内容正文:
第十章 浮 力
第2课时 物体的浮沉条件
一、选择题
1.[2023株洲]取一根木棒,在它的一端缠绕一些铜丝就做成了一个简易密度计,将其分别放入甲、乙两个盛有不同液体的烧杯中,它竖直立在液体中的漂浮情况如图所示。设密度计在甲、乙两个烧杯中所受的浮力分别为F甲和F乙,两个烧杯中液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则 ( )
第1题图
A.F甲>F乙 B.F甲<F乙 C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
2.生活情境[2023山西]妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性) ( )
A.饺子在下沉的过程中,受到水的压强不变
B.饺子上浮过程中,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
3.[2023陕西]如图,是我国055型万吨级驱逐舰“延安”号。该舰满载时,排水量约
12 000吨,吃水深度6.6 m。下列说法正确的是 ( )
第3题图
A.排水量指的是舰船满载时排开水的重力
B.“延安”号漂浮在海面上,所受重力小于浮力
C.“延安”号漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.“延安”号不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越大
4.(多选)[2023北京]小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是 ( )
第4题图
A.桔子的密度小于芒果的密度 B.桔子受到的浮力大于它受到的重力
C.桔子受到的重力小于芒果受到的重力 D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
二、填空题
5.[2022通辽]放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B两个体积相同的实心物体分别放入两容器内,待物体静止后,如图所示,物体受到的浮力FA FB,物体的密度ρA ρB。(均选填“>”“<”或“=”)
第5题图
6.[2023徐州]如图所示,用轻质薄壁的塑料瓶、透明胶带、铁质螺母和塑料软管制作潜水艇模型,潜水艇在水中受到浮力的方向是 ,潜水艇通过改变 来实现浮与沉,因此需要选择质量合适的螺母作为配重。如果塑料瓶的容积为V,水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁,要让瓶内有一半水时,潜水艇恰能在水中悬浮,则所选螺母质量的表达式为m= 。
第6题图
三、综合题
7.[2023包头]小丽想测一测家中空食品盒在水中漂浮时的装载质量。她将水平桌面上一个高为10 cm、底面积为200 cm2、重为2 N的圆柱形平底空食品盒放入装水的桶中,桶中水足够深,食品盒下表面始终与水面平行,如图所示。ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压强。
(2)空食品盒放入水中后,浸入水中的深度。
(3)食品盒在水中漂浮时能够装载的最大质量。
第7题图
1.[2023新疆]某薄壁玻璃管粗细均匀、一端开口。早晨在室外将该玻璃管开口向下竖直缓慢插入水中,玻璃管内封闭了一段空气柱,如图所示,放手后玻璃管在某位置保持漂浮状态,玻璃管露出水面的长度为1.0 cm。中午时,由于管内空气升温膨胀,玻璃管内封闭的空气柱的长度增加了1.5 cm,此时玻璃管露出水面的长度为 ( )
第1题图
A.1.0 cm B.1.5 cm C.2.0 cm D.2.5 cm
2.(多选)[2023河北]柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示;继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是 ( )
第2题图
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等
B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
夯基础·基础巩固
1.D 2.C
3.C 【解析】A.排水量指的是舰船满载时排开水的质量,不是重力,故错误;B.“延安”号漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,所受重力的大小等于浮力的大小,故错误;C.“延安”号漂浮在海面上,所受浮力方向是竖直向上的,故正确;D.若“延安”号与其他舰船近距离并排航行,两舰之间的水流速加快,该处的压强变小,小于两舰外面的压强,存在向内的压力差,将两舰压向中间,易发生两舰相撞事故,故错误。
4.AC 【解析】A.桔子漂浮在水面上,其密度小于水的密度;芒果沉在水底,芒果的密度大于水的密度;所以,桔子的密度小于芒果的密度,故正确;B.桔子漂浮,桔子受到的浮力等于它受到的重力,故错误;C.桔子的密度小于芒果的密度,同时,桔子的体积小于芒果的体积,根据密度公式知,桔子的质量小于芒果的质量,根据G=mg知,桔子受到的重力小于芒果受到的重力,故正确;D.桔子排开水的体积小于芒果排开水的体积,根据阿基米德原理可知,桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力,故错误。
5.< <
6.竖直向上 自身重力 【解析】潜水艇在水中受到的浮力的方向是竖直向上的;潜水艇通过改变自身重力来实现浮与沉,因此需要选择质量合适的螺母作为配重;设螺母的质量为m螺母,根据密度公式得,螺母的体积V螺母=,螺母受到的浮力F浮'=
ρ水V螺母g=,塑料瓶受到的浮力F浮=ρ水Vg,塑料瓶内水的重力G水=m水g=ρ水g=ρ水Vg,塑料瓶是轻质薄壁,潜水艇恰能在水中悬浮,则F浮+F浮'=G总=G水+G螺母,即ρ水Vg+=ρ水Vg+m螺母g,解得,m螺母==。
7.解:(1)空食品盒在水平桌面上时,对桌面的压力F=G=2 N
对桌面的压强
p===100 Pa
(2)根据物体的浮沉条件可知,空食品盒漂浮在水中时受到的浮力F浮=G=2 N,由
F浮=ρ液gV排可知,空食品盒排开水的体积
V排===2×10-4 m3
由V=Sh可知,空食品盒浸入水中的深度
h===0.01 m
(3)当食品盒的上表面刚好与水面相平时,食品盒受到的浮力最大,此时食品盒排开水的体积
V排'=Sh'=200 cm2×10 cm=2 000 cm3=0.002 m3
食品盒受到的最大浮力
F浮'=ρ水gV排'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002 m3=20 N
根据物体的漂浮条件可知,此时食品盒和装载物体的最大总重力G总大=F浮'=20 N
食品盒能够装载的最大重力
G物大=G总大-G=20 N-2 N=18 N
由G=mg可知,装载物体的最大质量
m大===1.8 kg
提能力·综合提升
1.D 【解析】设玻璃管长为L,早晨玻璃管内的水高度为h,玻璃管横截面积为S,中午玻璃管露出水面的长度为h',根据题意,无论早晨还是中午,玻璃管都漂浮在水面上,因此受到的浮力等于玻璃管和管内水的重力之和,则早晨时存在等式F浮=G管内水+G管,即
ρ水gS(L-0.01 m)=ρ水gSh+G管①;中午时存在等式F浮'=G管内水'+G管;即ρ水gS(L-h')=ρ水gS(h-0.015 m)+G管②,①-②并化简得h'=2.5 cm,故A、B、C错误,D正确。
2.AB 【解析】A.土豆漂浮在水面上时,根据物体的浮沉条件可知:土豆受到的浮力与其重力大小相等,故正确;B.土豆悬浮在盐水中时,根据物体的浮沉条件可知:土豆的密度与此时盐水的密度相等,故正确;C.土豆漂浮时受到的浮力等于重力,土豆沉到底部后,受到的浮力小于重力,则沉到底部后,土豆受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故错误;D.沉到底部后,土豆排开液体的体积不变,继续注入清水,盐水的密度变小,由F浮=ρ液gV排可知,土豆受到的浮力变小,故错误。
学科网(北京)股份有限公司
$$