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3. (青岛中考)小明在海边游泳时，发现泡沫塑料板浮在水面上，石块却沉入水底。由此，他进行了有关浮力的实验探究。
(1) 如图甲所示，用弹簧测力计测出石块的重力为$N$。
(2) 将石块缓慢浸入水中，弹簧测力计示数(选填“变大”“变小”或“不变”)，石块浸没后(未触底)，弹簧测力计示数(选填“变大”“变小”或“不变”)，这说明浮力的大小与有关。
(3) 将相同的实心铜块和铝块分别浸没在水中，若发现它们所受的浮力大小，则说明浮力的大小与物体密度无关。
(4) 将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管，分别按图乙和图丙中所示的方式浸没在水中，能反映浮力产生原因的是图。
(1) 如图甲所示，用弹簧测力计测出石块的重力为$N$。
(2) 将石块缓慢浸入水中，弹簧测力计示数(选填“变大”“变小”或“不变”)，石块浸没后(未触底)，弹簧测力计示数(选填“变大”“变小”或“不变”)，这说明浮力的大小与有关。
(3) 将相同的实心铜块和铝块分别浸没在水中，若发现它们所受的浮力大小，则说明浮力的大小与物体密度无关。
(4) 将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管，分别按图乙和图丙中所示的方式浸没在水中，能反映浮力产生原因的是图。
答案
1.4
变小
不变
物体浸在液体中的体积
体积
相等
丙
变小
不变
物体浸在液体中的体积
体积
相等
丙
解析
【分析】
1. 第(1)问：先确定弹簧测力计的分度值，再根据指针位置读出石块重力。
2. 第(2)问：结合称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，分析石块浸入和浸没时排开液体体积的变化，进而判断弹簧测力计示数变化，得出浮力的影响因素。
3. 第(3)问：探究浮力与物体密度的关系需用控制变量法，控制排开液体体积和液体密度相同，改变物体密度，根据浮力变化得出结论。
4. 第(4)问：根据浮力产生的本质是物体上下表面的压力差，分析两幅图中玻璃管上下表面的压力情况，判断能反映浮力产生原因的图。
【解析】
(1) 由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.4N刻度线处，因此石块的重力为$\boldsymbol{1.4N}$。
(2) 根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$，将石块缓慢浸入水中时，石块排开水的体积逐渐增大，受到的浮力逐渐变大，所以弹簧测力计的示数变小；石块浸没后（未触底），排开水的体积不再改变，受到的浮力大小不变，因此弹簧测力计的示数不变，这说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
(3) 要探究浮力大小与物体密度的关系，需控制排开液体的体积和液体密度相同，改变物体的密度，因此应将体积相同的实心铜块和铝块分别浸没在水中；若它们所受的浮力大小相等，则说明浮力的大小与物体密度无关。
(4) 浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力差，图乙中玻璃管上下表面受到的水的压力差为0，图丙中玻璃管下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力，存在压力差，所以能反映浮力产生原因的是图$\boldsymbol{丙}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{1.4}$
(2) 变小；不变；物体浸在液体中的体积
(3) 体积；相等
(4) $\boldsymbol{丙}$
【知识点】
称重法测浮力；浮力影响因素；浮力产生原因
【点评】
本题围绕浮力的实验探究展开，考查了弹簧测力计读数、控制变量法的应用以及浮力产生的本质，知识点覆盖全面，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：先确定弹簧测力计的分度值，再根据指针位置读出石块重力。
2. 第(2)问：结合称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，分析石块浸入和浸没时排开液体体积的变化，进而判断弹簧测力计示数变化，得出浮力的影响因素。
3. 第(3)问：探究浮力与物体密度的关系需用控制变量法，控制排开液体体积和液体密度相同，改变物体密度，根据浮力变化得出结论。
4. 第(4)问：根据浮力产生的本质是物体上下表面的压力差，分析两幅图中玻璃管上下表面的压力情况，判断能反映浮力产生原因的图。
【解析】
(1) 由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.4N刻度线处，因此石块的重力为$\boldsymbol{1.4N}$。
