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5. 如图10-1-7所示,当弹簧测力计吊着圆柱,从底部接触水面开始缓慢移动,到完全没入水的底部A的过程中,图10-1-8能表示圆柱所受浮力$F_{浮}$与浸入水中深度$h$关系的图像是()
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要分阶段分析圆柱浸入水中过程中浮力的变化规律：
1. 首先回忆阿基米德原理：浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，公式为$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。
2. 第一阶段：当圆柱从底部接触水面开始，到完全浸没在水中之前，随着浸入深度$h$增加，圆柱排开水的体积$V_{排}$逐渐变大，根据公式可知，浮力会随$h$的增大而线性增大。
3. 第二阶段：当圆柱完全浸没在水中后，继续向下移动时，排开水的体积$V_{排}$不再变化，液体密度也不变，所以浮力大小保持恒定。
4. 结合这两个阶段的浮力变化，我们需要找到先上升、后保持水平的图像，即可确定正确选项。
【解析】
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，分两个阶段分析浮力变化：
1. 接触水面到完全浸没阶段：
随着圆柱浸入水中的深度$h$增加，排开水的体积$V_{排}$逐渐增大，水的密度$\rho_{水}$和$g$不变，因此浮力$F_{浮}$随$h$的增大而均匀增大，对应图像为从原点出发的倾斜上升线段。
2. 完全浸没后继续下移阶段：
圆柱完全浸没后，排开水的体积$V_{排}$不再随深度$h$变化，因此浮力$F_{浮}$大小保持不变，对应图像为水平线段。
综合以上两个阶段的变化，符合该规律的是图D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理；浮力与排液体积的关系
【点评】
本题考查阿基米德原理的动态应用，核心是分阶段分析排开液体体积的变化，进而判断浮力的变化趋势，需要学生能将物理规律与图像结合，理解物理量之间的动态关系。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，我们需要分阶段分析圆柱浸入水中过程中浮力的变化规律：
1. 首先回忆阿基米德原理：浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，公式为$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。
2. 第一阶段：当圆柱从底部接触水面开始，到完全浸没在水中之前，随着浸入深度$h$增加，圆柱排开水的体积$V_{排}$逐渐变大，根据公式可知，浮力会随$h$的增大而线性增大。
3. 第二阶段：当圆柱完全浸没在水中后，继续向下移动时，排开水的体积$V_{排}$不再变化，液体密度也不变，所以浮力大小保持恒定。
4. 结合这两个阶段的浮力变化，我们需要找到先上升、后保持水平的图像，即可确定正确选项。
【解析】
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，分两个阶段分析浮力变化：
1. 接触水面到完全浸没阶段：
随着圆柱浸入水中的深度$h$增加，排开水的体积$V_{排}$逐渐增大，水的密度$\rho_{水}$和$g$不变，因此浮力$F_{浮}$随$h$的增大而均匀增大，对应图像为从原点出发的倾斜上升线段。
2. 完全浸没后继续下移阶段：
圆柱完全浸没后，排开水的体积$V_{排}$不再随深度$h$变化，因此浮力$F_{浮}$大小保持不变，对应图像为水平线段。
综合以上两个阶段的变化，符合该规律的是图D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理；浮力与排液体积的关系
【点评】
本题考查阿基米德原理的动态应用，核心是分阶段分析排开液体体积的变化，进而判断浮力的变化趋势，需要学生能将物理规律与图像结合，理解物理量之间的动态关系。
【难度系数】
0.7
6. 如图10-1-9所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中时示数是15 N,浸没在水中称时示数是5 N,若物块上表面所受水的压力为3 N,则物块下表面所受水的压力是N。
答案
13
解析
【分析】
要解决本题，需结合浮力的两种计算方法分析：首先利用称重法计算物块受到的浮力，再根据浮力的压力差原理（浮力等于物体下表面与上表面受到的压力差），推导求出物块下表面所受水的压力。具体思路为：先通过弹簧测力计在空气和水中的示数差算出浮力，再结合已知的上表面压力，利用压力差公式变形得到下表面压力。
【解析】
