10.3物体的浮沉条件及应用 练习-2024-2025学年人教版（2024）八年级下册物理

第3节　物体的浮沉条件及应用（第1课时） 知识点1：物体的浮沉状态 1.图中的情景节选自我国古代科技著作《天工开物》，下列说法正确的是 （　C　） A.甲图“六桨客船”中，船受到的浮力大于船的总重力 B.乙图“河池山锡”中，水由高处流下是因为受到惯性作用 C.丙图“竹笆沉底”中，船上装载的竹笆越多时，船受到的水的浮力越大 D.丁图“没水采珠”中，水面下的采珠人下潜的越深时受到水的压力越小 2.质量为0.6 kg、边长为20 cm的正方体木块放入水中，则该物体在水中受到的浮力是 （　C　） A.2 N B.4 N C.6 N D.8 N 知识点2：密度计原理及其应用 3.有两根完全相同且粗细均匀的木棒，两名同学分别在木棒一端缠绕质量不同的细铜丝制成A、B两支简易密度计，把它们放入同一个盛有水的容器中，静止后如图所示。下列说法正确的是 （　B　） A.密度计A所受浮力比它的重力小 B.密度计A的重力比密度计B的重力大 C.两密度计所受的浮力相等 D.两密度计在水面处的刻度值不同 知识点3：潜水艇 4.如图（a）所示，重为6×107牛的潜艇悬停在海水某深度处，它排开海水的重力为　6×107　牛。 潜艇的水舱向外排出1×107牛的海水后开始上浮，在图（b）所示位置时潜艇受到的浮力为　6×107　牛。最终潜艇静止在图（c）所示海面，潜艇受到的浮力为　5×107　牛。 5.如图是我国的大连舰，它的满载排水量有1.4万吨，则其满载时受到的浮力为　1.4×108　N，航母满载时的质量为　1.4×107　kg，满载时排开水的体积为　1.4×104　 m3；舰载直升机降落后，大连舰受到的浮力　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）；若该舰艇由长江驶入大海，舰艇的船身将会　上浮一些　（选填“上浮一些”“下沉一些”或“不变”）。（g取10 N/kg） 第5题图 解析：满载排水量m排＝1.4万吨＝14 000 t＝1.4×107 kg， 由阿基米德原理可得其满载时受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝ 6.将两个质量相同的橡皮泥做成实心球形和碗形，分别放入相同的甲、乙两杯水中，静止时如图所示，橡皮泥的密度　大于　（选填“大于”“小于”或“等于”）水的密度，甲杯中橡皮泥所受的浮力　小于　（选填“大于”“小于”或“等于”）乙杯中橡皮泥所受的浮力，　乙　杯中水面升高得多。 第6题图 7.（1）如图所示，水平桌面上放置两个溢水杯，分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中，小球静止时，溢出液体的质量为m甲；再将小球放入乙液体中，小球静止时，溢出液体的质量为m乙，则m甲　＞　（选填“＞”“＝”或“＜”）m乙；乙液体的密度ρ乙＝　·ρ0　（用已知条件所给的字母表示）。 （2）小明在水盆中洗碗，发现一个大碗正漂浮在水盆中，如图丙所示。他将水盆中的一些水放入大碗中，但大碗仍然漂浮。与原先相比，大碗所受到的浮力将　变大　（选填“变大”“不变”或“变小”），水盆中的水面将会　不变　（选填“上升”“不变”或“下降”）。 （3）将一个小物块完全放入容积为350 mL的杯内，向杯中加入310 g水或210 g汽油都恰能将杯装满。小物块的体积为　50　 cm3，密度为　0.8×103　kg/m3（ρ汽油＝0.7 g/cm3）。 解析：（1）小球在甲中漂浮，浮力等于自身重力， 8.如图甲所示，一长方体木块质量为2 kg、高为10 cm；将木块平稳地放在水面上，静止时木块露出水面的高度为5 cm。如图乙所示，利用金属块和细线，使木块浸没水中且保持静止状态。已知水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3。求： （1）木块漂浮时受到的浮力和木块的密度。 （2）细线对木块的拉力F。 解：（1）因木块漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等， 所以，F浮＝G木＝2 kg×10 N/kg 全浸没时受到的浮力： F浮'＝2F浮＝2G木， 因物体在水中静止时处于平衡状态，受到竖直向上的浮力，竖直向下的拉力和木块的重力， 由力的平衡条件可得：F浮'＝G木＋F， 则细线对木块的拉力：F＝F浮'－G木＝2m木g－m木g＝m木g＝2 kg×10 N/kg＝20 N。 第3节　物体的浮沉条件及应用（第2课时） 知识点1：物体的浮沉条件及其应用 1.