1.3浮力應(yīng)用（船潛艇密度計(jì)等應(yīng)用）教師版

1.3浮力應(yīng)用（船、潛艇、密度計(jì)等應(yīng)用）一、選擇題1．我國(guó)首臺(tái)載人潛水器“蛟龍?zhí)枴痹谔窖篑R里亞納海溝，進(jìn)行7km級(jí)海試．“蛟龍?zhí)枴辈捎孟蚩諝馀撝凶⑷牒Ｋ畬?shí)現(xiàn)下沉，用拋棄壓載鐵的辦法實(shí)現(xiàn)上?。膀札?zhí)枴毕鲁痢⑸细〉脑硎牵ǎ〢．下沉?xí)r靠減小浮力，上浮時(shí)靠增大浮力 B．下沉?xí)r靠增加自重，上浮時(shí)靠減小自重C．下沉?xí)r靠減小浮力，上浮時(shí)靠減小自重 D．下沉?xí)r靠增加自重，上浮時(shí)靠增大浮力【答案】B2．如圖所示為兩個(gè)密度計(jì)A．b，a密度計(jì)最上部刻度為l，而b密度計(jì)最下部刻度為1。若要測(cè)定鹽水的密度，則應(yīng)該使用密度計(jì)（）A．a(chǎn) B．b C．任意一個(gè) D．都不能用【答案】A3．同—支密度計(jì)，先后在盛有不同液體的容器甲、乙、丙中保持靜止，情況如下圖所示。三個(gè)容器中的液面到容器底面的距離相同，容器底面受到的液體壓強(qiáng)最大的是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．一樣大【答案】B4．某農(nóng)戶生產(chǎn)綠豆芽時(shí)，將綠豆倒入盛水的容器中，發(fā)現(xiàn)成熟飽滿的綠豆沉入水底，干癟蟲蛀的綠豆漂浮在水面上，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是（）A．沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的綠豆受到浮力大于重力B．沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的綠豆受到浮力等于重力C．沉底的綠豆受到的浮力大于重力，漂浮在液面的綠豆受到浮力等于重力D．沉底的綠豆受到的浮力等于重力，漂浮在液面的綠豆受到浮力小于重力【答案】B5．某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易密度計(jì)如圖所示，它是用木棒的一端纏繞銅絲做成的，將其放入不同的液體中，會(huì)呈豎直漂浮狀態(tài)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．木棒漂浮在水面上，靜止時(shí)密度計(jì)的重力等于水對(duì)其浮力 B．木棒浸入液體的體積越大，說(shuō)明該液體密度越小 C．讀數(shù)時(shí)需用手扶住密度計(jì) D．木棒越細(xì)，測(cè)量誤差越小【答案】C【解析】【解答】解：A．同一支自制密度計(jì)的重力不變，不同的液體中，會(huì)呈豎直漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮時(shí)浮力等于重力知，重力不變，浮力不變，故A正確，B．根據(jù)F?。溅岩篻V排知，在浮力不變時(shí)，木棒浸入液體的體積越大，液體密度越小，故B正確；C．讀數(shù)時(shí)自制密度計(jì)在液體中處于漂浮狀態(tài)，且下部較重，能直立在水中，不需要用手扶住密度計(jì)，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)F?。溅岩篻V排＝ρ液gSh知，在浮力、液體密度不變時(shí)，排開液體的體積不變，若木棒越細(xì)，刻度值越稀，測(cè)量誤差越小，故D正確。故選：C。6．為紀(jì)念中國(guó)人民解放軍海軍成立，在青島附近黃海海域舉行。圖為中國(guó)海軍092級(jí)戰(zhàn)略核潛艇接受檢閱時(shí)的情景。關(guān)于核潛艇的下列說(shuō)法正確的是（）A．漂浮在海面上時(shí)，它只受到重力和浮力B．漂浮在海面上時(shí)，它只受到重力、浮力和海水對(duì)它向上的壓力C．在海面下勻速下潛時(shí)，它受到的浮力逐漸增大D．在海面下勻速上浮時(shí)，它受到的浮力逐漸減小【答案】A7．2022年4月23日，是人民海軍成立73周年的紀(jì)念日。