第八章 压强与浮力 浮沉状态分析与浮沉条件的应用 专项强化训练2023-2024学年北师大版物理八年级下学期

浮沉状态分析与浮沉条件的应用 专项强化训练 北师版 八年级下 第八章 压强与浮力 【2023·黄冈】如图所示，欢欢同学把一个苹果丢入水中，发现苹果下沉一段距离后，又向上运动，最终漂浮在水面上，下列分析正确的是(　　) 1 阶段强化专题 2 A．在下沉的过程中，苹果受到水的压强不变 B．在下沉的过程中，苹果受到水的浮力减小 C．在水面漂浮时，苹果受到的浮力大于它受到的重力 D．在整个过程中，苹果受到浮力的方向总是竖直向上 阶段强化专题 【点拨】 在下沉的过程中，苹果所处深度变大，苹果受到水的压强变大，故A错误；在下沉的过程中，苹果排开水的体积不变，液体密度不变，由阿基米德原理可知苹果受到水的浮力不变，故B错误；在水面漂浮时，苹果受力平衡，苹果受到的浮力等于它受到的重力，故C错误；物体不管处于何种浮沉状态，所受浮力的方向总是竖直向上的，故D正确。 【答案】 D 阶段强化专题 2 【2023·德阳】如图所示，将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中，静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用ρ甲 、ρ乙 、ρ丙 分别表示三种液体的密度，则关于三种液体密度大小的关系说法正确的是(　　) 阶段强化专题 A．ρ甲>ρ乙＝ρ丙 B．ρ甲＝ρ乙>ρ丙 C．ρ甲>ρ乙>ρ丙 D．ρ甲<ρ乙<ρ丙 阶段强化专题 【点拨】 由图可知，小球在甲液体中漂浮，在乙液体中悬浮，在丙液体中沉底，则根据浮沉条件可得ρ球<ρ甲，ρ球＝ρ乙，ρ球>ρ丙，由以上分析可知，三种液体的密度关系ρ甲>ρ乙>ρ丙，故C正确，ABD错误。 【答案】 C 阶段强化专题 3 【中考·沈阳】甲、乙两个完全相同的烧杯，盛有同种液体，放在水平桌面上。如图所示，将体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙烧杯中，当小球静止时液面刚好相平。则下列判断正确的是(　　) A．A、B两小球排开液体的质量相等 B．小球B的密度可能大于小球A的密度 C．甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强 D．甲杯底受到的液体压强大于乙杯底受到的液体压强 阶段强化专题 【点拨】 A、B两个实心小球的体积相同，从图中可知，A小球排开液体的体积更多，因为是同种液体，由m＝ρV可知，A小球排开液体的质量大于B小球排开液体的质量， A错误；根据沉浮条件可知，A小球悬浮在液体中，则A球的密度等于液体的密度，B球漂浮在液体中，则B球的密度小于液体的密度，故B球的密度小于A球的密度，B错误； 阶段强化专题 【答案】 C 阶段强化专题 4 【2023·常德】两相同的容器中装有体积相等的两种液体，静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中，静止时液面等高，如图，则(　　) A．A的重力小于B的重力 B．A受到的浮力大于B受到的浮力 C．甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度 D．甲杯和乙杯的底部受到的液体压强相等 阶段强化专题 【点拨】 同种材料制作的实心物体A、B密度相同，物体A在甲杯液体中漂浮，说明甲杯中液体的密度大于物体密度，物体B在乙杯液体中悬浮，说明乙杯中液体密度等于物体密度，则甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，故C不符合题意；两相同的容器中装有体积相等的两种液体，放入物体后，静止时液面等高，说明实心物体A、B排开液体的体积相同，根据F浮＝ρ液gV排，排开液体体积相同， 阶段强化专题 甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，则A受到的浮力大于B受到的浮力，因为两物体所受浮力都等于重力，则A的重力大于B的重力，故A不符合题意，B符合题意；静止时液面等高，所以液体深度相同，根据p＝ρgh可知，液体深度相同，甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度，则甲杯中液体对容器底部的压强大于乙杯中液体对容器底部的压强，故D不符合题意。 