物體的浮沉條件及應(yīng)用（分層作業(yè)）【解析版】

第3節(jié)物體的浮沉條件及應(yīng)用一、物體的浮沉條件1．質(zhì)量為0.5kg的冰塊漂浮在水面上，所受的浮力大小為_______N，排開水的重力為______N，排開水的質(zhì)量為______kg?！敬鸢浮?.9，4.9，0.5?！窘馕觥竣儋|(zhì)量為0.5kg的冰塊漂浮在水面上，根據(jù)二力平衡條件可知，所受浮力的大小等于木塊的重力，即F浮=G木=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N；②根據(jù)阿基米德原理，排開水的重力為4.9N；排開水的質(zhì)量m＝EQ\F(G,g)=EQ\F(4.9N,10N/kg)＝0.5kg2．將重為5N的小球放入裝有6kg水的容器中，靜止后的小球懸浮在水中，狀態(tài)如圖所示，則小球所受浮力的大小為_____N。若向水中加入足量的鹽，小球?qū)____（選填“上浮”、“懸浮”或”下沉”）?！敬鸢浮?，上浮?！窘馕觥坑蓤D可知，小球處于懸浮狀態(tài)，根據(jù)懸浮條件可知：小球受到的浮力F浮=G=5N若向水中加入足量的鹽，液體密度變大，由于排開液體的體積一定，由F浮=ρ液V排g可知，小球受到的浮力變大，當(dāng)浮力大于重力時，小球?qū)⑸细　?．學(xué)習(xí)了浮力的知識后小明同學(xué)進行了如下實驗，他將一個小碗側(cè)放入盛有水的容器中，如圖甲所示，靜止時小碗沉入水底，如圖乙所示，此時小碗所受浮力______小碗的重力；接下來，他將小碗平放在水面上，松手后，小碗漂浮在水面上，如圖丙所示，此時小碗所受浮力______小碗的重力；圖乙中小碗所受浮力________圖丙中小碗所受浮力。（均選填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】小于，等于，小于。【解析】圖乙中小碗沉底，小碗所受浮力小于小碗重力；圖丙中小碗漂浮，小碗所受浮力等于小碗重力；由于兩圖中小碗重力相等，所以圖乙中小碗所受浮力小于圖丙中小碗所受浮力。4．把體積為200cm3、質(zhì)量為120g的物體放入水中，判斷物體靜止時所處的狀態(tài)（）A．懸浮 B．漂浮 C．沉底 D．上浮【答案】B【解析】假設(shè)物體浸沒在水中，物體排開水的體積大小等于物體的體積，根據(jù)阿基米德原理可知，它受到的浮力大小為F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3＝2N該物體的重力G=mg＝0.12kg×10N/kg=1.2N由于物體受到的浮力大于物體的重力，所以該物體浸沒在水中，會上浮，物體靜止時所處的狀態(tài)為漂?。还蔄、C、D不符合題意，B符合題意。故選B。5．甲、乙兩容器盛有密度不同的液體，將同一小球先后放入兩容器中，靜止后兩容器液體深度相同，如圖所示。下列判斷正確的是（）A．甲容器中的液體密度較大B．乙容器中的液體密度較大C．乙容器中液體對底部的壓強較大D．甲容器中小球受到的浮力較大【答案】A【解析】同一小球，放入不同液體中漂浮或懸浮，根據(jù)二力平衡條件可知，浮力都等于重力，因此在兩種不同液體中，小球受到的浮力相等，故D錯誤；根據(jù)F浮＝ρ水gV排，由于小球在甲液體中V排比較小，因此甲液體密度大，故A正確，B錯誤；根據(jù)p＝ρgh可知，深度相同，則甲液體對容器底的壓強大，故C錯誤，因此正確答案為A。所以選A.二、浮力的應(yīng)用6.2022年5月，全球首艘智能型無人系統(tǒng)母船“珠海云”號（如圖所示）在廣州下水?！爸楹Ｔ啤碧柵潘繛?000噸，表示______________，滿載時受到的浮力為______N，船上的無人機起飛后船身受到的浮力______（填“變大”、“變小”或“不變”）。（g取10N/kg）【答案】表示滿載時排開的水的質(zhì)量為2000噸；2×107；變小?！窘馕觥颗潘繛?000噸，表示“珠海云”號滿載時排開的水的質(zhì)量為2000噸；根據(jù)阿基米德原理，“珠海云”號受到的浮力為F浮=G排=m排g=2.0×106kg×10N/kg=2.0×107N因為船漂浮，所以F浮=G船，船上的無人機起飛后，船的總重力變小，因此船受到的浮力變小。7．如圖3所示“蛟龍”號，它完成了世界最深處下潛，“蛟龍”號潛水器與潛水艇原理相同，都是靠改變______來實現(xiàn)上浮與下沉的?！