2020八年級(jí)物理下冊(cè) 第十章 浮力 10.3 物體的浮沉條件及應(yīng)用精講精練（含解析）（新版）新人教版

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1、專題10.3 物體的浮沉條件及應(yīng)用 課前預(yù)習(xí) 一、浮沉條件 上 浮 下 沉 懸 浮 漂 浮 沉 底 ___ F?。綠 __ F浮＜G ____ F浮=G ___ F浮=G F浮+N=G 處于動(dòng)態(tài)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變)，受非平衡力作用。 可以停留在液體的任何深度處。 是“上浮”過程的最終狀態(tài)。 是“下沉”過程的最終狀態(tài)。 處于靜態(tài)，受平衡力作用。 二、浮力的應(yīng)用 1.密度計(jì)：測(cè)量液體密度的儀器。密度計(jì)在不同的液體中所受的浮力____相等____。 2.輪船原理：物體漂浮條件的應(yīng)用。輪船在不同的液體中(

2、如：江水、海水）所受浮力____相等____。輪船排水量是指輪船排開水的____質(zhì)量_____。 3.潛水艇的原理：是通過改變自身的____重力____來實(shí)現(xiàn)浮沉的。 4.氣球和飛艇的原理：是通過改變自身的____體積__來實(shí)現(xiàn)浮沉的。 知識(shí)點(diǎn)解讀與例題突破 知識(shí)點(diǎn)1：物體的浮沉條件 1.物體上浮、下沉是運(yùn)動(dòng)過程，此時(shí)物體受非平衡力作用。下沉的結(jié)果是沉到液體底部，上浮的結(jié)果是浮出液面，最后漂浮在液面。如表： 浮力與物重的關(guān)系 液體密度與物體密度 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ρ液>ρ物 物體上浮 ρ液<ρ物 物體下沉 ρ液=ρ物 物體懸浮在液體中任何深度處 2

3、.漂浮與懸浮的共同點(diǎn)都是浮力等于重力，在平衡力的作用下靜止不動(dòng)。但漂浮是物體在液面的平衡狀態(tài)，物體的一部分浸入液體中。懸浮是物體浸沒在液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)，整個(gè)物體浸沒在液體中。如表： 物體所處狀態(tài) 浮力與物重的關(guān)系 液體密度與物體密度的關(guān)系 F浮=G物 ρ液>ρ物 F浮=G物 ρ液=ρ物 F浮

4、的密度分別為ρ甲、ρ乙．則（　　） A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙 【答案】D 【解析】（1）同一密度計(jì)在兩種液體中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度計(jì)受到的重力。 （2）由圖可以得出密度計(jì)排開液體體積的大小關(guān)系，再根據(jù)阿基米德原理分析液體的密度大小關(guān)系。 AB、由于密度計(jì)兩次靜止時(shí)都處于漂浮，則F?。紾， 即密度計(jì)在兩種液體中受到的浮力都等于密度計(jì)受到的重力G．所以，F(xiàn)甲＝F乙，故AB錯(cuò)誤； CD、由圖知，密度計(jì)排開液體的體積：V甲排＞V乙排， 由F浮＝ρ液gV排可知：ρ甲＜ρ乙；故C錯(cuò)誤，D正確。 知識(shí)點(diǎn)2：物體的浮沉條件的應(yīng)用 1.輪

5、船： （1）原理：把密度大于水的鋼鐵制成空心的輪船，使它排開水的體積增大，從而來增大它所受的浮力，故輪船能漂浮在水面上。 （2）排水量：輪船滿載時(shí)排開的水的質(zhì)量。 2.潛水艇： 原理：潛水艇體積一定，靠水艙充水、排水來改變重力，使重力小于、大于或等于浮力來實(shí)現(xiàn)上浮、下潛或懸浮的。 3.氣球和氣艇： 原理：氣球和飛艇體內(nèi)充有密度小于空氣的氣體（氫氣、氨氣、熱空氣）。 【例題2】北方人有吃餃子的習(xí)慣，剛包好的餃子，為什么放入水中會(huì)下沉，而過一會(huì)兒餃子會(huì)浮起來？ 答案：剛剛包好的餃子，放入水中時(shí)，由于餃子所受浮力小于重力，所以下沉；過一會(huì)兒，由于餃子受熱后內(nèi)部空氣膨脹，餃子的體積增大