1. 利用称重法计算物块受到的浮力：
已知物块在空气中的重力$ G = 15\ \mathrm{N} $，浸没在水中时弹簧测力计的示数$ F_{\mathrm{示}} = 5\ \mathrm{N} $，根据称重法测浮力公式：
$ F_{\mathrm{浮}} = G - F_{\mathrm{示}} = 15\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 10\ \mathrm{N} $
2. 根据浮力的压力差原理计算下表面压力：
浮力的实质是物体上下表面受到的水的压力差，即$ F_{\mathrm{浮}} = F_{\mathrm{下}} - F_{\mathrm{上}} $，变形可得：
$ F_{\mathrm{下}} = F_{\mathrm{浮}} + F_{\mathrm{上}} $
已知物块上表面所受水的压力$ F_{\mathrm{上}} = 3\ \mathrm{N} $，代入数值：
$ F_{\mathrm{下}} = 10\ \mathrm{N} + 3\ \mathrm{N} = 13\ \mathrm{N} $
【答案】
13
【知识点】
称重法测浮力、浮力的压力差原理
【点评】
本题考查浮力两种计算方法的综合应用，核心是理解浮力的实质为物体上下表面的压力差，同时熟练掌握称重法测浮力的公式，将两种方法结合即可顺利求解，属于基础综合题。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需结合浮力的两种计算方法分析：首先利用称重法计算物块受到的浮力，再根据浮力的压力差原理（浮力等于物体下表面与上表面受到的压力差），推导求出物块下表面所受水的压力。具体思路为：先通过弹簧测力计在空气和水中的示数差算出浮力，再结合已知的上表面压力，利用压力差公式变形得到下表面压力。
【解析】
1. 利用称重法计算物块受到的浮力：
已知物块在空气中的重力$ G = 15\ \mathrm{N} $，浸没在水中时弹簧测力计的示数$ F_{\mathrm{示}} = 5\ \mathrm{N} $，根据称重法测浮力公式：
$ F_{\mathrm{浮}} = G - F_{\mathrm{示}} = 15\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 10\ \mathrm{N} $
2. 根据浮力的压力差原理计算下表面压力：
浮力的实质是物体上下表面受到的水的压力差，即$ F_{\mathrm{浮}} = F_{\mathrm{下}} - F_{\mathrm{上}} $，变形可得：
$ F_{\mathrm{下}} = F_{\mathrm{浮}} + F_{\mathrm{上}} $
已知物块上表面所受水的压力$ F_{\mathrm{上}} = 3\ \mathrm{N} $，代入数值：
$ F_{\mathrm{下}} = 10\ \mathrm{N} + 3\ \mathrm{N} = 13\ \mathrm{N} $
【答案】
13
【知识点】
称重法测浮力、浮力的压力差原理
【点评】
本题考查浮力两种计算方法的综合应用，核心是理解浮力的实质为物体上下表面的压力差，同时熟练掌握称重法测浮力的公式，将两种方法结合即可顺利求解，属于基础综合题。
【难度系数】
0.7
7. 如图10-1-10甲所示是去掉瓶底的饮料瓶,将一乒乓球放在瓶口处,然后向瓶里注水,会发现有水从瓶颈缝流出,乒乓球(选填“会”或“不会”)上浮,这是因为乒乓球(选填“受”或“不受”)浮力;若用手堵住瓶口,可观察到乒乓球浮起,如图10-1-10乙所示,此时的乒乓球(选填“受”或“不受”)浮力。
答案
不会
不受
受
不受
受
解析
【分析】
要解决这道题，关键是理解浮力产生的原因：浮力是液体对物体上下表面的压力差。首先分析甲图的情况：向瓶内注水时，水从瓶颈缝流出，乒乓球的下表面没有接触到水，因此下表面不受水向上的压力，只有上表面受到水向下的压力，不存在压力差，所以乒乓球不受浮力，不会上浮。再看乙图：用手堵住瓶口后，水会在乒乓球下方积聚，此时乒乓球的上下表面都受到水的压力，且向上的压力大于向下的压力，形成压力差，所以乒乓球受到浮力，会浮起。
【解析】
1. 甲图中，向瓶内注水，有水从瓶颈缝流出，乒乓球的下表面没有水，无法受到水向上的压力，仅上表面受水向下的压力，上下表面没有压力差，根据浮力产生的条件，乒乓球不受浮力，因此不会上浮。
2. 乙图中，用手堵住瓶口后，水在乒乓球下方聚集，乒乓球的上下表面受到的水的压力存在差值（向上压力大于向下压力），满足浮力产生的条件，所以此时乒乓球受浮力，会浮起。
【答案】
不会；不受；受
【知识点】
浮力产生的原因
【点评】
