示,立方体物体浸没在液体中,$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$、$F_{4}$分别表示静止时它四个面受到液体的压力。下列说法正确的是()
A. $F_{1}$和$F_{2}$是一对平衡力
B. $F_{3}$和$F_{4}$是一对相互作用力
C. 物体受到的浮力等于$F_{3}-F_{4}$
D. $F_{3}$与$F_{4}$的合力方向可能竖直向下
A. $F_{1}$和$F_{2}$是一对平衡力
B. $F_{3}$和$F_{4}$是一对相互作用力
C. 物体受到的浮力等于$F_{3}-F_{4}$
D. $F_{3}$与$F_{4}$的合力方向可能竖直向下
答案
A
解析
【分析】
要解决此题，需先明确以下核心知识点：
1. 平衡力的判定条件：作用在同一物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
2. 相互作用力的判定条件：作用在两个不同物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
3. 浮力的产生原因：浸在液体中的物体受到的浮力等于其上下表面受到的液体压力差（向上压力减去向下压力）。
解题时，先结合液体压强公式$p=\rho gh$判断各面受到的压力大小关系，再逐一验证各选项是否符合对应力学规律。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：
立方体左右侧面在液体中的深度相同，由$ p = \rho gh $可知，左右侧面受到的液体压强相等；左右侧面受力面积相同，根据$ F = pS $，可得$ F_1 = F_2 $。
$ F_1 $向右、$ F_2 $向左，二者作用在同一物体（立方体）上，且作用在同一直线上，满足平衡力的全部条件，因此$ F_1 $和$ F_2 $是一对平衡力，A正确。
2. 选项B：
相互作用力需作用在两个不同物体上，而$ F_3 $和$ F_4 $均作用在立方体这同一物体上，不符合相互作用力的判定条件，B错误。
3. 选项C：
浮力是物体上下表面的压力差，即浮力等于向上的压力减去向下的压力。结合液体压强规律，下表面深度更大，向上的压力大于向下的压力，而选项中描述的$F_3-F_4$不符合浮力的正确压力差逻辑，C错误。
4. 选项D：
立方体下表面深度大于上表面，根据$ p = \rho gh $和$ F = pS $，向上的压力大于向下的压力，因此$ F_3 $与$ F_4 $的合力方向竖直向上，不可能竖直向下，D错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
平衡力的判定、相互作用力的判定、浮力的产生原因
【点评】
本题综合考查液体压强、平衡力、相互作用力及浮力的相关知识，解题的关键是准确区分平衡力与相互作用力的差异，理解浮力的产生本质，同时熟练运用液体压强公式分析压力大小关系。
【难度系数】
0.6
要解决此题，需先明确以下核心知识点：
1. 平衡力的判定条件：作用在同一物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
2. 相互作用力的判定条件：作用在两个不同物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
3. 浮力的产生原因：浸在液体中的物体受到的浮力等于其上下表面受到的液体压力差（向上压力减去向下压力）。
解题时，先结合液体压强公式$p=\rho gh$判断各面受到的压力大小关系，再逐一验证各选项是否符合对应力学规律。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：
立方体左右侧面在液体中的深度相同，由$ p = \rho gh $可知，左右侧面受到的液体压强相等；左右侧面受力面积相同，根据$ F = pS $，可得$ F_1 = F_2 $。
$ F_1 $向右、$ F_2 $向左，二者作用在同一物体（立方体）上，且作用在同一直线上，满足平衡力的全部条件，因此$ F_1 $和$ F_2 $是一对平衡力，A正确。