6、，排開水的體積也增大、浮力增大，當(dāng)餃子所受到的浮力大于重力時(shí)，它會(huì)浮起來。 解析：此題通過煮水餃的過程及現(xiàn)象考查了物體的浮沉條件，物體在液體中的浮沉是由物體完全浸沒時(shí)浮力與重力的大小關(guān)系決定的。 物體的浮沉條件：上?。篎浮＞G，懸?。篎浮=G，下沉：F浮＜G；物體在液體中的浮沉最終是由物體完全浸沒時(shí)浮力與重力的大小關(guān)系決定的，根據(jù)浮沉條件判斷水餃在水中上浮和下沉的原因。 習(xí)題精練 一、選擇題 1.（2019山東臨沂）將兩個(gè)完全相同的小球分別放入裝有不同液體的甲、乙兩燒杯中，球靜止時(shí)兩燒杯液面相平，如圖所示。下列判斷正確的是（　?。? A. 兩小球所受浮力大小相等

7、B. 乙燒杯中液體的密度大 C. 乙燒杯中小球排開的液體質(zhì)量大 D. 甲燒杯底部受到液體的壓強(qiáng)小 【答案】A 【解析】A．因?yàn)槲矬w漂浮或懸浮時(shí)，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只小球在兩杯中受到的浮力相等，都等于小球的重力，故A正確； B．由圖可知，小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)。根據(jù)浮沉條件可知，ρ甲液＞ρ球，ρ乙液=ρ球．所以ρ甲液＞ρ乙液，故B錯(cuò)誤； C．由于兩球漂浮或懸浮，排開液體的重力等于球的重力，則小球排開的液體質(zhì)量等于球的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤； D．由于兩杯中液面相平，所以根據(jù)p=ρ液gh可知，燒杯底受到液體的壓強(qiáng)：p甲液＞p乙液．故D錯(cuò)誤。 2．（

8、2019山東泰安）如圖所示，水平桌面上有甲、乙兩個(gè)相同容器，分別裝有密度為ρ1、ρ2的兩種不同液體，將兩個(gè)相同的小球分別放在兩容器中，小球靜止時(shí)，兩容器液面相平，兩個(gè)小球受到的浮力分別為F1、F2，則下列判斷中（　?。? ①F1＞F2 ②ρ1＞ρ2 ③甲容器底部受到液體的壓強(qiáng)大于乙容器底部受到液體的壓強(qiáng) ④甲容器對(duì)桌面的壓力小于乙容器對(duì)桌面的壓力 A．只有②③正確 B．只有①②正確 C．只有③④正確 D．只有①③④正確 【答案】A 【解析】①因?yàn)槲矬w漂浮或懸浮時(shí)，受到的浮力和自身的重力相等，所以兩個(gè)相同的小球在兩杯中受到的浮力都等于小球的重力，則：F1＝F2，故①錯(cuò)誤；

9、②由圖可知，小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)，根據(jù)浮沉條件可知，ρ1＞ρ球，ρ2＝ρ球．所以ρ1＞ρ2，故②正確； ③兩杯中液面相平，ρ1＞ρ2，所以根據(jù)p＝ρ液gh可知，燒杯底受到液體的壓強(qiáng)：p1＞p2，故③正確。 ④由于兩球漂浮或懸浮，排開液體的重力等于球的重力，則兩種情況下容器內(nèi)的總重力等于等高的液體產(chǎn)生的壓力，所以可以認(rèn)為甲杯內(nèi)液體的體積等于乙杯內(nèi)液體的體積，且ρ1＞ρ2，由G＝mg＝ρVg可知，甲杯內(nèi)總重力較大，甲、乙兩燒杯相同，所以甲杯對(duì)桌面的壓力較大，故④錯(cuò)誤； 由此分析可知：只有②③正確。 3．（2019山東威海）一個(gè)質(zhì)量為80g的圓柱形瓶身的空玻璃瓶，內(nèi)裝10