本题通过两个对比实验，考查对浮力产生本质的理解，重点在于明确“浮力是液体对物体上下表面的压力差”这一核心，不能仅凭物体浸在液体中就判断其受浮力，需关注上下表面的压力情况。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，关键是理解浮力产生的原因：浮力是液体对物体上下表面的压力差。首先分析甲图的情况：向瓶内注水时，水从瓶颈缝流出，乒乓球的下表面没有接触到水，因此下表面不受水向上的压力，只有上表面受到水向下的压力，不存在压力差，所以乒乓球不受浮力，不会上浮。再看乙图：用手堵住瓶口后，水会在乒乓球下方积聚，此时乒乓球的上下表面都受到水的压力，且向上的压力大于向下的压力，形成压力差，所以乒乓球受到浮力，会浮起。
【解析】
1. 甲图中，向瓶内注水，有水从瓶颈缝流出，乒乓球的下表面没有水，无法受到水向上的压力，仅上表面受水向下的压力，上下表面没有压力差，根据浮力产生的条件，乒乓球不受浮力，因此不会上浮。
2. 乙图中，用手堵住瓶口后，水在乒乓球下方聚集，乒乓球的上下表面受到的水的压力存在差值（向上压力大于向下压力），满足浮力产生的条件，所以此时乒乓球受浮力，会浮起。
【答案】
不会；不受；受
【知识点】
浮力产生的原因
【点评】
本题通过两个对比实验，考查对浮力产生本质的理解，重点在于明确“浮力是液体对物体上下表面的压力差”这一核心，不能仅凭物体浸在液体中就判断其受浮力，需关注上下表面的压力情况。
【难度系数】
0.8
8. 如图10-1-11所示,一个长方体重20 N,用绳子拉着浸没在水中,其上表面受到水向下的压力为15 N,下表面受到水向上的压力为24 N,求:
(1)长方体上、下表面受到水的压力差。
(2)长方体受到的浮力。
(3)绳子对长方体的拉力。
(1)长方体上、下表面受到水的压力差。
(2)长方体受到的浮力。
(3)绳子对长方体的拉力。
答案
解：
(1) 长方体上、下表面受到水的压力差
$ \Delta F=F_{\mathrm{下表面}}-F_{\mathrm{上表面}}=24\ \mathrm{N}-15\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$。
(2) 长方体受到的浮力$ F_{\mathrm{浮}}=\Delta F=9\ \mathrm{N}$。
(3) 长方体浸在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力$F_{\mathrm{浮}}$和竖直向上的绳子拉力F三个力，处于平衡状态，即$G=F_{\mathrm{浮}}+F$，所以，绳子对长方体的拉力
$ F=G-F_{\mathrm{浮}}=20\ \mathrm{N}-9\ \mathrm{N}=11\ \mathrm{N}$。
(1) 长方体上、下表面受到水的压力差
$ \Delta F=F_{\mathrm{下表面}}-F_{\mathrm{上表面}}=24\ \mathrm{N}-15\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$。
(2) 长方体受到的浮力$ F_{\mathrm{浮}}=\Delta F=9\ \mathrm{N}$。
(3) 长方体浸在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力$F_{\mathrm{浮}}$和竖直向上的绳子拉力F三个力，处于平衡状态，即$G=F_{\mathrm{浮}}+F$，所以，绳子对长方体的拉力
$ F=G-F_{\mathrm{浮}}=20\ \mathrm{N}-9\ \mathrm{N}=11\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
1. 第(1)问：求上下表面的压力差，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，通过简单数值运算即可得到结果。
2. 第(2)问：根据浮力的产生原因，浸在液体中的物体受到的浮力等于物体上下表面受到的液体压力差，因此可直接利用第(1)问的压力差结果得到浮力大小。
3. 第(3)问：先对长方体进行受力分析，它浸没在水中时处于平衡状态，受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子的拉力，根据平衡状态下力的关系，重力等于浮力与拉力之和，变形后即可求出拉力大小。
【解析】
(1) 长方体上、下表面受到水的压力差：
$\Delta F=F_{\mathrm{下表面}}-F_{\mathrm{上表面}}=24\ \mathrm{N}-15\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$
(2) 根据浮力的产生原因，长方体受到的浮力等于上下表面的压力差：
$F_{\mathrm{浮}}=\Delta F=9\ \mathrm{N}$
(3) 对长方体受力分析，由于长方体处于平衡状态，受力满足$G=F_{\mathrm{浮}}+F$，则绳子对长方体的拉力：
