2023年北京初三二模物理試卷匯編：物體的浮沉條件

第1頁/共1頁2023北京初三二模物理匯編物體的浮沉條件一、單選題1．（2023·北京平谷·統(tǒng)考二模）有兩根完全相同且粗細(xì)均勻的木棒，兩名同學(xué)分別在木棒一端纏繞質(zhì)量不同的細(xì)銅絲制成A、B兩只簡(jiǎn)易密度計(jì)，把它們放入同一個(gè)盛有水的容器中，靜止后如圖所示。下列說法正確的是（）

A．密度計(jì)A所受浮力比它的重力小B．密度計(jì)A的重力比密度計(jì)B的重力大C．兩密度計(jì)所受的浮力相等D．兩密度計(jì)在水面處的刻度值不同2．（2023·北京石景山·統(tǒng)考二模）青花瓷是中國瓷器的主流品種之一，如圖甲所示，色白花青躍然于杯，小明想測(cè)量這個(gè)厚壁（厚度不可忽略）敞口青花瓷杯的密度，他用電子秤測(cè)量出此杯的質(zhì)量是，將底面積為的圓柱形水槽內(nèi)注入適量水，如圖乙所示，再將青花瓷杯放入水槽內(nèi)，靜止時(shí)漂浮于水面上，此時(shí)水深為；用細(xì)棒緩慢向下壓杯，當(dāng)杯口與水面相平時(shí)，水深，且水始終未溢出；再向下壓青花瓷杯，瓷杯沉底，此時(shí)水深。已知水的密度，g取。關(guān)于此過程，下列說法正確的是（）

A．容器內(nèi)水的質(zhì)量是B．青花瓷杯最多可以裝的水C．青花瓷杯的密度約是D．細(xì)棒對(duì)青花瓷杯的最大的壓力是3．（2023·北京西城·統(tǒng)考二模）如圖所示，輕質(zhì)柱形容器放置在水平桌面上，容器內(nèi)裝有重為G1的水，將重為G2的正方體物體A放入水中后處于漂浮狀態(tài)，物體A露出水面的體積為其總體積的。若用一個(gè)豎直向下的壓力F1壓物體A，使其剛好浸沒在水中后靜止，這時(shí)物體A的下表面受到水豎直向上的壓力為F2。下列說法正確的是（）

A．物體A的密度為0.4×103kg/m3B．物體A漂浮時(shí)，容器對(duì)桌面的壓力為G1C．物體A浸沒在水中后受到的浮力等于F2-F1-G2D．豎直向下的壓力F1和重力G2的比值為2∶34．（2023·北京房山·統(tǒng)考二模）如圖所示，水平桌面上放置有甲、乙兩個(gè)圓柱形容器，甲容器中盛有液體A，物塊M漂浮在液體A中，物塊M排開液體的質(zhì)量為m1，液體A對(duì)甲容器底部的壓強(qiáng)為p1；乙容器中盛有液體B，物塊N漂浮在液體B中，物塊N排開液體的質(zhì)量為m2，液體B對(duì)乙容器底部的壓強(qiáng)為p2，已知甲容器底面積大于乙容器底面積，容器中液體A、B質(zhì)量相等，物塊M、N質(zhì)量相等。下列判斷中正確的是（

）A．p1＜p2 B．p1＞p2 C．m1＜m2 D．m1＞m25．（2023·北京豐臺(tái)·統(tǒng)考二模）水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四個(gè)完全相同的圓柱形容器，容器內(nèi)分別盛有等質(zhì)量的液體．其中甲、乙、丁容器中的液體密度相同．若將小球A放在甲容器的液體中，小球A靜止時(shí)漂浮，此時(shí)甲容器對(duì)桌面的壓力為F1；若將小球A用一段不計(jì)質(zhì)量的細(xì)線與乙容器底部相連，并使其浸沒在該容器的液體中，小球A靜止時(shí)乙容器對(duì)桌面的壓力為F2；若將小球A放在丙容器的液體中，小球A靜止時(shí)懸浮，此時(shí)丙容器對(duì)桌面的壓力為F3；若將小球A放在丁容器的液體中，用一根不計(jì)質(zhì)量的細(xì)桿壓住小球A，使其浸沒，且不與容器底接觸，小球A靜止時(shí)丁容器對(duì)桌面的壓力為F4．則下列判斷正確的是A．F2<F1=F3<F4 B．F1=F2=F3<F4C．F1=F3<F2<F4 D．F1=F2=F3=F4二、多選題6．（2023·北京東城·統(tǒng)考二模）圖所示，裝有適量水的水杯放置在水平桌面上，水中漂浮著一個(gè)正方體木塊。現(xiàn)向杯中注入質(zhì)量為m的水（水未溢出），待木塊靜止后，與注水前相比，下列說法中正確的是（）