2. 选项B：
相互作用力需作用在两个不同物体上，而$ F_3 $和$ F_4 $均作用在立方体这同一物体上，不符合相互作用力的判定条件，B错误。
3. 选项C：
浮力是物体上下表面的压力差，即浮力等于向上的压力减去向下的压力。结合液体压强规律，下表面深度更大，向上的压力大于向下的压力，而选项中描述的$F_3-F_4$不符合浮力的正确压力差逻辑，C错误。
4. 选项D：
立方体下表面深度大于上表面，根据$ p = \rho gh $和$ F = pS $，向上的压力大于向下的压力，因此$ F_3 $与$ F_4 $的合力方向竖直向上，不可能竖直向下，D错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
平衡力的判定、相互作用力的判定、浮力的产生原因
【点评】
本题综合考查液体压强、平衡力、相互作用力及浮力的相关知识，解题的关键是准确区分平衡力与相互作用力的差异，理解浮力的产生本质，同时熟练运用液体压强公式分析压力大小关系。
【难度系数】
0.6
6. 如图所示是“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中的步骤之一,弹簧测力计的示数为N;若石块重2.6 N,则它所受浮力为N。
答案
1.6
1
1
解析
【分析】
首先确定弹簧测力计的分度值，通过观察刻度可知，0~1N之间有5个小格，每个小格代表0.2N，据此读取弹簧测力计的示数；再根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{示}$，已知石块重力和弹簧测力计的拉力，代入数据即可计算出石块所受浮力。
【解析】
1. 读取弹簧测力计示数：
由图可知，弹簧测力计的分度值为$0.2N$，指针指向$1.6N$刻度线，因此弹簧测力计的示数为$1.6N$。
2. 计算石块所受浮力：
根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{示}$，已知石块重力$G=2.6N$，弹簧测力计示数$F_{示}=1.6N$，代入得：
$F_{浮}=2.6N - 1.6N = 1N$
【答案】
1.6；1
【知识点】
弹簧测力计读数；称重法测浮力
【点评】
本题属于基础实验题，主要考查弹簧测力计的正确读数方法和称重法测浮力的应用，解题关键是准确识别弹簧测力计的分度值，牢记称重法测浮力的公式。
【难度系数】
0.8
首先确定弹簧测力计的分度值，通过观察刻度可知，0~1N之间有5个小格，每个小格代表0.2N，据此读取弹簧测力计的示数；再根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{示}$，已知石块重力和弹簧测力计的拉力，代入数据即可计算出石块所受浮力。
【解析】
1. 读取弹簧测力计示数：
由图可知，弹簧测力计的分度值为$0.2N$，指针指向$1.6N$刻度线，因此弹簧测力计的示数为$1.6N$。
2. 计算石块所受浮力：
根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{示}$，已知石块重力$G=2.6N$，弹簧测力计示数$F_{示}=1.6N$，代入得：
$F_{浮}=2.6N - 1.6N = 1N$
【答案】
1.6；1
【知识点】
弹簧测力计读数；称重法测浮力
【点评】
本题属于基础实验题，主要考查弹簧测力计的正确读数方法和称重法测浮力的应用，解题关键是准确识别弹簧测力计的分度值，牢记称重法测浮力的公式。
【难度系数】
0.8
7. 如图所示,一个重20 N的正方体物体浸没在水中,其上表面受到水向下的压力为15 N,其下表面受到水向上的压力为24 N,则物体上、下表面受到水的压力差为,方向竖直,此时物体受到的浮力大小为,所受合力为。
答案
9N
向上
9N
0N
向上
9N
0N
解析
【分析】
首先，计算物体上、下表面的压力差，可直接用下表面受到的向上压力减去上表面受到的向下压力；压力差的方向由较大压力的方向决定，下表面向上压力更大，故方向竖直向上。根据浮力的产生原因，浮力大小等于物体上下表面的压力差。最后，物体静止在水中，处于平衡状态，受到的重力、浮力和绳子拉力相互平衡，合力为0。