$F=G-F_{\mathrm{浮}}=20\ \mathrm{N}-9\ \mathrm{N}=11\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{9\ \mathrm{N}}$
(2) $\boldsymbol{9\ \mathrm{N}}$
(3) $\boldsymbol{11\ \mathrm{N}}$
【知识点】
浮力的产生原因、受力分析与平衡条件、浮力的计算
【点评】
本题属于浮力基础题型，核心考查浮力的产生本质，同时结合平衡状态下的受力分析进行力的计算，帮助学生巩固浮力基本概念与受力分析的应用。
【难度系数】
0.8
1. 第(1)问：求上下表面的压力差，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，通过简单数值运算即可得到结果。
2. 第(2)问：根据浮力的产生原因，浸在液体中的物体受到的浮力等于物体上下表面受到的液体压力差，因此可直接利用第(1)问的压力差结果得到浮力大小。
3. 第(3)问：先对长方体进行受力分析，它浸没在水中时处于平衡状态，受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子的拉力，根据平衡状态下力的关系，重力等于浮力与拉力之和，变形后即可求出拉力大小。
【解析】
(1) 长方体上、下表面受到水的压力差：
$\Delta F=F_{\mathrm{下表面}}-F_{\mathrm{上表面}}=24\ \mathrm{N}-15\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$
(2) 根据浮力的产生原因，长方体受到的浮力等于上下表面的压力差：
$F_{\mathrm{浮}}=\Delta F=9\ \mathrm{N}$
(3) 对长方体受力分析，由于长方体处于平衡状态，受力满足$G=F_{\mathrm{浮}}+F$，则绳子对长方体的拉力：
$F=G-F_{\mathrm{浮}}=20\ \mathrm{N}-9\ \mathrm{N}=11\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{9\ \mathrm{N}}$
(2) $\boldsymbol{9\ \mathrm{N}}$
(3) $\boldsymbol{11\ \mathrm{N}}$
【知识点】
浮力的产生原因、受力分析与平衡条件、浮力的计算
【点评】
本题属于浮力基础题型，核心考查浮力的产生本质，同时结合平衡状态下的受力分析进行力的计算，帮助学生巩固浮力基本概念与受力分析的应用。
【难度系数】
0.8
9. 小吉探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及有关数据如图10-1-12所示,已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$,$g$取10 N/kg。
(1)在如图⑥所示实验中,物体受到的浮力为N。
(2)由图②、③、④所示实验得出的结论:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小与有关。
(3)由图所示实验得出的结论:物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
(4)小吉由图③、⑦所示实验,就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是(选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是。
(1)在如图⑥所示实验中,物体受到的浮力为N。
(2)由图②、③、④所示实验得出的结论:在液体密度相同时,物体所受浮力的大小与有关。
(3)由图所示实验得出的结论:物体浸没在液体中时,所受浮力的大小与深度无关。
(4)小吉由图③、⑦所示实验,就得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是(选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是。
答案
（1）0.8
（2）物体浸在液体中的体积
（3）④、⑤
（4）错误
没有控制物
体浸在液体中的体积相同
（2）物体浸在液体中的体积
（3）④、⑤
（4）错误
没有控制物
体浸在液体中的体积相同
解析
【分析】
1. 第(1)问：利用称重法，先根据物体完全浸没在水中的实验（图④、⑤）算出浮力，由于图⑥中物体排开水的体积和液体密度与④、⑤一致，浮力大小不变，从而得出结果。
2. 第(2)问：分析图②、③、④，液体密度相同，物体浸入液体的体积不同，浮力不同，由此确定影响因素。