(2) 根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$，将石块缓慢浸入水中时，石块排开水的体积逐渐增大，受到的浮力逐渐变大，所以弹簧测力计的示数变小；石块浸没后（未触底），排开水的体积不再改变，受到的浮力大小不变，因此弹簧测力计的示数不变，这说明浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关。
(3) 要探究浮力大小与物体密度的关系，需控制排开液体的体积和液体密度相同，改变物体的密度，因此应将体积相同的实心铜块和铝块分别浸没在水中；若它们所受的浮力大小相等，则说明浮力的大小与物体密度无关。
(4) 浮力产生的原因是物体上下表面受到液体的压力差，图乙中玻璃管上下表面受到的水的压力差为0，图丙中玻璃管下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力，存在压力差，所以能反映浮力产生原因的是图$\boldsymbol{丙}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{1.4}$
(2) 变小；不变；物体浸在液体中的体积
(3) 体积；相等
(4) $\boldsymbol{丙}$
【知识点】
称重法测浮力；浮力影响因素；浮力产生原因
【点评】
本题围绕浮力的实验探究展开，考查了弹簧测力计读数、控制变量法的应用以及浮力产生的本质，知识点覆盖全面，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
4. 如图甲所示，使圆柱体缓慢下降，直至其全部没入水中，整个过程中弹簧测力计示数$F$与圆柱体下降高度$h$的关系图像如图乙所示，圆柱体受到的重力是$N$。当圆柱体刚好浸没时，下表面受到水的压强是$Pa$，圆柱体受到的最大浮力是$N$。$g$取$10 N/kg$，$\rho_{水}=1.0×10^{3} kg/m^{3}$，忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化。
答案
20
1000
2
1000
2
解析
【分析】
1. 确定圆柱体的重力：观察图乙，当下降高度$h$在$0∼10cm$时，弹簧测力计示数保持20N不变，此时圆柱体未浸入水中，弹簧测力计的拉力等于圆柱体的重力，因此重力可直接得出。
2. 计算刚好浸没时下表面的水的压强：当$h=10cm$时圆柱体开始浸入水中，$h=20cm$时刚好完全浸没，忽略液面变化，此时圆柱体下表面的深度为两次高度的差值，再根据液体压强公式$p=\rho gh$计算压强。
3. 计算最大浮力：当圆柱体完全浸没时，弹簧测力计示数最小，此时浮力最大，利用称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$即可计算出最大浮力。
【解析】
1. 求圆柱体的重力：
由图乙可知，当$0≤ h≤10cm$时，圆柱体未浸入水中，弹簧测力计的拉力与圆柱体的重力是一对平衡力，大小相等，因此$G=F_{1}=20N$。
2. 求刚好浸没时下表面受到水的压强：
圆柱体从开始浸入水中到刚好完全浸没，下降的高度为$\Delta h=20cm-10cm=10cm=0.1m$，忽略液面高度变化，此时圆柱体下表面的深度$h=0.1m$。
根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$，代入数据得：
$p=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.1m=1000Pa$。
3. 求最大浮力：
当圆柱体完全浸没时，弹簧测力计的示数$F_{拉}=18N$，根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，可得最大浮力：
$F_{浮最大}=20N-18N=2N$。
【答案】
20；1000；2
【知识点】
称重法测浮力；液体压强计算；二力平衡
【点评】
本题结合图像考查浮力与液体压强的综合应用，重点在于从图像中提取不同阶段的状态信息，结合相关公式进行计算，要求学生具备图像分析能力和物理公式的应用能力。
【难度系数】
0.6
1. 确定圆柱体的重力：观察图乙，当下降高度$h$在$0∼10cm$时，弹簧测力计示数保持20N不变，此时圆柱体未浸入水中，弹簧测力计的拉力等于圆柱体的重力，因此重力可直接得出。
2. 计算刚好浸没时下表面的水的压强：当$h=10cm$时圆柱体开始浸入水中，$h=20cm$时刚好完全浸没，忽略液面变化，此时圆柱体下表面的深度为两次高度的差值，再根据液体压强公式$p=\rho gh$计算压强。
3. 计算最大浮力：当圆柱体完全浸没时，弹簧测力计示数最小，此时浮力最大，利用称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$即可计算出最大浮力。
【解析】
1. 求圆柱体的重力：
由图乙可知，当$0≤ h≤10cm$时，圆柱体未浸入水中，弹簧测力计的拉力与圆柱体的重力是一对平衡力，大小相等，因此$G=F_{1}=20N$。
2. 求刚好浸没时下表面受到水的压强：