10、cm高的水密封后放在水平地面上，如圖甲所示，再將玻璃瓶分別倒置在盛有水和某種未知液體的容器中，靜止后，瓶內(nèi)、外液面的高度差如圖乙和圖丙所示（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10Nkg，瓶壁厚度忽略不計(jì)）。下列說法正確的是（　　） A．玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液體中受到的浮力 B．玻璃瓶底的面積為50cm2 C．未知液體的密度為0.75g/cm3 D．玻璃瓶在水中受到的浮力為4.8N 【答案】CD 【解析】 A．圖乙和丙中，玻璃瓶都處于漂浮狀態(tài)，則F浮水＝F浮液＝G瓶總，故A錯(cuò)誤； B．圖乙中玻璃瓶處于漂浮狀態(tài)，浮力等于其總重力， G杯＝m杯g＝0.08kg×

11、10N/kg＝0.8N， F浮水＝G杯+G水， ρ水gS（h1+h2）＝G杯+ρ水gSh1， ρ水gSh2＝G杯， 玻璃瓶底面積S＝＝＝4×10﹣3m2＝40cm2，故B錯(cuò)誤； C．設(shè)玻璃瓶的底面積為S，玻璃瓶在水中和在液體中受的浮力相等， F浮水＝F浮液， ρ水gV排＝ρ液gV排′， ρ水g（V水+Sh2）＝ρ液g（V水+Sh3）， 因?yàn)樗捏w積V水＝Sh1，圖中h1＝0.10m，h2＝0.02m，h3＝0.06m， 解得：ρ液＝0.75×103kg/m3＝0.75g/cm3；故C正確； D．玻璃瓶中水的體積V水＝Sh1＝4×10﹣3m2×0.10m＝4×10﹣4m3，

12、 根據(jù)G＝mg和ρ＝可得：G水＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×4×10﹣4m3×10N/kg═4N， 則F浮水＝G杯+G水＝0.8N+4N＝4.8N，故D正確。 二、填空題 4．（2019湖北荊州）2018年10月20日，全球最大水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600在湖北荊門成功實(shí)現(xiàn)水上首飛起降。若某次AG600漂浮停在水面上時(shí)，飛機(jī)排開水的體積為45m3，飛機(jī)底部距水面2m深處受到水的壓強(qiáng)為　 　Pa，飛機(jī)所受重力為　 　N．（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3） 【答案】2×104；4.5×105。 【解析】（1）飛機(jī)底部距水面2m深處受到水的壓強(qiáng)：

13、p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2m＝2×104Pa； （2）飛機(jī)漂浮停在水面上時(shí)，由漂浮條件和阿基米德原理可得飛機(jī)所受重力： G飛機(jī)＝F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×45m3＝4.5×105N。 5.（2019湖南懷化）一個(gè)重為0.5 N的木塊放入裝有水的燒杯中，木塊處于漂浮狀態(tài)，則木塊受到的浮力是 N；若再沿?zé)谕鶡芯徛氐谷霛恹}水，則木塊受到的浮力將 （選填“變大”、“不變”或“變小”） 【答案】0.5；不變。 【解析】（1）將重為0.5N的木塊放入裝有水的燒杯中，靜止時(shí)木塊處于漂浮狀態(tài)，所以木塊所受浮