【解析】
1. 计算上、下表面的压力差：
$\Delta F = F_{\mathrm{向上}} - F_{\mathrm{向下}} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$；
2. 由于下表面受到的向上压力大于上表面的向下压力，因此压力差的方向竖直向上；
3. 根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的压力差，故$F_{\mathrm{浮}} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$；
4. 物体处于静止状态，受力平衡，所受合力为$0\,\mathrm{N}$。
【答案】
9N；向上；9N；0N
【知识点】
浮力的产生原因；受力平衡；合力计算
【点评】
本题考查浮力的压力差计算方法及平衡状态下物体的合力分析，重点在于理解浮力的本质是液体对物体上下表面的压力差，同时明确静止的平衡状态物体合力为零，属于基础概念应用题型，需熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.8
首先，计算物体上、下表面的压力差，可直接用下表面受到的向上压力减去上表面受到的向下压力；压力差的方向由较大压力的方向决定，下表面向上压力更大，故方向竖直向上。根据浮力的产生原因，浮力大小等于物体上下表面的压力差。最后，物体静止在水中，处于平衡状态，受到的重力、浮力和绳子拉力相互平衡，合力为0。
【解析】
1. 计算上、下表面的压力差：
$\Delta F = F_{\mathrm{向上}} - F_{\mathrm{向下}} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$；
2. 由于下表面受到的向上压力大于上表面的向下压力，因此压力差的方向竖直向上；
3. 根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的压力差，故$F_{\mathrm{浮}} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$；
4. 物体处于静止状态，受力平衡，所受合力为$0\,\mathrm{N}$。
【答案】
9N；向上；9N；0N
【知识点】
浮力的产生原因；受力平衡；合力计算
【点评】
本题考查浮力的压力差计算方法及平衡状态下物体的合力分析，重点在于理解浮力的本质是液体对物体上下表面的压力差，同时明确静止的平衡状态物体合力为零，属于基础概念应用题型，需熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.8
8. 如图所示,一个圆球漂浮在水面上,请画出圆球所受力的示意图。
答案
解析
【分析】
首先分析圆球的受力状态：圆球漂浮在水面上且静止，处于平衡状态，因此受到的力为平衡力。此时圆球受到两个力：一是地球施加的竖直向下的重力，二是水施加的竖直向上的浮力，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
接着梳理画图思路：先确定圆球的重心（球心位置），作为两个力的共同作用点；再从球心出发，分别画出竖直向下的重力和竖直向上的浮力，注意两条线段长度要相等，以此体现二力平衡时大小相等的特点，最后标注对应的力的符号。
【解析】
1. 受力分析：漂浮的圆球受竖直向下的重力$ G $和竖直向上的浮力$ F_{浮} $，二力为平衡力，大小相等；
2. 确定作用点：两个力的作用点均位于圆球的球心处；
3. 绘制示意图：从球心竖直向下画带箭头的线段，标注$ G $；从球心竖直向上画等长的带箭头线段，标注$ F_{浮} $（示意图与参考答案一致）。
【答案】
如参考答案所示，画出作用在球心处、竖直向下的重力$ G $和竖直向上的浮力$ F_{浮} $，两力线段长度相等。
【知识点】
受力示意图绘制、二力平衡、物体浮沉条件
【点评】