A．木塊下表面所受水的壓強(qiáng)增大 B．木塊排開水的體積保持不變C．杯底所受水的壓力增加量為mg D．水杯對(duì)桌面的壓力增加量為mg7．（2023·北京順義·統(tǒng)考二模）兩個(gè)完全相同的方形薄壁容器甲、乙放置在水平桌面上，容器的底面積均為0.01m2，容器內(nèi)盛有相同高度的水，如圖所示。將兩個(gè)密度不同，但體積相同均為2×10-4m3的實(shí)心長(zhǎng)方體A、B分別豎直放入甲、乙容器中（水未溢出。A漂浮，其重力為GA；B沉底，其重力為GB），水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)p水和容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)p容大小如下表所示，g取10N/kg。下列說法中正確的是（）

壓強(qiáng)甲乙1100120016002000A．容器的重力為5N B．C．A受到的浮力為1N D．B受到的浮力小于1N三、實(shí)驗(yàn)題8．（2023·北京東城·統(tǒng)考二模）小東找到一塊橡皮泥，想測(cè)出它的密度，進(jìn)行了如下操作。①向量筒中倒入適量的水，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)；②將橡皮泥捏成小碗狀，使其漂浮在量筒的水面上，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)；③將橡皮泥沉入水底，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)。已知水的密度為，根據(jù)以上操作記錄的數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出橡皮泥的密度的表達(dá)式。（用、、、表示，并寫出推導(dǎo)過程）四、綜合題9．（2023·北京朝陽·統(tǒng)考二模）閱讀《“奮斗者”號(hào)》并回答題?！皧^斗者”號(hào)深遂的海底世界充滿了神秘與未知，驅(qū)動(dòng)著人類孜孜不倦地探索。2012年6月24日，“蛟龍”號(hào)載人深潛器下潛7020米新紀(jì)錄誕生。在此后的八年時(shí)間中，我國科研團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，不斷探索，終于在2020年11月10日，“奮斗者”號(hào)載人深潛器（如圖所示）成功下潛10909m，刷新了我國載人深潛的新紀(jì)錄。

“奮斗者”號(hào)的載人艙設(shè)計(jì)為球形，如圖所示。球形結(jié)構(gòu)可以將深海的壓力向四周分散開來，從而可以承受更大的壓力?！皧^斗者”號(hào)最引人注目的是中國科學(xué)院金屬研究所鈦合金團(tuán)隊(duì)采用自主發(fā)明的Ti62A鈦合金新材料，為“奮斗者”號(hào)建造了世界最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人艙球殼，它比“蛟龍”號(hào)更抗壓，實(shí)現(xiàn)了下潛更大的深度。載人艙的研制極大推動(dòng)了我國材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展。“奮斗者”號(hào)還采用了新型固體浮力材料保障潛水器安全返回水面。浮力材料要求密度小，還要抗很大的水壓?！皧^斗者”號(hào)使用的固體浮力材料的關(guān)鍵部分是成千上萬個(gè)納米級(jí)大小的玻璃微珠，這個(gè)玻璃微珠中間是空心的，密度只有水的30%。固體浮力材料的研制突破了我國浮力材料研究的關(guān)鍵技術(shù)。某次執(zhí)行任務(wù)時(shí)，在“奮斗者”號(hào)的外部掛好2t的壓載鐵，注水下潛，當(dāng)下潛至預(yù)定深度時(shí)，“奮斗者”號(hào)通過適時(shí)拋掉0.8t的壓載鐵實(shí)現(xiàn)懸停。當(dāng)完成工作后，潛航員再拋掉剩余的壓載鐵，實(shí)現(xiàn)上浮。可見，無論是下潛、懸停、還是上浮，壓載鐵的作用都是巨大的。目前，中國成為世界上萬米下潛次數(shù)和人數(shù)最多的國家。“奮斗者”號(hào)為我國探索海洋科學(xué)奧秘，保護(hù)和合理利用海洋資源提供了強(qiáng)大支撐。讓我們保持奮斗的狀態(tài)，繼續(xù)向深海進(jìn)發(fā)?。ㄒ阎F的密度，海水的密度，。）請(qǐng)根據(jù)上述材料回答下列問題：（1）“奮斗者”號(hào)的載人艙設(shè)計(jì)為球形結(jié)構(gòu)，其目的是___________；（2）“奮斗者”號(hào)采用密度較小的鈦合金新材料和新型固體浮力材料，其目的是___________；A．增大浮力