圆柱体从开始浸入水中到刚好完全浸没，下降的高度为$\Delta h=20cm-10cm=10cm=0.1m$，忽略液面高度变化，此时圆柱体下表面的深度$h=0.1m$。
根据液体压强公式$p=\rho_{水}gh$，代入数据得：
$p=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×0.1m=1000Pa$。
3. 求最大浮力：
当圆柱体完全浸没时，弹簧测力计的示数$F_{拉}=18N$，根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，可得最大浮力：
$F_{浮最大}=20N-18N=2N$。
【答案】
20；1000；2
【知识点】
称重法测浮力；液体压强计算；二力平衡
【点评】
本题结合图像考查浮力与液体压强的综合应用，重点在于从图像中提取不同阶段的状态信息，结合相关公式进行计算，要求学生具备图像分析能力和物理公式的应用能力。
【难度系数】
0.6
5. 如图所示，将一长方体物体浸没在装有足够深的水的容器中，物体恰好处于静止状态，此时物体所受浮力大小为$2 N$，方向；若将物体再下沉$5 cm$，其上表面受到液体的压力变为$3 N$，则下表面受到的压力为$N$。
答案
竖直向上
5
5
解析
【分析】
首先，回忆浮力的基本性质，浮力的方向总是竖直向上的，据此可确定第一空的答案。然后，根据阿基米德原理，物体浸没在水中时，排开水的体积不变，水的密度不变，所以浮力大小保持不变，仍为2N。再结合浮力产生的原因：浮力等于物体下表面受到的液体压力与上表面受到的液体压力之差（$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$），已知上表面压力和浮力，变形公式即可求出下表面受到的压力。
【解析】
1. 浮力的方向：浮力的方向总是竖直向上的，所以物体所受浮力的方向为竖直向上。
2. 确定浮力大小：物体浸没在足够深的水中，下沉5cm后，排开水的体积不变，水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，物体受到的浮力大小不变，仍为$2 N$。
3. 计算下表面受到的压力：根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$，变形可得$F_{下}=F_{浮}+F_{上}$。将$F_{浮}=2 N$，$F_{上}=3 N$代入公式，得$F_{下}=2 N + 3 N = 5 N$。
【答案】
竖直向上；5
【知识点】
浮力的方向；浮力产生的原因；阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力的基础知识点，需要牢记浮力的方向，理解浮力产生的实质是物体上下表面的压力差，同时明确物体浸没在液体中时，排液体积不变则浮力不变，属于基础题型，注重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
首先，回忆浮力的基本性质，浮力的方向总是竖直向上的，据此可确定第一空的答案。然后，根据阿基米德原理，物体浸没在水中时，排开水的体积不变，水的密度不变，所以浮力大小保持不变，仍为2N。再结合浮力产生的原因：浮力等于物体下表面受到的液体压力与上表面受到的液体压力之差（$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$），已知上表面压力和浮力，变形公式即可求出下表面受到的压力。
【解析】
1. 浮力的方向：浮力的方向总是竖直向上的，所以物体所受浮力的方向为竖直向上。
2. 确定浮力大小：物体浸没在足够深的水中，下沉5cm后，排开水的体积不变，水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可知，物体受到的浮力大小不变，仍为$2 N$。
3. 计算下表面受到的压力：根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$，变形可得$F_{下}=F_{浮}+F_{上}$。将$F_{浮}=2 N$，$F_{上}=3 N$代入公式，得$F_{下}=2 N + 3 N = 5 N$。
【答案】
竖直向上；5
【知识点】
浮力的方向；浮力产生的原因；阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力的基础知识点，需要牢记浮力的方向，理解浮力产生的实质是物体上下表面的压力差，同时明确物体浸没在液体中时，排液体积不变则浮力不变，属于基础题型，注重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
6. 如图所示，某正方体物体重$20 N$，用绳子拉着浸没在水中，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$24 N$。
(1) 计算物体下表面和上表面的压力差大小。
(2) 计算此时物体受到的浮力大小。
(3) 计算此时绳子对物体的拉力大小。
(1) 计算物体下表面和上表面的压力差大小。
(2) 计算此时物体受到的浮力大小。
(3) 计算此时绳子对物体的拉力大小。
答案
解：