如圖所示為長(zhǎng)征18號(hào)潛水艇在海中懸浮、上浮、漂浮的訓(xùn)練過(guò)程的三種情況示意圖，則下列對(duì)此潛水艇的分析中正確的是（）A．上浮過(guò)程中所受浮力逐漸變大 B．懸浮和漂浮時(shí)所受的浮力相等C．漂浮時(shí)潛艇底部所受海水壓強(qiáng)最大 D．漂浮時(shí)排開的海水所受的重力最小【答案】D8．在煮餃子時(shí)，將餃子投入沸騰的水中，并用勺子輕輕在鍋底推動(dòng)沉下的餃子，等到水重新沸騰后，加上些涼水繼續(xù)燒煮一會(huì)兒使水再次沸騰，這時(shí)煮熟的餃子會(huì)浮出水面。熟餃子會(huì)浮起來(lái)的主要原因是（）A．鍋里的水量多了B．餃子在水里經(jīng)過(guò)燒煮變輕了C．水溫低時(shí)水對(duì)餃子的浮力小，水溫高時(shí)水對(duì)餃子的浮力大D．水沸騰后，餃子內(nèi)的小部分水汽化后變成水蒸氣，使餃子體積增大【答案】D9．中國(guó)航母“遼寧艦”2012年10月30日上午完成為期18天的海試，這次海試期間網(wǎng)民們猜測(cè)“遼寧艦”很可能進(jìn)行了更進(jìn)一步的艦載機(jī)起降測(cè)試。下圖為“遼寧艦”的艦載機(jī)在航母上起飛時(shí)的情景，當(dāng)飛機(jī)飛離航母后，則有（）A．航母將上浮，所受浮力減小 B．航母將下沉，所受浮力增大C．航母將下沉，所受浮力減小 D．航母始終漂浮，所受浮力不變【答案】A10．我國(guó)研制的水下滑翔機(jī)“海燕﹣X”，將世界深海下潛最大深度“刷新”到了10619米。如圖所示是水下滑翔機(jī)的模型，機(jī)身上搭載的油囊可在油泵的控制下進(jìn)行收縮或膨脹。當(dāng)油囊收縮時(shí)滑翔機(jī)下潛（）A．滑翔機(jī)是通過(guò)改變自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)浮沉的 B．油囊收縮過(guò)程中滑翔機(jī)所受的浮力逐漸減小 C．油囊膨脹時(shí)滑翔機(jī)所受的浮力小于滑翔機(jī)的重力 D．滑翔機(jī)下潛時(shí)排開水的重力大于上浮時(shí)排開水的重力【答案】B【解析】解：A．機(jī)身上搭載的油囊可在油泵的控制下進(jìn)行收縮或膨脹，受到的浮力不同，故A錯(cuò)誤；B．油囊收縮時(shí)，水的密度不變，滑翔機(jī)受到的浮力減小；C．油囊膨脹時(shí)，根據(jù)物體的浮沉條件可知，故C錯(cuò)誤；D．滑翔機(jī)本身的重力不變，下潛時(shí)排開水的重力小于滑翔機(jī)的重力，故D錯(cuò)誤。故選：B。二、填空題11．一艘排水量為3000噸的輪船在河水中航行，滿載時(shí)船及所裝的貨物共重N；當(dāng)這艘輪船從河里駛?cè)牒＠飼r(shí)，它排開水的體積（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！敬鸢浮?×107變小12．在制作潛艇視型比部中，小溫用3個(gè)600mL的礦泉水瓶黏在一起，兩個(gè)密封的作“生活艙”，一個(gè)瓶身開孔的作”工作艙”，礦泉水瓶質(zhì)量不計(jì)，替代潛艇質(zhì)量的若干金屬螺母放在“工作艙"內(nèi)，通過(guò)往“工作艙"向內(nèi)注水和向外排水實(shí)現(xiàn)淞艇的上浮、懸浮和下沉。(ρ水=1.0×103kg/m3)（1）比賽中，小溫要讓漂浮狀態(tài)的“潛艇”下沉入水，他應(yīng)該往“工作艙”(填“向內(nèi)注水”和“向外排水”)（2）潛艇懸浮中。有小螺母從“工作艙"的小孔中掉落至水底，此時(shí)潛艇的浮力(填“變大”、“變小”或"不變")（3）若金屬螺母體積不計(jì)，要實(shí)現(xiàn)潛艇上浮和下沉，則金屬螺母重力的取值范圍為。【答案】（1）向內(nèi)注水（2）不變（3）12N<G<18N【解析】【分析】（1）潛艇可通過(guò)改變其所受重力，來(lái)實(shí)現(xiàn)浮沉；（2）浮力大小與液體密度和其排開液體的體積大小有關(guān)；（3）浮力大于重力上浮，反之小于潛艇下沉。【解答】（1）當(dāng)重力大于浮力時(shí)才會(huì)下沉，故應(yīng)向內(nèi)注水；（2）潛艇完全浸沒(méi)時(shí)其所受浮力大小不發(fā)生變化；（3）F浮G水故在裝滿水時(shí)螺母重力最小為12N，沒(méi)有裝滿水時(shí)重力最大為18N，范圍為12N~18N13．