【答案】 B 阶段强化专题 5 【中考·辽宁，多选】如图所示，水平桌面上有质量相等、底面积相同的甲、乙两容器，分别装有不同的液体。现将两个质量相同的实心正方体A、B(VA<VB)分别放入甲、乙两容器中，两物体静止时容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是(　　) 阶段强化专题 A．甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强 B．物体A下表面受到液体的压力等于物体B下表面受到液体的压力 C．放入物体前后，甲容器底部受到液体压强的变化量大于乙容器底部受到液体压强的变化量 D．放入物体前后，甲容器对桌面压强的变化量等于乙容器对桌面压强的变化量 阶段强化专题 【点拨】 阶段强化专题 即F乙＝GB，两物体质量相等，由G＝mg得GA＝GB，可得浮力大小关系F甲＝F乙，物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力，A的上表面受到的压力为零，A下表面受到液体的压力等于浮力，B下表面受到的压力大于浮力，所以物体A下表面受到液体的压力小于物体B下表面受到液体的压力，故B错误；由选项B分析可知，物体A、B受到的浮力相等，排开液体的重力相等，如果是直柱形容器，液体对容器底压力的变化 阶段强化专题 量等于浮力的大小，甲容器底大口小，液体对容器底的压力大于液体的重力，乙容器底小口大，液体对容器底的压力小于液体的重力，所以放入物体前后，甲容器底部受到液体压力的变化量大于乙容器底部受到液体压力的变化量，两个容器底面积相等， 阶段强化专题 【答案】 ACD 阶段强化专题 6 科技小组举办了以“土豆”为主题的实践创新活动，活动内容是测量土豆的密度。在测量土豆密度时，由于没有天平，只有量筒，且整个土豆无法放入量筒中，小明用如下方法测出土豆的密度。 阶段强化专题 20 (1)在烧杯中装入适量的水，让轻质小盘漂浮在水面上。 (2)如图甲所示，将土豆切下一块，放入盘中使其漂浮，在烧杯液面处记下标记。 (3)将盘中的土豆取出后，用盛有50 mL水的量筒向烧杯中加水至标记处，量筒中剩余水的体积为28 mL。 (4)将取出的土豆放入量筒中，如图乙所示，土豆的体积为______cm3，土豆的密度为______g/cm3。 20 1.1 阶段强化专题 【点拨】 阶段强化专题 7 【2023·苏州模拟】小明将苹果和梨子放入水中，苹果漂浮，梨子沉底，如图甲所示。 阶段强化专题 ＜ (1)苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1，梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2，若F1＝F2，则m1________m2、V1________V2。(均填“＞”“＜”或“＝”) ＞ 阶段强化专题 【点拨】 苹果漂浮，所以F1＝m1g；梨沉底，所以F2＜m2g。 因为F1＝F2，所以m1g＜m2g，故m1＜m2。 由阿基米德原理可知F1＝ρ水gV排1，F2＝ρ水gV排2。 因为F1＝F2，所以V排1＝V排2。苹果部分浸入水中，所以V排1＜V1，梨全部浸入水中，所以V排2＝V2，故V1＞V2。 阶段强化专题 (2)小明想测量梨子的密度，他的方案是：先调配合适的盐水，使梨子在盐水中悬浮，然后测出盐水的密度ρ盐水，则ρ梨子________ρ盐水，天平调节好后，测量步骤如下： 步骤一：如图乙，在小烧杯中倒入适量盐水，用天平测出小烧杯和盐水的总质量为m1； 步骤二：如图丙，把小烧杯中一部分盐水倒入量筒，测出量筒中盐水的体积为V； ＝ 阶段强化专题 步骤三：测出小烧杯和杯中剩余盐水的质量m2＝36.4 g。 ①则m1＝________g，小明所测盐水的密度ρ盐水＝________kg/m3。 ②小明如果没有把游码放在标尺左端的“0”刻度线处，就调节平衡螺母，使天平平衡，然后按照上述步骤进行测量，测得的盐水密度________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 80.4 1.1×103 不变 阶段强化专题 【点拨】 梨子在盐水中悬浮，所受浮力等于自身重力，即F浮＝G，即ρ盐水gV排＝ρ梨gV梨。 梨子浸没在盐水中，排开的盐水的体积等于梨子的体积，所以当梨子在盐水中悬浮时，ρ梨子＝ρ盐水。 由图乙可知，小烧杯和盐水的总质量等于天平右盘中砝码的质量加游码的示数，读出其质量为80.4 g。 阶段强化专题 阶段强化专题 倒入量筒中的盐水的质量等于总质量与剩余盐水和烧杯质量之差，没有把游码放在标尺左端的“0”刻度线处，只会导致每次测得的质量偏大，但对这两次测量值之差没有影响，所以测得的盐水密度不变。 阶段强化专题 8 【2023·大连模拟】在学完浮力的知识后，小明利用刻度尺、塑料碗、大烧杯等器材，来测量一个金属球的密度，测量过程如下： (1)在烧杯内放入适量水，再将塑料碗轻轻放入水中，如图甲所示，测出此时烧杯内水的深度为h1，此时塑料碗受到的浮力______碗的重力。 等于 阶段强化专题 【点拨】 由图甲可知，此时塑料碗在水中处于漂浮状态，根据浮沉条件可知，此时塑料碗受到的浮力等于碗的重力。 阶段强化专题 (2)将金属球放在塑料碗中，放入球后的状态如图乙所示，测出此时烧杯内水的深度为h2。再将塑料碗中的金属球轻轻放入烧杯中，如图丙所示，测出此时烧杯内水的深度为h3。 (3)该金属球的密度ρ＝_________(用h1、h2、h3和ρ水表示)。 阶段强化专题 【点拨】 假设烧杯的底面积为S，图甲和图乙比较，排开水的体积增大值ΔV排＝S(h2－h1)， 则增大的浮力ΔF浮＝ρ水gΔV排＝ρ水gS(h2－h1)。 金属球的重力等于增大的浮力 G＝ΔF浮＝ρ水gS(h2－h1)。 阶段强化专题 阶段强化专题 (4)如果在实验中，小明是按照图甲、丙、乙的顺序操作，则测出金属球的密度值将________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 大于 阶段强化专题 【点拨】 按照图甲、丙、乙的顺序操作，金属球上会附着部分水，导致金属球质量的测量值偏大，根据密度公式可知，则测出金属球的密度值将大于实际值。 阶段强化专题 9 【中考·聊城】在实验操作技能考试中，某同学的实验过程如图所示：他先将重1 N、底面积为100 cm2的溢水杯装满6 N的某种液体，再把一个物块悬挂在弹簧测力计的挂钩上，物块在空气中时弹簧测力计的示数是1.5 N，把物块浸没在溢水杯中的液体中时弹簧测力计的示数是0.9 N，同时用空小桶收集排开的液体，已知物块的密度为3×103 kg/m3，g取10 N/kg，求： 阶段强化专题 (1)物块浸入液体前，溢水杯对桌面的压强。 阶段强化专题 (2)小桶收集到的液体的质量。 解：物块浸没在溢水杯中受到的浮力 F浮＝G物－F示＝1.5 N－0.9 N＝0.6 N。 根据阿基米德原理，排开液体的重力G＝mg＝0.6 N， 排开液体的质量即小桶收集到的液体的质量 阶段强化专题 (3)液体的密度。 阶段强化专题 10 阶段强化专题 阶段强化专题 (2)物块的密度。 阶段强化专题 11 【2023·成都节选】如图所示，放置在水平桌面上的薄壁圆柱形容器，高度为h1，底面积S1＝100 cm2。容器内装有水，圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度 h2＝8 cm，底面积S2＝30 cm2，密度为ρ2。