膀札垺碧枬撍髟跊]入水面下繼續(xù)下潛時（海水密度不變），它受到的浮力______，它的上表面受到海水的壓強______（后兩空均選填“變大”、“不變”或“變小”）。【答案】自身重力；不變；變大。【解析】潛水器在水下排開的液體的體積時不變的，受到的浮力是不變的，它的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現(xiàn)的。潛水器在沒入水面下繼續(xù)下潛過程中，ρ液和V排均不變，根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力不變。潛水器在下潛的過程中，所處深度h變大，由p=ρgh可知，潛水器受到水的壓強變大。圖3圖4圖3圖48．如圖4所示，用同一支密度計分別測量A、B兩種液體的密度，則密度計在兩種液體里受到的浮力大小FA______FB，兩種液體的密度A_____ρB。（均選填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】等于，大于?！窘馕觥棵芏扔嬙趦煞N液體里都漂浮，根據(jù)二力平衡條件可知，在兩種液體里受到的浮力都等于物體的重力，所以是相等的；因為VA排＜VB排，根據(jù)F浮=ρ液gV排可知：A大于ρB。9.2022年5月15日1時26分，我國自主研發(fā)的“極目一號III型浮空艇”從海拔4270米的中科院珠峰站附近發(fā)放場地升空，4時40分到達海拔9032米的高度，創(chuàng)造了“浮空艇”大氣科學(xué)觀測海拔高度世界紀錄。如圖，下列關(guān)于浮空艇說法正確的是（）A．浮空艇內(nèi)充入的氣體的密度大于空氣的密度B．浮空艇上升過程中大氣對它的壓強越來越大C．浮空艇上升過程中受到的浮力越來越小D．浮空艇可以一直上升理由：______。【答案】C；根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ氣V排g可知，V排等于浮空艇體積，大小不變，g不變，ρ氣隨高度的增加而減小，所以F浮變小?！窘馕觥緼．“浮空艇”從地面由靜止升空，受到的浮力大于重力，即F浮>G，根據(jù)阿基米德原理可得ρ空氣gV排>ρ內(nèi)氣體gV，其中V排=V，所以ρ空氣>ρ內(nèi)氣體，即浮空艇內(nèi)充入的氣體的密度小于空氣的密度，故A錯誤；B．海拔越高大氣壓強越小，所以浮空艇上升過程中大氣對它的壓強越來越小，故B錯誤；C．根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ氣V排g可知，V排等于浮空艇體積，大小不變，g不變，ρ氣隨高度的增加而減小，所以F浮變小，故C正確；D．根據(jù)F浮=ρ氣V排g可知，V排等于浮空艇體積，大小不變，g不變，ρ氣隨高度的增加而減小，所以F浮變小，當(dāng)浮力小于“浮空艇”的總重力時，“浮空艇”就不能上升，故D錯誤。所以選C。理由：根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ氣V排g可知，V排等于浮空艇體積，大小不變，g不變，ρ氣隨高度的增加而減小，所以F浮變小。10．小剛自制了一個泡沫救生圈。其質(zhì)量為8kg，體積為0.06m3。求：（1）救生圈漂浮在水面上時，它所受的浮力為多大？（2）當(dāng)小剛躺到救生圈上面時，救生圈剛好完全浸沒在水中，則小剛的重力是多少？（g＝10N/kg）【答案】（1）80N；（2）520N【解析】（1）救生圈漂浮在水面上時受的浮力F浮1=G圈=mg=8kg×10N/kg=80N（2）救生圈剛好完全浸沒在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N故小剛的重力是G=F浮-G圈=600N-80N=520N11.2020年4月22日，在中國海軍成立71周年紀念日前夕，075型兩棲攻擊艦的2號艦在上海某造船廠正式下水。如圖所示，這艘兩棲攻擊艦長約235米，寬約36米，排水量約為3.5×104噸，是中國海軍艦艇中尺寸僅次于航母的軍艦。下列說法正確的是：_______；理由是：_____________。A．此軍艦受到的浮力一直不變B．此軍艦滿載時受到的浮力約為3.43×104NC．此軍艦從長江駛?cè)霒|海后，船體會下沉一些D．直升機從軍艦上飛走后，軍艦所受浮力減小【答案】D；因為軍艦始終漂浮在水面上，浮力和重力相等，當(dāng)升機從軍艦上飛走后，軍艦的總重力減小，相應(yīng)的浮力也減小?！