本题属于力学基础题，考查漂浮物体的受力分析及受力示意图的规范绘制，要求学生明确静止漂浮物体的受力特点，掌握二力平衡的条件，同时注意力的作用点、方向和大小的正确表示。
【难度系数】
0.8
首先分析圆球的受力状态：圆球漂浮在水面上且静止，处于平衡状态，因此受到的力为平衡力。此时圆球受到两个力：一是地球施加的竖直向下的重力，二是水施加的竖直向上的浮力，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
接着梳理画图思路：先确定圆球的重心（球心位置），作为两个力的共同作用点；再从球心出发，分别画出竖直向下的重力和竖直向上的浮力，注意两条线段长度要相等，以此体现二力平衡时大小相等的特点，最后标注对应的力的符号。
【解析】
1. 受力分析：漂浮的圆球受竖直向下的重力$ G $和竖直向上的浮力$ F_{浮} $，二力为平衡力，大小相等；
2. 确定作用点：两个力的作用点均位于圆球的球心处；
3. 绘制示意图：从球心竖直向下画带箭头的线段，标注$ G $；从球心竖直向上画等长的带箭头线段，标注$ F_{浮} $（示意图与参考答案一致）。
【答案】
如参考答案所示，画出作用在球心处、竖直向下的重力$ G $和竖直向上的浮力$ F_{浮} $，两力线段长度相等。
【知识点】
受力示意图绘制、二力平衡、物体浮沉条件
【点评】
本题属于力学基础题，考查漂浮物体的受力分析及受力示意图的规范绘制，要求学生明确静止漂浮物体的受力特点，掌握二力平衡的条件，同时注意力的作用点、方向和大小的正确表示。
【难度系数】
0.8
9. 请画出图中潜艇在出水时所受浮力的示意图。($O$点为重心)
答案
解析
【分析】
要画出潜艇出水时所受浮力的示意图，首先明确浮力的特点：浮力的方向总是竖直向上的，与物体的运动状态无关；然后确定浮力的作用点，题目中指定O点为重心，所以浮力的作用点画在O点。接下来按照力的示意图的画法，用带箭头的线段表示出这个力即可。
【解析】
1. 确定浮力的方向：浮力是液体对物体的向上托力，其方向始终为竖直向上；
2. 确定作用点：根据题目要求，将浮力的作用点定在潜艇的重心O点；
3. 绘制示意图：从O点出发，竖直向上画一条带箭头的线段，并在箭头附近标注符号“$F_{浮}$”，以此表示潜艇所受的浮力。
【答案】
过O点竖直向上画一条带箭头的线段，标注“$F_{浮}$”（示意图：以O为作用点，竖直向上的带箭头线段，标注$F_{浮}$）
【知识点】
浮力的方向、力的示意图画法
【点评】
本题属于基础作图题，主要考查浮力的方向和力的示意图的绘制规范，牢记浮力竖直向上的方向，明确力的作用点和方向的标注要求是解题关键。
【难度系数】
0.8
要画出潜艇出水时所受浮力的示意图，首先明确浮力的特点：浮力的方向总是竖直向上的，与物体的运动状态无关；然后确定浮力的作用点，题目中指定O点为重心，所以浮力的作用点画在O点。接下来按照力的示意图的画法，用带箭头的线段表示出这个力即可。
【解析】
1. 确定浮力的方向：浮力是液体对物体的向上托力，其方向始终为竖直向上；
2. 确定作用点：根据题目要求，将浮力的作用点定在潜艇的重心O点；
3. 绘制示意图：从O点出发，竖直向上画一条带箭头的线段，并在箭头附近标注符号“$F_{浮}$”，以此表示潜艇所受的浮力。
【答案】
过O点竖直向上画一条带箭头的线段，标注“$F_{浮}$”（示意图：以O为作用点，竖直向上的带箭头线段，标注$F_{浮}$）
【知识点】
浮力的方向、力的示意图画法
【点评】
本题属于基础作图题，主要考查浮力的方向和力的示意图的绘制规范，牢记浮力竖直向上的方向，明确力的作用点和方向的标注要求是解题关键。
【难度系数】
0.8
10. 如图所示,一个棱长为10 cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中而保持静止状态,其上表面受到液体的压强为400 Pa,下表面受到液体的压强为1200 Pa。若将正方体再下沉5 cm,其上下表面受到的液体压强将(选填“变大”“变小”或“不变”),正方体受到的浮力是N。
答案
变大
8
8
解析
【分析】