B．減小重力

C．更加抗壓（3）請(qǐng)你利用公式分析說明“奮斗者”號(hào)在執(zhí)行該次任務(wù)時(shí)，實(shí)現(xiàn)上浮的原因_______。五、計(jì)算題10．（2023·北京順義·統(tǒng)考二模）某同學(xué)制作了一個(gè)密度計(jì)，如圖甲所示，密度計(jì)質(zhì)量m=10g，長(zhǎng)度L=16cm，把這個(gè)密度計(jì)放入水中，密度計(jì)豎直漂浮，靜止時(shí)露出水面的長(zhǎng)度L1=8cm，如圖乙所示；把該密度計(jì)放入密度未知的液體A中，密度計(jì)靜止時(shí)露出水面的長(zhǎng)度L2=9.6cm，如圖丙所示，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：（1）密度計(jì)放入水中時(shí)所受浮力大小；（2）液體A的密度。

11．（2023·北京石景山·統(tǒng)考二模）如圖所示，放在水平桌面上的薄壁柱型容器，底面積為，容器內(nèi)水的重力為，深度為。一個(gè)實(shí)心球A（不吸水）的體積，質(zhì)量，取。求：（1）實(shí)心球A未放入水中時(shí)，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)；（2）實(shí)心球A放入水中，靜止后受到的浮力大小。12．（2023·北京豐臺(tái)·統(tǒng)考二模）如圖所示，將一個(gè)底面積為6、高為15cm的長(zhǎng)方體實(shí)心鐵塊，直立放在水平桌面上的溢水杯底（鐵塊與杯底不密合）。向溢水杯內(nèi)緩慢注水，當(dāng)溢水杯中的水面與溢水口相平時(shí)水深，此時(shí)鐵塊立在杯底。已知水的密度，取，求：（1）鐵塊所受的浮力大小；（2）若僅將鐵塊換為形狀完全相同、質(zhì)量為80g的物塊，重復(fù)上述過程。請(qǐng)通過計(jì)算說明物塊在水中能否立在杯底。

13．（2023·北京平谷·統(tǒng)考二模）如圖所示，將一質(zhì)量分布均勻的實(shí)心物體A投入水中，靜止時(shí)沉入水底。已知物體A的體積為，水的密度為，g取10N/kg。求：（1）物體A浸沒水中時(shí)受到的浮力；（2）小晨認(rèn)為減小物體所受的重力可以使物體上浮，現(xiàn)將物體切掉一半，再放入水中。請(qǐng)你判斷他的想法是否正確，并從運(yùn)動(dòng)和力的角度分析說明。

14．（2023·北京海淀·統(tǒng)考二模）水平桌面上放有底面積S為200cm2的柱形薄壁容器，將邊長(zhǎng)L為10cm的正方體物塊用細(xì)線（不計(jì)細(xì)線的體積和質(zhì)量）與容器底部連在一起。向容器中注水，當(dāng)水面高度h為25cm時(shí)停止注水，此時(shí)物塊有一半體積浸在水中，細(xì)線對(duì)物塊豎直向下的拉力F為1N，如圖所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。（1）求物塊一半體積浸在水中時(shí)，物塊受到的浮力。（2）若剪斷細(xì)線，求物塊靜止后水對(duì)容器底的壓力。

六、簡(jiǎn)答題15．（2023·北京石景山·統(tǒng)考二模）在兩個(gè)容器中分別盛有甲、乙兩種不同的液體，把體積相同的A、B兩個(gè)實(shí)心小球放入甲液體中，兩球沉底如圖甲所示；放入乙液體中，兩球靜止時(shí)的情況如圖乙所示。請(qǐng)比較，在甲液體中，容器底對(duì)小球A的支持力與容器底對(duì)小球B的支持力的大小，并簡(jiǎn)述分析過程。