(1) 压力差：$\Delta F = F_{向上} - F_{向下} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$
(2) 浮力：$F_{浮} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$
(3) 对物体受力分析，由平衡条件得：$G = F_{浮} + F_{拉}$，
则绳子拉力：$F_{拉} = G - F_{浮} = 20\,\mathrm{N} - 9\,\mathrm{N} = 11\,\mathrm{N}$
(1) 压力差：$\Delta F = F_{向上} - F_{向下} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$
(2) 浮力：$F_{浮} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$
(3) 对物体受力分析，由平衡条件得：$G = F_{浮} + F_{拉}$，
则绳子拉力：$F_{拉} = G - F_{浮} = 20\,\mathrm{N} - 9\,\mathrm{N} = 11\,\mathrm{N}$
解析
【分析】
1. 第(1)问：题目直接给出了物体上表面向下的压力和下表面向上的压力，求压力差只需用下表面向上的压力减去上表面向下的压力，代入数值计算即可；
2. 第(2)问：根据浮力的产生原理，浮力的大小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)问的结果得到浮力；
3. 第(3)问：对浸没在水中的物体进行受力分析，物体受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子的拉力，三者平衡，根据平衡条件$G=F_{浮}+F_{拉}$，变形即可求出拉力大小。
【解析】
(1) 计算物体下表面和上表面的压力差：
已知$F_{向上}=24\,\mathrm{N}$，$F_{向下}=15\,\mathrm{N}$，则压力差
$\Delta F = F_{向上} - F_{向下} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$
(2) 计算物体受到的浮力：
根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的压力差，即
$F_{浮} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$
(3) 计算绳子对物体的拉力：
对物体受力分析，物体处于平衡状态，竖直方向受力满足$G = F_{浮} + F_{拉}$，变形得
$F_{拉} = G - F_{浮} = 20\,\mathrm{N} - 9\,\mathrm{N} = 11\,\mathrm{N}$
【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
【点评】
本题是浮力基础题型，考查了浮力的本质和受力平衡的应用，解题核心是理解浮力的来源，能准确对物体进行受力分析并利用平衡条件列式计算。
【难度系数】
0.8
1. 第(1)问：题目直接给出了物体上表面向下的压力和下表面向上的压力，求压力差只需用下表面向上的压力减去上表面向下的压力，代入数值计算即可；
2. 第(2)问：根据浮力的产生原理，浮力的大小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)问的结果得到浮力；
3. 第(3)问：对浸没在水中的物体进行受力分析，物体受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子的拉力，三者平衡，根据平衡条件$G=F_{浮}+F_{拉}$，变形即可求出拉力大小。
【解析】
(1) 计算物体下表面和上表面的压力差：
已知$F_{向上}=24\,\mathrm{N}$，$F_{向下}=15\,\mathrm{N}$，则压力差
$\Delta F = F_{向上} - F_{向下} = 24\,\mathrm{N} - 15\,\mathrm{N} = 9\,\mathrm{N}$
(2) 计算物体受到的浮力：
根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的压力差，即
$F_{浮} = \Delta F = 9\,\mathrm{N}$
(3) 计算绳子对物体的拉力：
对物体受力分析，物体处于平衡状态，竖直方向受力满足$G = F_{浮} + F_{拉}$，变形得
$F_{拉} = G - F_{浮} = 20\,\mathrm{N} - 9\,\mathrm{N} = 11\,\mathrm{N}$
【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
【点评】
本题是浮力基础题型，考查了浮力的本质和受力平衡的应用，解题核心是理解浮力的来源，能准确对物体进行受力分析并利用平衡条件列式计算。
【难度系数】
0.8