1. 判断压强变化：根据液体压强公式$ p=\rho gh $，液体压强的大小与液体密度$ \rho $和深度$ h $有关。当正方体再下沉5cm时，其上下表面到液面的垂直深度均增大，液体密度不变，因此上下表面受到的液体压强会变大。
2. 计算浮力：根据浮力产生的原因，浮力等于物体上下表面受到的液体压力差。先计算正方体的底面积，再利用$ F=pS $通过压强差乘以底面积，即可得到浮力大小。
【解析】
1. 压强变化分析：
液体压强的公式为$ p=\rho gh $，其中$ \rho $为液体密度，$ h $为深度（液面到该点的垂直距离）。当正方体下沉5cm后，上下表面的深度均增加，液体密度$ \rho $不变，因此由公式可知，上下表面受到的液体压强将变大。
2. 浮力计算：
正方体的棱长为10cm，其底面积$ S=(10\mathrm{cm})^2=100\mathrm{cm}^2=0.01\mathrm{m}^2 $。
根据浮力产生的原因：$ F_{\mathrm{浮}}=F_{\mathrm{下}}-F_{\mathrm{上}} $，又因为$ F=pS $，所以：
$ F_{\mathrm{浮}}=p_{\mathrm{下}}S - p_{\mathrm{上}}S=(p_{\mathrm{下}}-p_{\mathrm{上}})S $
代入数据：$ p_{\mathrm{下}}=1200\mathrm{Pa} $，$ p_{\mathrm{上}}=400\mathrm{Pa} $，$ S=0.01\mathrm{m}^2 $
$ F_{\mathrm{浮}}=(1200\mathrm{Pa}-400\mathrm{Pa})×0.01\mathrm{m}^2=800\mathrm{Pa}×0.01\mathrm{m}^2=8\mathrm{N} $
【答案】
变大；8
【知识点】
液体压强的影响因素；浮力的计算（压力差法）
【点评】
本题结合液体压强与浮力的知识进行考查，核心是理解液体压强的决定因素以及浮力产生的本质，需要注意单位换算的准确性，属于基础综合题，能帮助学生巩固压强与浮力的相关公式应用。
【难度系数】
0.7
1. 判断压强变化：根据液体压强公式$ p=\rho gh $，液体压强的大小与液体密度$ \rho $和深度$ h $有关。当正方体再下沉5cm时，其上下表面到液面的垂直深度均增大，液体密度不变，因此上下表面受到的液体压强会变大。
2. 计算浮力：根据浮力产生的原因，浮力等于物体上下表面受到的液体压力差。先计算正方体的底面积，再利用$ F=pS $通过压强差乘以底面积，即可得到浮力大小。
【解析】
1. 压强变化分析：
液体压强的公式为$ p=\rho gh $，其中$ \rho $为液体密度，$ h $为深度（液面到该点的垂直距离）。当正方体下沉5cm后，上下表面的深度均增加，液体密度$ \rho $不变，因此由公式可知，上下表面受到的液体压强将变大。
2. 浮力计算：
正方体的棱长为10cm，其底面积$ S=(10\mathrm{cm})^2=100\mathrm{cm}^2=0.01\mathrm{m}^2 $。
根据浮力产生的原因：$ F_{\mathrm{浮}}=F_{\mathrm{下}}-F_{\mathrm{上}} $，又因为$ F=pS $，所以：
$ F_{\mathrm{浮}}=p_{\mathrm{下}}S - p_{\mathrm{上}}S=(p_{\mathrm{下}}-p_{\mathrm{上}})S $
代入数据：$ p_{\mathrm{下}}=1200\mathrm{Pa} $，$ p_{\mathrm{上}}=400\mathrm{Pa} $，$ S=0.01\mathrm{m}^2 $
$ F_{\mathrm{浮}}=(1200\mathrm{Pa}-400\mathrm{Pa})×0.01\mathrm{m}^2=800\mathrm{Pa}×0.01\mathrm{m}^2=8\mathrm{N} $
【答案】
变大；8
【知识点】
液体压强的影响因素；浮力的计算（压力差法）
【点评】
本题结合液体压强与浮力的知识进行考查，核心是理解液体压强的决定因素以及浮力产生的本质，需要注意单位换算的准确性，属于基础综合题，能帮助学生巩固压强与浮力的相关公式应用。