小金用粗細(xì)均勻的一次性吸管制成一支密度計(jì)，用它來(lái)測(cè)量液體密度，分別將吸管置于甲、乙兩種不同的液體中（1）密度計(jì)在甲、乙兩液體中所受浮力F甲__________F乙（選填“＜”、“＝”或“＞”）。（2）液體密度ρ甲__________ρ乙（選填“＜”“＝”或“＞”）。（3）小金在標(biāo)注刻度時(shí)將該密度計(jì)放入酒精中，此時(shí)密度計(jì)底端到液面的長(zhǎng)度h為12.5cm，該處刻度標(biāo)記“0.8g/cm3”，則“1g/cm3”的刻度應(yīng)標(biāo)記于長(zhǎng)度h為__________cm處?！敬鸢浮浚?）＝；（2）＞；（3）10【解析】解：（1）密度計(jì)測(cè)量液體的密度時(shí)，密度計(jì)漂浮在液體中，此時(shí)密度計(jì)受到的浮力等于自身的重力，所以密度計(jì)在甲甲＝F乙；（2）由圖知，密度計(jì)排開液體的體積：V甲排＜V乙排，密度計(jì)受到的浮力相同，F(xiàn)?。溅岩篻V排可知，液體的密度關(guān)系為：ρ甲＞ρ乙；（3）設(shè)密度計(jì)的底面積為S；0.8g/cm6＝0.8×103kg/m3，1g/cm6＝1×103kg/m7，密度計(jì)測(cè)量酒精的密度時(shí)，根據(jù)阿基米德原理可知：F浮酒精＝ρ酒精gV排酒精＝0.8×103kg/m3×10N/kg×0.125m×S①當(dāng)測(cè)量的液體密度為2g/cm3時(shí)，根據(jù)阿基米德原理可知：F浮液＝ρ液gV排液＝1×103kg/m3×10N/kg×h液×S②密度計(jì)測(cè)量不同液體密度時(shí)，則：F浮酒精＝F浮液，即：0.3×103kg/m3×10N/kg×4.125m×S＝1×103kg/m5×10N/kg×h液×S，解得：h液＝0.1m＝10cm。故答案為：（1）＝；（2）＞。14．一艘貨輪的排水量是1×107千克，滿載時(shí)該貨輪受到的重力是_____牛頓，所受的浮力是_______牛頓。（g=10N/Kg）【答案】1*1081*10815．如圖所示，一艘輪船在甲海洋中航行，水面在輪船上的A位置．當(dāng)該輪船駛?cè)胍液Ｑ笾袝r(shí)，水面在輪船上的B位置．設(shè)輪船的總質(zhì)量不變，輪船在甲、乙兩海洋中所受浮力分別為F1和F2，甲、乙兩海洋的海水密度分別為ρ1和ρ2．則F1__________F2，ρ1__________ρ2．（都選填“＞”、“＜”或“=”）【答案】=＞【解析】【考點(diǎn)】物體的浮沉條件及其應(yīng)用，浮力的變化【分析】

輪船無(wú)論在什么海域航行都漂浮，所以受到的浮力都等于輪船受到的重力；已知浮力的大小關(guān)系，從圖可以得出輪船在不同海域排開海水體積的大小關(guān)系，再根據(jù)阿基米德原理確定不同海域海水的密度大小關(guān)系?！窘獯稹恳?yàn)檩喆冀K漂浮，因?yàn)镕浮=G，所以輪船在甲、乙兩海洋中受到的浮力都等于輪船受到的重力G，即F1=F2=G=mg，已知輪船的總質(zhì)量不變，所以受到的浮力相等，即F1=F2；又因?yàn)棣岩?，因?yàn)橛蓤D知，輪船排開海水的體積：V1<V2，所以甲、乙海洋海水的密度為ρ1>ρ2。故答案為：=；>三、實(shí)驗(yàn)探究題16．小芳在一端封閉的均勻圓玻璃管中裝入適量的小鉛丸，制成一支密度計(jì)．密度計(jì)能在液體中豎直漂浮，如圖1所示，根據(jù)它在液體中浸沒(méi)的深度得知這種液體的密度．小芳的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程如下：a．根據(jù)阿基米德原理及物體漂浮條件，推導(dǎo)出密度計(jì)在純水中浸沒(méi)的深度h的表達(dá)式．b．根據(jù)h的表達(dá)式，測(cè)量這支密度計(jì)自身的某些物理量，算出密度計(jì)在純水中浸沒(méi)的深度，在管上畫上純水的密度值線A（如圖2）．c．把密度計(jì)放入純水中，驗(yàn)證刻度線A的位置是否準(zhǔn)確．請(qǐng)你根據(jù)上述的內(nèi)容完成下列問(wèn)題：（1）設(shè)純水密度為ρ，裝了鉛丸的玻璃管總質(zhì)量為m，玻璃管底面直徑為d．