14、力的大小為F=G=0.5N； （2）木塊漂浮，所以木塊的密度小于水的密度，如果再沿?zé)谕鶡芯徛氐谷霛恹}水，木塊的密度不變，水的密度變大，所以，木塊仍然漂浮，所受浮力F=G=0.5N，所以浮力不變。 6．（2019福建省）如圖，氣球下面用細(xì)線懸掛一石塊，它們恰好懸浮在水中。已知石塊與氣球的總重力為G總，則氣球受到的浮力F浮　 　G總（選填“＞”“＜”或“＝”）；若水溫升高，石塊將　 　（選填“上浮”“下沉”或“保持懸浮”）。 【答案】＜；上浮。 【解析】（1）氣球下面用細(xì)線懸掛一石塊，它們恰好懸浮在水中。 則F浮氣球+F浮石塊＝G總， 所以則氣球受到的浮力F浮氣球

15、＜G總； （2）水溫升高時(shí)，氣球內(nèi)空氣的體積變大，排開水的體積變大， 由F?。溅阉甐排g， 氣球受到的浮力將變大； 石塊受到的重力不變， 此時(shí)氣球和石塊受到的浮力大于自重，石塊將上浮。 7．（2019四川內(nèi)江）質(zhì)量為8kg的木塊漂浮在水面上，它受到的浮力大小為　 　N．浮力的方向是　 。（g＝10N/kg） 【答案】80；豎直向上。 【解析】木塊漂浮在水面上，則木塊受到浮力F?。紾＝mg＝8kg×10N/kg＝80N； 浮力的方向是豎直向上的。 8．（2019四川達(dá)州）將密度為0.9×103kg/m3、體積為V的冰塊放入盛有適量水的圓柱形容器中（無水 溢出），冰塊靜止時(shí)

16、露出水面的體積V露＝　 　V，當(dāng)冰塊完仝熔化后（總質(zhì)量不變）容器中的水面 將　 ?。ㄟx填“升高”、“降低”或“不變”）。 【答案】；不變。 【解析】由題意可知冰浮在水面上，則F浮＝G冰， 由阿基米德原理和重力公式可得：ρ水gV排＝ρ冰gV， 則V排＝＝×V＝V， 所以露出水面的體積：V露＝V﹣V排＝V﹣V＝V； 當(dāng)冰塊完全熔化后，熔化為水的質(zhì)量和冰的質(zhì)量相同，即ρ水V冰化水＝ρ冰V， 所以V冰化水＝＝V，即熔化為水的體積與原來排開水的體積相同，故液面高度不變。 9．（2019四川巴中）兩個(gè)完全相同容器內(nèi)分別盛滿不同的液體，現(xiàn)將兩個(gè)完全相同的小球輕輕放入容器中，小球靜止

17、后的狀態(tài)如圖所示，則液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是p甲　　p乙；兩小球所受的浮力關(guān)系是 F甲　　F乙．（選填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】＜；＜。 【解析】由題意可知，兩個(gè)完全相同容器內(nèi)盛滿不同的液體時(shí)，液體的深度相同， 由圖可知，兩個(gè)完全相同的小球輕輕放入容器中靜止后，甲中小球沉底，乙中小球漂浮， 因物體的密度大于液體的密度時(shí)下沉，物體的密度小于液體的密度， 所以，甲中液體的密度小于乙中液體的密度， 由p＝ρgh可知，甲液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)小于乙液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)，即p甲＜p乙； 因物體沉底時(shí)受到的浮力小于自身的重力，物體漂浮時(shí)受到的浮力和自身的重力相等， 所以，甲

18、中小球受到的浮力小于乙中小球受到的浮力，即F甲＜F乙。 三、綜合應(yīng)用題 10．（2019貴州貴陽）小明運(yùn)用浮力相關(guān)知識(shí)制作了可以用來測(cè)量物體質(zhì)量的“浮力秤”其構(gòu)造如圖所示，在水平支架的左端固定刻度盤，支架橫梁兩端各固定一個(gè)滑輪，將一根無彈性的細(xì)繩跨過兩個(gè)滑輪，細(xì)線的一端懸掛砰盤，另一端連接裝有適量細(xì)沙的圓柱形浮筒（浮筒自重不計(jì)），在線的適當(dāng)位置固定一根大頭針作為指針，把浮筒浸入裝有適量水的水槽中，稱量時(shí)，把待測(cè)物體放入砰盤后，指針下降浮筒上升，靜止后，待測(cè)物體的質(zhì)量就可以通過指針在刻度盤上的位置反映出來。 請(qǐng)你回答下列問題（不計(jì)細(xì)線、砰盤、指針的質(zhì)量以及線與滑輪的摩擦） （1）為了