窘馕觥恳驗檐娕炇冀K漂浮在水面上，浮力和總重力（包括艦自重、物資重等）是平衡力，大小始終相等。A．軍艦漂浮在海面上，根據(jù)二力平衡條件可知，所受浮力的大小等于軍艦的總重力，當(dāng)起降直升機時，艦艇的重力會發(fā)生改變，因此浮力也會隨之改變，所以A錯誤。B.此軍艦滿載時受到的浮力約為F浮=G=mg=3.5kg×107千克×9.8N/kg=3.43×108N；所以B錯誤。C．東海的海水密度要大于長江的江水密度，根據(jù)F?。溅阉甮V排，因為軍艦漂浮在水面，浮力不變，當(dāng)液體的密度變大時，排開液體的體積減小，船體會上浮一些，故C錯誤；D．因為軍艦始終漂浮在水面上，浮力和重力相等，當(dāng)升機從軍艦上飛走后，軍艦的總重力減小，相應(yīng)的浮力也減小，故D正確。理由是因為軍艦始終漂浮在水面上，浮力和重力相等，當(dāng)升機從軍艦上飛走后，軍艦的總重力減小，相應(yīng)的浮力也減小。12.如圖所示，甲、乙兩杯鹽水靜止放在水平桌面上。把同一個雞蛋分別放入甲、乙兩杯鹽水中，雞蛋在甲杯中漂浮，在乙杯中懸浮，此時兩液面相平。下列說法中不正確的是（）A．雞蛋在甲、乙兩杯鹽水中受到的浮力相等B．雞蛋的平均密度等于乙杯鹽水的密度C．甲杯中鹽水的密度大一些D．在乙杯鹽水中加入清水后，雞蛋會上浮一些【答案】D【解析】A．由圖可知，同一個雞蛋在甲、乙兩杯液體中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只雞蛋在兩杯中受到的浮力相等，都等于雞蛋的重力，故A正確，不符合題意；BC．由圖可知，雞蛋在甲杯中漂浮，可得ρ甲＞ρ雞蛋；雞蛋在乙杯中懸浮，可得ρ乙＝ρ雞蛋，所以ρ甲＞ρ乙，故BC正確，不符合題意；D．在乙杯液體中加入清水后，乙杯中液體密度變小，根據(jù)F浮＝ρ液gV排可知，排開液體的體積不變，浮力變小，所以雞蛋會下沉，故D錯誤，符合題意。故選D。13．把一個木塊ρ木=0.6×103kg/m3放入盛滿酒精ρ酒精=0.8×103kg/m3的溢水杯中，溢出的酒精；若將此木塊從酒精中取出，擦干后放入盛滿水的溢水杯中，則溢出的水的質(zhì)量是（）A．等于50g B．小于50g C．大于50g D．無法確定【答案】A.【解析】由于ρ木＜ρ酒精，所以木塊在酒精面上將漂浮，木塊受到酒精的浮力：F浮酒精＝G木＝G排酒精＝m排酒精g……①由于由于ρ木＜ρ水，所以木塊在水面上漂浮，木塊受到水的浮力：F水?。紾木＝G排水＝m排水g……②因為木塊都是漂浮，所以浮力相等，F(xiàn)浮酒精＝F水浮由①②可知木塊排開酒精和水的質(zhì)量相等（溢出的質(zhì)量）：m排酒精=m排水=50g故選A。14．如圖所示，一座質(zhì)量為10t的冰山漂浮在水面上。求：（1）冰山受到的重力；（2）冰山受到的浮力；（3）冰山浸入水中的體積。【答案】（1）105N；（2）105N；（3）10m3?！窘馕觥浚?）冰山的重力為G=mg＝10×103kg×10N/kg=105N（2）因為冰山漂浮，所以冰山受到的浮力等于重力，即F浮=G=105N（3）由F浮=ρ水gV排可知，冰山浸入水中的體積為V浸=V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(105N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=10m315．中國在海軍裝備現(xiàn)代化的進程中，已擁有世界最先進的核潛艇。如圖為某種型號的導(dǎo)彈型核潛艇，該艇水上排水量為16600噸，水下排水量為18700噸。艇長170.7m、艇寬12.8m。下潛深度可達300m。（1）它在水下航行時所受浮力是多少？（2）它在水面航行時露出水面的體積是多少？（海水密度近似取作ρ水=1.0×103kg/m3）?！敬鸢浮浚?）1.87×108N；（2）2.1×103m3?！窘馕觥浚?）由阿基米德原理可知，潛艇受到的浮力F浮=G排=1.87×107kg×10N/kg=1.87×108N（2）潛艇在水面上時，浮力等于重力F浮=G，即ρV排g＝mgV排＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(1.66×107kg,1.0×103kg/m3)=1.66×104m3同理，核潛艇的總體積V總＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(1.87×107kg,1.0×103kg/m3)=1.87×104m3所以露出的體積為V露＝V總-V排＝1.87×104m3-1.66×104m3=2.1×103m316．