3. 第(3)问：探究浮力与深度的关系，需控制液体密度和排开液体体积相同，改变深度，从图中找出符合条件的实验组。
4. 第(4)问：判断结论是否正确，需看是否遵循控制变量法，图③、⑦中物体浸在液体中的体积不同，变量不唯一，因此结论不成立。
【解析】
(1) 由图①可知物体重力$G=5.0\ \mathrm{N}$，图④、⑤中物体完全浸没在水中，弹簧测力计拉力$F_{拉}=4.2\ \mathrm{N}$，根据称重法测浮力：
$F_{浮}=G-F_{拉}=5.0\ \mathrm{N}-4.2\ \mathrm{N}=0.8\ \mathrm{N}$；
图⑥中物体沉底，但排开水的体积和液体密度与④、⑤相同，根据阿基米德原理，浮力大小不变，仍为$0.8\ \mathrm{N}$。
(2) 图②、③、④中，液体均为水（密度相同），物体浸在液体中的体积逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐减小，说明浮力逐渐增大，因此结论为：在液体密度相同时，物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
(3) 要探究物体浸没在液体中时浮力与深度的关系，需控制液体密度和排开液体的体积相同，改变深度。图④、⑤中，物体完全浸没在水中，深度不同但弹簧测力计示数相同，说明浮力相同，因此选图④、⑤。
(4) 图③、⑦中，物体浸在液体中的体积不同（③中部分浸入，⑦中完全浸没），同时液体密度不同，没有控制物体浸在液体中的体积相同，不符合控制变量法的要求，因此不能得出浮力与液体密度有关的结论，分析过程错误。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.8}$
(2) $\boldsymbol{物体浸在液体中的体积}$
(3) $\boldsymbol{④、⑤}$
(4) $\boldsymbol{错误}$；$\boldsymbol{没有控制物体浸在液体中的体积相同}$
【知识点】
1. 称重法测浮力
2. 阿基米德原理
3. 控制变量法
【点评】
本题围绕“影响浮力大小的因素”展开实验探究，核心考查控制变量法的应用和称重法测浮力的计算，需明确每次实验的变量与不变量，才能得出正确结论。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：利用称重法，先根据物体完全浸没在水中的实验（图④、⑤）算出浮力，由于图⑥中物体排开水的体积和液体密度与④、⑤一致，浮力大小不变，从而得出结果。
2. 第(2)问：分析图②、③、④，液体密度相同，物体浸入液体的体积不同，浮力不同，由此确定影响因素。
3. 第(3)问：探究浮力与深度的关系，需控制液体密度和排开液体体积相同，改变深度，从图中找出符合条件的实验组。
4. 第(4)问：判断结论是否正确，需看是否遵循控制变量法，图③、⑦中物体浸在液体中的体积不同，变量不唯一，因此结论不成立。
【解析】
(1) 由图①可知物体重力$G=5.0\ \mathrm{N}$，图④、⑤中物体完全浸没在水中，弹簧测力计拉力$F_{拉}=4.2\ \mathrm{N}$，根据称重法测浮力：
$F_{浮}=G-F_{拉}=5.0\ \mathrm{N}-4.2\ \mathrm{N}=0.8\ \mathrm{N}$；
图⑥中物体沉底，但排开水的体积和液体密度与④、⑤相同，根据阿基米德原理，浮力大小不变，仍为$0.8\ \mathrm{N}$。
(2) 图②、③、④中，液体均为水（密度相同），物体浸在液体中的体积逐渐增大，弹簧测力计示数逐渐减小，说明浮力逐渐增大，因此结论为：在液体密度相同时，物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
(3) 要探究物体浸没在液体中时浮力与深度的关系，需控制液体密度和排开液体的体积相同，改变深度。图④、⑤中，物体完全浸没在水中，深度不同但弹簧测力计示数相同，说明浮力相同，因此选图④、⑤。
(4) 图③、⑦中，物体浸在液体中的体积不同（③中部分浸入，⑦中完全浸没），同时液体密度不同，没有控制物体浸在液体中的体积相同，不符合控制变量法的要求，因此不能得出浮力与液体密度有关的结论，分析过程错误。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.8}$
(2) $\boldsymbol{物体浸在液体中的体积}$
(3) $\boldsymbol{④、⑤}$
(4) $\boldsymbol{错误}$；$\boldsymbol{没有控制物体浸在液体中的体积相同}$
【知识点】
1. 称重法测浮力
2. 阿基米德原理
3. 控制变量法
【点评】
本题围绕“影响浮力大小的因素”展开实验探究，核心考查控制变量法的应用和称重法测浮力的计算，需明确每次实验的变量与不变量，才能得出正确结论。
【难度系数】
0.6