忽略物体吸附液体等次要因素，已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。 (1)求物体浸没水底时所受的浮力大小。 阶段强化专题 解：圆柱形实心物体的体积V柱＝S2h2＝30 cm2×8 cm＝240 cm3＝2.4×10－4 m3，物体浸没水底时，排开水的体积V排＝V柱＝2.4×10－4 m3，则物体浸没水底时所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×2.4×10－4 m3＝2.4 N。 阶段强化专题 (2)将物体从容器底部竖直缓慢提升，直到物体上表面高出水面5 cm时停止，求这个过程中，水对容器底部的压强变化量。 阶段强化专题 悬浮和漂浮的物体受到的浮力等于排开液体的重力等于小球的重力，且甲、乙烧杯中液面相平，可知此时甲杯对桌面的压力等于乙杯对桌面的压力，由p＝可知，此时甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强，C正确；同种液体，液面相平，故液体深度相同，由p＝ρgh可知，甲杯底受到的液体压强等于乙杯底受到的液体压强， D错误。 A、B质量相同，已知VA<VB，由ρ＝可知ρA＞ρB，A在甲液体中漂浮，则ρ甲＞ρA，B在乙液体中悬浮，则ρ乙＝ρB，所以ρ甲＞ρ乙，根据p＝ρ液gh可知放入物体后两容器底部受到液体压强p甲＞p乙，故A正确；甲图，物体A漂浮，浮力等于重力，即F甲＝GA，乙图，物体B悬浮，浮力等于重力， 由p＝可知，放入物体前后，甲容器底部受到液体压强的变化量大于乙容器底部受到液体压强的变化量，故C正确； 放入物体前后，容器对桌面压力的变化量等于物体的重力，所以甲容器对桌面压力的变化量等于乙容器对桌面压力的变化量，两个容器底面积相等，由p＝可知，甲容器对桌面压强的变化量等于乙容器对桌面压强的变化量，故D正确。 图乙中量筒的示数为48 mL，则土豆的体积V土豆＝48 cm3－28 cm3＝20 cm=；由漂浮条件知，土豆的质量等于倒入烧杯中水的质量，即m土豆＝ρ水V水＝1.0 g/cm3×(50 cm3－28 cm3)＝22 g，土豆的密度ρ＝＝＝1.1 g/cm3。 倒入烧杯中的盐水的质量m＝80.4 g－36.4 g＝44 g。由图丙读出量筒中盐水的体积为40 cm3，盐水的密度 ρ盐水＝＝＝1.1 g/cm3＝1.1×103 kg/m3。 由G＝mg可得金属球的质量 m＝＝＝ρ水S(h2－h1)。 比较甲、丙两图可得到金属球的体积V＝S(h3－h1)，故金属球的密度ρ＝＝＝。 解：溢水杯对桌面的压力 F＝G1＋G2＝1 N＋6 N＝7 N。 溢水杯对桌面的压强 p＝＝＝700 Pa。 m＝＝＝0.06 kg。 解：根据ρ＝，物块的体积 V物＝＝＝＝5×10－5 m3， 即排开液体的体积，故液体的密度ρ液＝＝＝1.2×103 kg/m3。 【中考·牡丹江】如图所示，一棱长为10 cm的正方体物块漂浮于足够高、底面积为0.02 m2的盛有足量水的圆柱形容器中，有体积露出水面，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：(1)该物块受到的浮力。 解：物块排开水的体积 V排＝V＝L3＝×(10×10－2m)3＝8×10－4 m3。 该物块受到的浮力 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－4 m3＝8 N。 解：因物块漂浮，故物块的重力G＝F浮＝8 N。 物块的质量m＝＝＝0.8 kg。 故物块的密度ρ＝＝＝ 0.8×103 kg/m3。 解：当将物体提升到物体上表面高出水面5 cm时，水面下降的高度Δh＝＝＝1.5 cm＝0.015 m，则这个过程中，水对容器底部的压强变化量Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.015 m＝150 Pa。 $$