内容正文:
第2节 物体浮沉条件及其应用
【知识清单】
考点1物体的浮沉条件
上浮
下沉
漂浮
悬浮
沉底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+F支=G
实心体
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
V排<V物
ρ液=ρ物
V排=V物
ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡
是“上浮”过程的最终状态
可以停留在液体的任何深度处
是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
如图所示,关于物体M所处的状态和所受的浮力,下列说法正确的是 ( )
A.物体处于沉底状态,浮力大于重力
B.物体处于悬浮状态,浮力大小等于重力
C.物体处于漂浮状态,浮力大小等于重力
D.条件不足,无法判定
浸在液体中的物体的浮沉取决于物体受到的浮力和重力的大小关系,当浮力小于重力时,物体就会上浮,最后漂浮;当浮力等于重力时,物体就会悬浮;当浮力小于重力时,物体就会下沉。
考点2物体的浮沉条件的运用
1.轮船:采用① 的方法来增大排开液体的体积从而增大浮力。轮船的满载排水量就是轮船满载时排开水的质量。
2.潜水艇:通过向压水舱中充水或排水来改变自身的② ,从而实现上浮、悬浮或下沉。
3.气球和飞艇:其气囊中充的是密度③ 空气密度的气体,可以通过改变气球或气囊中气体的体积(或质量)来改变气球和飞艇受到的浮力大小,从而实现升降。
4.密度计:测定液体密度的仪器,在液体中处于④ 状态,同一密度计漂浮在不同的液体中,受到的浮力相同,密度计浸入液体的体积越大(小),该液体的密度越小(大)。
【核心突破】
核心突破点:物体的浮沉条件
解题思维模型
放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示。则 ( )
A.物体a的密度较大
B.物体b受到的浮力较小
C.甲容器底部受到的压力较小
D.两容器对桌面的压强一样大
根据物体的浮沉条件分析物体密度的大小关系;根据阿基米德原理判定浮力的大小关系;根据p=ρgh判断甲、乙两容器中的液体对容器底部的压强大小关系,根据F=pS分析容器底部受到的压力的大小关系;根据容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体重力之和,可判断两容器对桌面的压力大小关系,根据p=分析桌面受到的压强的大小关系。
三维变式练
(浮力的利用)潜艇在国防中起到了重要作用,下列关于潜艇的知识正确的是 ( )
A.潜艇的浮沉是通过改变自身体积实现的
B.潜艇浸没在水中的深度越深,受到的浮力越大
C.悬浮在水中的潜艇受到的浮力等于自身重力
D.水对潜艇上表面的压强大于下表面的压强
(判断物体的浮沉)如图所示,在水平桌面上的烧杯中漂浮着一个质量分布均匀的木块,若将木块露出水面的部分截掉,那么 ( )
A.木块余下部分上浮,水对杯底压强变小
B.木块余下部分下沉,水对杯底压强变大
C.木块余下部分上浮,烧杯对桌面压强变大
D.木块余下部分不上浮也不下沉,烧杯对桌面压强不变
(判断液面的升降)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想:水面高度会变化吗?于是,小明进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将 ( )
A.下降 B.上升
C.不变 D.无法判断
实验探究 —— 学科核心素养提升
【回归教材】
教材图片
考查内容
如图,一重为0.5 N的鸡蛋沉在水底,向水中加入食盐并搅拌,鸡蛋仍沉在水底,此过程中,鸡蛋受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”);继续加入食盐并搅拌,鸡蛋上浮,上浮过程中,鸡蛋受到的浮力 (选填“>”“=”或“<”)0.5 N;最终静止时,鸡蛋排开盐水的重力 (选填“>”“=”或“<”)0.5 N
小明将自制的密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的两个容器中,密度计两次静止时的情景如图所示,从小明观察到的现象可以判断:密度计两次静止时所受的浮力大小关系为F甲 F乙,两种液体的密度大小关系为ρ甲 ρ乙(均选填“>”“=”或“<”)
真题精粹——河南6年真题精选及真题百变
考向1物体的浮沉条件 (6年3考)
1.(2023·河南)(双选)水平桌面上有两个完全相同的杯子,盛有等质量的水。将橘子放入左侧杯中,取出后剥皮再放入右侧杯中,橘子静止时的状态分别如图甲、乙所示。下列分析正确的是 ( )
A.甲图中的橘子所受的浮力大于其所受的重力
B.甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大
C.甲图中杯子对桌面的压强小于乙图中杯子对桌面的压强
D.甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强