【难度系数】
0.7
11. 如图甲所示,小聪在课余时间用弹簧测力计做关于浮力的实验。他用弹簧测力计挂着一个实心圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将圆柱体缓慢拉出水面,弹簧测力计的示数$F$随圆柱体上升高度$h$的变化情况如图乙所示,则圆柱体受到的重力为N,圆柱体受到的最大浮力为N。
答案
2
0.4
0.4
解析
【分析】
首先观察图乙的$F-h$图像，可将圆柱体上升过程分为三个阶段：
1. 当$h$在$0∼10\ \mathrm{cm}$时，圆柱体完全浸没在水中，排开水的体积不变，浮力不变，弹簧测力计示数保持恒定；
2. 当$h$在$10∼20\ \mathrm{cm}$时，圆柱体逐渐露出水面，排开水的体积减小，浮力减小，弹簧测力计示数逐渐增大；
3. 当$h＞20\ \mathrm{cm}$时，圆柱体完全离开水面，弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力。
解题时先从完全离开水面的阶段读取重力，再利用称重法计算完全浸没时的最大浮力。
【解析】
1. 求圆柱体的重力：
当圆柱体完全离开水面后（$h≥20\ \mathrm{cm}$），弹簧测力计的示数不再变化，此时拉力与圆柱体的重力是一对平衡力，大小相等。由图乙可知，圆柱体的重力$G = 2.0\ \mathrm{N}$。
2. 求圆柱体受到的最大浮力：
当圆柱体完全浸没在水中时（$0≤ h≤10\ \mathrm{cm}$），弹簧测力计的示数$F_{\mathrm{示}} = 1.6\ \mathrm{N}$。根据称重法测浮力公式$F_{\mathrm{浮}} = G - F_{\mathrm{示}}$，可得最大浮力：
$F_{\mathrm{浮最大}} = G - F_{\mathrm{示}} = 2.0\ \mathrm{N} - 1.6\ \mathrm{N} = 0.4\ \mathrm{N}$。
【答案】
2.0；0.4
【知识点】
称重法测浮力；图像信息提取
【点评】
本题结合图像考查浮力的计算，核心是理解不同阶段圆柱体的状态与弹簧测力计示数的关系，通过图像提取关键数据，再运用称重法公式即可求解，属于基础型浮力应用题。
【难度系数】
0.7
首先观察图乙的$F-h$图像，可将圆柱体上升过程分为三个阶段：
1. 当$h$在$0∼10\ \mathrm{cm}$时，圆柱体完全浸没在水中，排开水的体积不变，浮力不变，弹簧测力计示数保持恒定；
2. 当$h$在$10∼20\ \mathrm{cm}$时，圆柱体逐渐露出水面，排开水的体积减小，浮力减小，弹簧测力计示数逐渐增大；
3. 当$h＞20\ \mathrm{cm}$时，圆柱体完全离开水面，弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力。
解题时先从完全离开水面的阶段读取重力，再利用称重法计算完全浸没时的最大浮力。
【解析】
1. 求圆柱体的重力：
当圆柱体完全离开水面后（$h≥20\ \mathrm{cm}$），弹簧测力计的示数不再变化，此时拉力与圆柱体的重力是一对平衡力，大小相等。由图乙可知，圆柱体的重力$G = 2.0\ \mathrm{N}$。
2. 求圆柱体受到的最大浮力：
当圆柱体完全浸没在水中时（$0≤ h≤10\ \mathrm{cm}$），弹簧测力计的示数$F_{\mathrm{示}} = 1.6\ \mathrm{N}$。根据称重法测浮力公式$F_{\mathrm{浮}} = G - F_{\mathrm{示}}$，可得最大浮力：
$F_{\mathrm{浮最大}} = G - F_{\mathrm{示}} = 2.0\ \mathrm{N} - 1.6\ \mathrm{N} = 0.4\ \mathrm{N}$。
【答案】
2.0；0.4
【知识点】
称重法测浮力；图像信息提取
【点评】
本题结合图像考查浮力的计算，核心是理解不同阶段圆柱体的状态与弹簧测力计示数的关系，通过图像提取关键数据，再运用称重法公式即可求解，属于基础型浮力应用题。
【难度系数】
0.7