19、制作量程為1kg的浮力秤，向砰盤添加1kg的砝碼，逐漸向空浮筒內(nèi)加入細(xì)沙，當(dāng)浮筒的____（選填“上”或“下”）表面剛好與水面齊平并保持靜止時(shí)，在刻度盤上將指針?biāo)傅奈恢脴?biāo)定為最大刻度線。 （2）取下砝碼，當(dāng)浮筒受到______力和______力是一對(duì)平衡力時(shí)，浮筒能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應(yīng)標(biāo)定為零刻度線，在均勻地標(biāo)定其余刻度線。 （3）若將質(zhì)量為m（m<1kg）的待測(cè)物體放在砰盤上，當(dāng)浮筒靜止時(shí)其下表面距離水面的距離是h，若細(xì)沙的質(zhì)量是M，浮筒的橫截面積是S，水的密度為ρ水，請(qǐng)寫出待測(cè)物體質(zhì)量的表達(dá)式m=____________。 （4）若將原來的浮筒更換為長度相同、橫

20、截面積更小的另一個(gè)浮筒，細(xì)沙的質(zhì)量和細(xì)線的長度等不變，則重新標(biāo)定的刻度線與原來刻度線相比發(fā)生變化的是____________（選填“零刻度線上升”或“最大刻度線下降”），請(qǐng)你分析帶來這一變化的原因是：___________________________。 【答案】（1）下 （2）重 浮 （3）M－ρ水Sh （4）零刻度線上升 當(dāng)浮筒受至重力和浮力是一對(duì)平衡力時(shí)，指針指的是零刻度線，根據(jù)題意，即是要使浮力不變，也就是在水中的V排不變，根據(jù)V=Sh可知，當(dāng)浮筒橫截面積變小，那h越大，也就是指針會(huì)上升。 【解析】（1）為了制作量程為1kg的浮力稱，向秤盤添加1kg的砝碼

21、，即最大質(zhì)量，此時(shí)細(xì)線對(duì)浮簡的拉力最大，則浮內(nèi)加入細(xì)沙，則浮簡浸在水中的深度最小，可為0；故當(dāng)浮簡的下表面剛好與水面齊平并保持靜止時(shí)，在刻度盤上將指針?biāo)傅奈恢脴?biāo)定為最大刻度線。 （2）取下砝碼，細(xì)線對(duì)浮筒的拉力為0，當(dāng)浮簡受到重力和浮力是一對(duì)平衡力時(shí)，浮簡能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應(yīng)標(biāo)定為零刻度線，在均勻地標(biāo)定其余刻度線； （3）若將質(zhì)量為m（m<1kg）的待測(cè)物體放在秤盤上，重力為G=mg，對(duì)細(xì)線的拉力為T=mg，即線對(duì)簡的拉力；若細(xì)沙的質(zhì)量是M，當(dāng)浮筒靜止時(shí)其下表面距離水面的距離是h，浮筒的橫截面積是S，水的密度為ρ水，根據(jù)阿基米德原理，則浮筒受到的浮力，F(xiàn)=ρ水gV=ρ水gSh，浮筒處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)力的平衡有：F+T=Mg，即ρ水gSh+mg=Mg，測(cè)物體質(zhì)量的表達(dá)式m=M-ρ水Sh； （4）當(dāng)浮簡受到的重力和浮力是一對(duì)平衡力時(shí)，指針指的是零刻度線，根據(jù)題意，即是要使浮力不變，也就是在水的V排不變，根據(jù)V=Sh，當(dāng)浮筒橫截面積變小，h變大，也就是指針會(huì)上升。 9