參考答案1．B【詳解】A．兩支密度計(jì)均漂浮在水面，則密度計(jì)受到浮力等于自身的重力，故A錯(cuò)誤；BC．由圖可知排開水的體積VA排>VB排由F浮=ρ水V排g可知浮力大小關(guān)系FA浮>FB浮兩支密度計(jì)均漂浮在水面，則密度計(jì)受到浮力等于自身的重力，所以它們的重力關(guān)系GA>GB故B正確，C錯(cuò)誤；D．密度計(jì)在水面處的刻度值為水的密度，所以兩密度計(jì)在水面處的刻度值相同，故D錯(cuò)誤。故選B。2．C【詳解】A．青花瓷杯放入水槽內(nèi)靜止時(shí)漂浮于水面，浮力等于重力青花瓷杯排開水的體積為此時(shí)水深為，水槽底面積為，則容器內(nèi)水的體積為容器內(nèi)水的質(zhì)量為故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)杯口與水面相平時(shí)，水深，且水始終未溢出，瓷杯沉底，此時(shí)水深，則青花瓷杯最多可以裝水的體積為故B錯(cuò)誤；C．青花瓷杯的體積為青花瓷杯的密度約是故C正確；D．用細(xì)棒緩慢向下壓杯，當(dāng)杯口與水面相平時(shí)，水深，此時(shí)細(xì)棒對(duì)青花瓷杯的壓力最大，排開水的體積為此時(shí)青花瓷杯受到的浮力為此時(shí)細(xì)棒對(duì)青花瓷杯的壓力為故D錯(cuò)誤。故選C。3．D【詳解】A．物體漂浮在水中時(shí)，所受浮力F浮等于物重G，即物體A的密度故A錯(cuò)誤；B．物體A漂浮時(shí)，容器對(duì)桌面的壓力等于水和物體的總重力，即G1+G2，故B錯(cuò)誤；C．物體A浸沒在水中受到向下的壓力F1、重力和浮力，物體A浸沒在水中后受到的浮力F浮1=G2+F1故C錯(cuò)誤；D．物體完全浸沒時(shí)，所受浮力等于物重和豎直向下的壓力之和，豎直向下的壓力F1=F浮1-G2=ρ水gV-ρgV=(ρ水-ρ)gV=(1×103kg/m3-0.6×103kg/m3)×gV=0.4×103kg/m3×gV所以豎直向下的壓力F1與重力G2之比為故D正確。故選D。4．A【詳解】因?yàn)槲矬w漂浮在液體中，而容器的形狀為圓柱形，所以液體對(duì)容器底部的壓力大小等于液體重力與物體重力之和，又容器中液體A、B質(zhì)量相等，物塊M、N質(zhì)量相等，得兩容器底部所受壓力相等，又由甲容器底面積大于乙容器底面積，可得p1＜p2；兩物體均漂浮，物體漂浮時(shí)，浮力大小等于物體重力大小，物塊M、N質(zhì)量相等，可得兩物體排開液體重力相等，重力相等的液體質(zhì)量也一定相等，得m1=m2。故答案選A。5．B【詳解】設(shè)四個(gè)容器（包含小球A）的重力均為G，根據(jù)容器的平衡條件可知，桌面對(duì)容器的支持力滿足F1｀=F2｀=F3｀=G，F(xiàn)4｀＞G，那么容器對(duì)桌面的壓力關(guān)系是F1=F2=F3<F4．故選B。6．BD【詳解】A．由題意可知，未注入水之前，木塊是漂浮在水面上，根據(jù)物體的浮沉條件可知，木塊的密度小于水的密度，即ρ水>ρ木塊。因此注水后，木塊仍處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力大小仍等于自身重力大小，重力不變，木塊受到的浮力不變，又因?yàn)槟緣K下表面受到的壓力大小即為浮力大小，因此木塊下表面所受水的壓力不變，木塊的底面積不變，根據(jù)可得，木塊下表面所受水的壓強(qiáng)不變，故A錯(cuò)誤；B．由A分析可知，注入水后，木塊所受的浮力不變，根據(jù)阿基米德原理可知，木塊排開水的體積不變，故B正確；C．由于杯子上寬下窄，杯壁還承擔(dān)一部分液體的重力，因此杯底所受水的壓力增加量小于mg，故C錯(cuò)誤；D．水杯對(duì)桌面的壓力等于水杯的總重力，因此水杯對(duì)桌面的壓力增加量等于注入水的重力，即mg，故D正確。故選BD。7．ABC【詳解】A．由題意可知，A漂浮，甲容器中水對(duì)容器底的壓力為甲容器對(duì)桌面的壓力為則容器的重力為故A正確；BC．由于A漂浮，B沉底，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式可得，甲容器水的深度為乙容器水的深度為ΔhA與ΔhB的高度差之間水的體積，即為A長(zhǎng)方體未浸入水中的體積，則A排開水的體積為根據(jù)阿基米德原理可得，A受到的浮力為因?yàn)锳漂浮，A受到的浮力等于重力，則當(dāng)A放入甲容器后，容器對(duì)地面的壓力為則水的重力為B放入乙容器后，容器對(duì)地面的壓力為則B重力為則故BC正確；D．