（2022山東淄博?統(tǒng)考中考真題）小明洗碗時發(fā)現(xiàn)，同一只碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底，如圖所示。下列說法正確的是（）A．碗漂浮時所受的浮力大于它所受的重力B．碗漂浮時所受的浮力等于它排開的水所受的重力C．碗沉底時所受的浮力大于它漂浮時所受的浮力D．碗沉底時排開水的體積等于它漂浮時排開水的體積【答案】B【解析】A．當(dāng)碗漂浮時，碗靜止在水面上處于平衡狀態(tài)，所受的浮力和重力二力平衡，浮力等于碗的重力，故A錯誤；B．當(dāng)碗漂浮時，根據(jù)阿基米德原理可知，物體受到的浮力的大小等于物體排開液體所受的重力的大小，故B正確；CD．當(dāng)碗沉底后，浮力小于自身重力，漂浮時浮力等于自身重力，所以沉底時所受的浮力小于漂浮時受到的浮力；根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排，碗沉底時排開水的體積小于它漂浮時排開水的體積，故CD錯誤。所以選B。17．（2022山東日照?統(tǒng)考中考真題）成語“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸過的李子和瓜，形容夏天消暑的生活?！袄钭釉谒锵鲁?，瓜浮在水面”，從物理學(xué)的角度分析，下列判斷正確的是（）A．李子的質(zhì)量大于瓜的質(zhì)量B．李子的體積小于瓜的體積C．李子受到的重力大于瓜受到的重力D．李子的密度大于水的密度，水的密度大于瓜的密度【答案】D【詳解】AC．李子的質(zhì)量小于瓜的質(zhì)量，根據(jù)G=mg可知，李子受到的重力小于瓜受到的重力，故AC錯誤；B．李子的體積小于瓜的體積，但不是“沉李浮瓜”的原因，故B錯誤；D．李子的密度大于水的密度，水的密度大于瓜的密度，根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，李子在水中受到的浮力小于李子的重力，瓜在水中受到的浮力大于自身的重力，因此“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，故D正確。故選D。18.（2022山東濰坊?統(tǒng)考中考真題）2022年5月15日，我國自主研發(fā)的極目一號Ⅲ型浮空艇，從青藏高原海拔4270m的中科院珠峰站附近升空，順利升至9032m，超過珠峰高度，創(chuàng)造了浮空艇大氣科學(xué)觀測世界紀錄。該浮空艇通過一條纜繩與地面的錨泊設(shè)備連接，利用所受的浮力和纜繩的拉力控制可實現(xiàn)升空和駐空。忽略浮空艇體積的變化，在其勻速直線上升過程中，下列說法正確的是（

）A．浮空艇周圍的大氣壓不變 B．浮空艇受非平衡力的作用C．浮空艇所受浮力大小不變 D．浮空艇所受浮力大于自身的重力【答案】D【解析】A．浮空艇在勻速直線上升過程中，海拔越高，空氣越稀少，空氣密度越小，浮空艇周圍的大氣壓越小，故A錯誤；B．浮空艇在勻速直線上升，處于平衡狀態(tài)，所以浮空艇受平衡力的作用，故B錯誤；C．浮空艇在勻速直線上升過程中，海拔越高，空氣密度越小，忽略浮空艇體積的變化，由F浮=ρ液gV排可知，浮空艇所受浮力變小，故C錯誤；D．浮空艇在勻速直線上升過程中，處于平衡狀態(tài)，浮空艇受到豎直向上的浮力和受到豎直向下的重力、拉力，即F浮=G+F拉所以浮空艇所受浮力大于自身的重力，故D正確。故選D。19．（2022內(nèi)蒙古通遼?統(tǒng)考中考真題）放在水平桌面上的兩個完全相同的容器內(nèi)裝有適量的水，將A，B兩個體積相同的實心物體分別放入容器內(nèi)，待物體靜止后，如圖所示，物體受到的浮力FA____FB，物體的密度ρA_____ρB（兩空均選填“>”、“<”或“=”）。【答案】<，<?！窘馕觥坑蓤D可知，A、B兩個正方體排開水的體積關(guān)系為VA排<VB排根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，浮力的大小關(guān)系為FA<FB由題知，A、B兩個正方體的體積相同；由圖可知，A和B處于漂浮，則由浮沉條件可知GA=FA浮，GB=FB浮由于FA<FB，所以GA<GB，即mA<mB