2.(2020·河南)(双选)将两个完全相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的相同容器中,木块静止时,两容器中液面相平,如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.木块在甲、乙两种液体中所受浮力相等
B.木块在乙液体中排开液体的质量较大
C.两容器中,木块下表面受到的液体压强相等
D.两容器底部受到的液体压强相等
3.(双选)水平桌面上大小相同的溢水杯中分别装满甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球轻轻放入杯中,小球静止时两液面相平,如图所示。若液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,溢出液体的质量分别是m甲、m乙,烧杯底部受到的液体压强分别是p甲和p乙(两只烧杯完全相同),溢水杯对水平桌面的压力分别是F甲和F乙,下列判断正确的是 ( )
A.ρ甲>ρ乙 B.m甲<m乙
C.p甲<p乙 D.F甲>F乙
【参考答案】
回归教材
知识清单
考点1:
例题 D
考点2:
①“空心” ②重力 ③小于 ④漂浮
核心突破
例题 D
变情境 C 【解析】潜艇的浮沉是通过改变自身重力来实现的,故A错误;潜艇在液体中受到的浮力与潜艇浸入液体的体积有关,和潜艇浸入液体的深度无关,故B错误;悬浮时,潜艇所受浮力等于潜艇自身的重力,故C正确;液体的压强随液体深度的增加而增大,所以水对潜艇上表面的压强小于下表面的压强,故D错误。
变设问 A 【解析】将露出水面的部分截掉后,木块的密度不变,仍然小于水的密度,所以没入水中的那部分木块将要上浮;截掉露出水面的部分后,因为木块仍漂浮,浮力等于重力,木块重力变小,受到的浮力变小,根据F浮=ρ水V排g可知,木块排开水的体积变小,容器内水位变低,水变浅,根据p=ρgh可知,水对容器底的压强变小;烧杯对桌面的压力等于烧杯的重力、水的重力、木块重力之和,截掉露出水面的部分后,木块重力变小,烧杯对桌面的压力变小,根据p=可知,烧杯对桌面的压强变小,故A正确,B、C、D错误。
变设问 B 【解析】由图可知,b漂浮,F浮b=Gb,a沉底,F浮a<Ga,将石块a轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则F浮(a+b)=Ga+Gb,可得F浮(a+b)>F浮a+F浮b,由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,将石块a放在木块b上后排开水的体积比原来的变大了,所以水面将升高。
实验探究
回归教材
变大 > = = <
真题精粹
1.BD 【解析】甲图中的橘子在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,浮力等于重力,故A错误;乙图中的橘子处于沉底状态,受到的浮力小于自身的重力,因为乙图中橘子的重力小于甲图中橘子的重力,所以甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大,故B正确;橘子剥皮后的重力变小,水和杯子的重力相同,所以甲杯子的总重力大于乙杯子的总重力,受力面积相同,根据p=可知,甲图中杯子对桌面的压强大于乙图中杯子对桌面的压强,故C错误;甲中橘子受到的浮力大,根据F浮=ρ液gV排可知,甲中橘子排开的水的体积大,所以甲中水的液面高,根据p=ρgh可知,甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强,故D正确。
2.AC 【解析】木块在甲、乙两种不同液体中都漂浮在液面上,所受的浮力都等于木块的重力,即F甲浮=F乙浮。木块在液体中受到的浮力与液体的密度和木块排开液体的体积有关,浮力相等时,排开液体的体积越大,液体的密度越小;液体对木块竖直向上的压力差等于木块受到的浮力,F浮=F向上=pS;液体的压强跟液体的密度和深度有关,深度相同,密度不等,压强不等。
3.AD 【解析】小球在甲中漂浮,小球的密度要小于甲液体的密度,小球在乙中下沉,小球的密度要大于乙液体的密度,所以ρ甲>ρ乙,故A正确;球在甲中漂浮,浮力等于自身重力,小球在乙中下沉,浮力小于重力,所以小球在甲中受到的浮力要大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理可知,小球在甲中排开液体的重力要大于在乙中排开液体的重力,根据G=mg可知,m甲>m乙,故B错误;由于液体的深度相同,根据p=ρgh可知,液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强,即p甲>p乙,故C错误;由图知,甲剩余液体的体积大于乙剩余液体的体积,且ρ甲>ρ乙,则根据G=mg=ρVg可知,甲容器中剩余液体重力大于乙容器中剩余液体重力,而容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,即F甲>F乙,故D正确。
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