由題意可知，B沉底，根據(jù)阿基米德原理可得，B受到的浮力為故D錯(cuò)誤。故選ABC。8．見解析【詳解】向量筒中倒入適量的水，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)V1，將橡皮泥沉入水底，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)V3，可知橡皮泥體積V=V3-V1將橡皮泥捏成小碗狀，使其漂浮在量筒的水面上，讀出此時(shí)量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)V2，排開水的體積V排=V2-V1由阿基米德原理可知浮力F浮=G排=ρ水gV排=ρ水g(V2-V1)橡皮泥處于漂浮時(shí)，則它的重力G=F浮=ρ水g(V2-V1)橡皮泥密度9．分散壓力B見解析【詳解】（1）[1]奮斗者號(hào)的載人艙設(shè)計(jì)為球形結(jié)構(gòu)，球形結(jié)構(gòu)可以將深海的壓力向四周分散開來，從而可以承受更大的壓力。故其目的是分散深海的壓力。（2）[2]由材料知，固體浮力材料的關(guān)鍵部分是成千上萬個(gè)納米級(jí)大小的玻璃微珠，這個(gè)玻璃微珠中間是空心的，密度只有水的30%，奮斗者號(hào)的體積是一定的，使用較小密度的材料，可以減小重力。而奮斗者號(hào)最引人注目的是中國科學(xué)院金屬研究所鈦合金團(tuán)隊(duì)采用自主發(fā)明的Ti62A鈦合金新材料，為奮斗者號(hào)建造了世界最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人艙球殼，它比蛟龍?zhí)柛箟?，?shí)現(xiàn)了下潛更大的深度。所以鈦合金新材料是為了更抗壓。奮斗者號(hào)采用密度較小的鈦合金新材料和新型固體浮力材料，其目的是減小重力。故AC不符合題意，B符合題意。故選B。（3）[3]實(shí)現(xiàn)上浮的原因，執(zhí)行任務(wù)時(shí)，在奮斗者號(hào)的外部掛好2t的壓載鐵，注水下潛，當(dāng)下潛至預(yù)定深度時(shí)，奮斗者號(hào)通過適時(shí)拋掉0.8t的壓載鐵實(shí)現(xiàn)懸停，此時(shí)F浮=G。當(dāng)完成工作后，潛航員再拋掉剩余的壓載鐵，拋掉剩余鐵塊時(shí)，自重減小，此時(shí)F浮>G，物體上浮。10．（1）0.1N；（2）1.25×103kg/m3【詳解】解：（1）假設(shè)密度計(jì)的底面積為S，密度計(jì)豎直漂浮，靜止時(shí)露出水面的長(zhǎng)度L1=8cm，則浸入水中的深度為由于密度計(jì)漂浮在水面上，此時(shí)密度計(jì)受到的浮力等于重力，根據(jù)阿基米德原理可得，密度計(jì)放入水中時(shí)所受浮力大小為（2）浸入液體中的深度為因?yàn)槊芏扔?jì)無論是在水中還是待測(cè)液體中，都處于漂浮狀態(tài)，因此有假設(shè)密度計(jì)的底面積為S，根據(jù)阿基米德原理可得即解得ρ液=1.25×103kg/m3答：（1）密度計(jì)放入水中時(shí)所受浮力大小為0.1N；（2）液體A的密度為1.25×103kg/m3。11．（1）；（2）0.3N【詳解】解：（1）實(shí)心球A未放入水中時(shí)，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)（2）A球的密度由于所以A球漂浮，靜止后受到的浮力答：（1）實(shí)心球A未放入水中時(shí)，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)是；（2）實(shí)心球A放入水中，靜止后受到的浮力大小是0.3N。12．（1）0.6N；（2）可以在水中立在杯底，見解析【詳解】解：（1）鐵塊在水中沉底，此時(shí)排開水的體積（2）將鐵塊換為形狀完全相同、質(zhì)量為80g的物塊，物塊的重力G=mg=80×10-3kg×10N/kg=0.8N若物塊能保持立在水底，則所受浮力F浮′=0.8N>0.6N故物體靜止時(shí)，物塊在水中能保持立在杯底。答：（1）鐵塊所受的浮力大小0.6N；（2）物體靜止時(shí)，物塊在水中能保持立在杯底。13．（1）10N；（2）見解析【詳解】解：（1）物體A浸沒在水中受到的浮力F浮A=ρ水gV排A=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10-3m3=10N（2）