請(qǐng)用本題的物理量符號(hào)表示步驟a中的表達(dá)式h＝____________．（2）若純水密度已知，請(qǐng)你寫出b步驟中所需用的測(cè)量?jī)x器及對(duì)應(yīng)測(cè)量的物理量．（3）步驟c中，若水面在刻度線A以上，請(qǐng)你簡(jiǎn)要寫出一種校準(zhǔn)的方法．（4）若把校準(zhǔn)后的密度計(jì)放在密度為0.8×103kg/m3的酒精中，液面的位置在純水密度值刻度線上方還是下方？為什么？【答案】（1）（2）用天平（帶砝碼）測(cè)量裝了鉛丸的玻璃管總質(zhì)量為玻璃管中取出適量的小鉛丸，使水面剛好在刻度線A處；（3）從深度公式h＝知，待測(cè)液體的密度越小，密度計(jì)浸沒(méi)液體的深度越深；（4）上方；因?yàn)橐烂芏扔?jì)浸沒(méi)的m；用刻度尺測(cè)量玻璃管的底面直徑為d和在管上確定純水的密度值線A的位置。17．校園科技節(jié)舉行自制潛水器項(xiàng)目比賽。圖甲為某項(xiàng)目化小組設(shè)計(jì)的潛水器模型，其材質(zhì)為硬質(zhì)塑料瓶，塑料瓶厚度不計(jì)。內(nèi)部由工作艙和水艙構(gòu)成，兩個(gè)艙之間密封不連通，注射器與水艙通過(guò)塑料軟管相連，移動(dòng)注射器活塞改變水艙中的空氣體積從而改變水量，實(shí)現(xiàn)潛水艇的沉浮。設(shè)計(jì)要求：（1）潛水器可以在水中實(shí)現(xiàn)上浮、懸浮、下沉三個(gè)模式相互切換。（2）為保證潛水艇正常工作，應(yīng)盡可能提高工作艙的體積。①如圖甲位置，向外拉動(dòng)注射器活塞，則潛水器將（選填“上浮”或“下沉”）。②已知該小組同學(xué)采用的材料總質(zhì)量為0.5千克，體積為800厘米3。他們?cè)O(shè)計(jì)了四種方案的工作艙和水艙的體積，如表格所示。請(qǐng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇最合適的方案。（g取10N/kg）方案工作艙體積/厘米3水艙體積/厘米31550250250030034803204450350③圖乙為潛水器的橫截面示意圖。某次潛水器沉浮測(cè)試過(guò)程中，潛水器經(jīng)過(guò)的幾個(gè)位置如圖丙，O點(diǎn)開始向水艙內(nèi)注水，潛水器開始下沉；A點(diǎn)向外排盡水艙中的水；B點(diǎn)潛水艇頂端恰好到達(dá)水面；C點(diǎn)潛水器弧形部分恰好露出水面；D點(diǎn)為潛水器最后停在水面的位置。請(qǐng)?jiān)趫D丁中畫出潛水器上浮過(guò)程中浮力隨上升位置變化的曲線?！敬鸢浮浚?）下沉（2）③（3）畫圖四、綜合題18．有一個(gè)邊長(zhǎng)為3cm，密度為2×103m3的一個(gè)立方體橡皮泥塊。(g取10N/kg）（1）浸沒(méi)在水中時(shí)，求出它受到的浮力是多大?（2）把這塊橡皮泥捏成一只小船，使其漂浮在水面上小船受到的浮力是多少?求出此時(shí)的小船排開水的體積?（3）通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析說(shuō)明，用密度大于水的鋼鐵制造的輪船能夠浮在水面上的道理?！敬鸢浮浚?）因?yàn)橄鹌つ嘟](méi)在水中，V排=V橡=（0.03m）3=2.7×105m3；F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.7×105m3=0.27N；答：浸沒(méi)在水中時(shí)，它受到的浮力是0.27N；（2）把橡皮泥捏成小船，質(zhì)量不變，重力不變，橡皮泥漂浮時(shí)，根據(jù)二力平衡的條件：F′浮=G橡=ρ橡gV橡=2.0×103kg/m3×10N/kg×2.7×105m3=0.54N；．答：把這塊橡皮泥捏成一只小船，使其漂浮在水面上小船受到的浮力是0.54N；此時(shí)的小船排開水的體積為5.4×105m3．（3）采用“空心”的辦法能增大可以利用的浮力，所以人們用密度大于水的鋼鐵制作成了可以漂浮在水面上的船．【解析】【考點(diǎn)】阿基米德原理【解析】【分析】（1）浸沒(méi)在水中，根據(jù)邊長(zhǎng)求出物體體積，利用阿基米德原理即可求所受浮力；（2）當(dāng)把這塊橡皮泥捏成一只小船，