海权握，国则兴，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器，如图所示是我国海军某舰队的强国号潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮训练过程，下列对此潜艇分析正确的是 （　C　） A.上浮过程中所受浮力逐渐增大 B.悬浮和漂浮时所受浮力相等 C.漂浮时排开的海水所受的重力最小 D.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大 第1题图 2.如图所示，容器中间用隔板分成左右相等的两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不相同时其形状会发生改变。将适量的甲、乙两种液体注入两个容器中，分别将A、B两个体积相等的实心小球放入液体中，待液面静止时，橡皮膜向右凸起。下列说法不正确的是（　D　） 第2题图 A.甲、乙两种液体密度关系是ρ甲＞ρ乙 B.A、B两个小球的密度关系是ρA＞ρB C.甲、乙两种液体对容器底部的压强关系是p甲＞p乙 D.A、B两个小球静止时所受到的浮力关系是FA＝FB 3.小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”（如图），他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是 （　B　） 第3题图 A.“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力 B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”不可能悬浮在水中 C.“浮沉子”上浮时，小瓶内的压缩空气会将内部的水压出 D.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同 4.将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球，分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中，甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮，如图所示，下列说法正确的是 （　D　） A.三个小球的质量大小关系是m甲＞m乙＞m丙 B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲＝F丙＜F乙 C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲＞p乙＞p丙 D.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p'甲＞p'乙＝p'丙 5.如图所示密度计，AB部分是粗细均匀的玻璃管，其上标有刻度，A、B两点分别是最上面和最下面的刻度位置，这个密度计的测量范围是1.00×103 kg/m3～1.50×103 kg/m3；BC部分是一个玻璃泡，最下端泡内装有铅粒或水银，以保证密度计总能竖直地漂浮在液体中。该密度计质量为0.03 kg，AB部分长L为0.1 m，D为AB的中点，B处以下的体积为V。下列说法不正确的是（　B　） A.密度计漂浮在不同液体中受到的浮力均相等 B.密度计的刻度越往上刻度值越大 C.D处刻度线的刻度值为1.20 g/cm3 D.AB部分横截面积为1 cm2 6.潜水艇在国家的国防中占有重要位置，潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，某潜水艇最大下潜深度可达350 m，潜水艇的总体积为1.5×103 m3，水舱未充海水时，潜水艇总重力为9×106 N，艇内两侧有水舱，其截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮。（g取10 N/kg，海水密度取1 g/cm3） （1）水舱未充海水时，漂浮在海面的潜水艇受到的浮力是　9×106　N，排开海水的体积是　900　m3。 （2）为使潜水艇完全潜入海水中，至少应向水舱充入海水的质量为　600　t。 （3）潜水艇在水面下匀速下潜的过程中受到海水的浮力　不变　，压强　变大　。（均选填“变大”“不变”或“变小”） （4）当潜水艇下潜至最大下潜深度时，受到海水的压强为　3.5×106　Pa，舱门与海水的接触面积为1.5 m2，此舱门受到海水的压力为　5.25×106　N。 解析：（1）（2）ρ海水＝1 。 7.如图所示，将边长为0.1 m的正方体木块放入水中，静止时木块有的体积露出水面（图甲）；若将石块放到木块上方，静止时木块刚好全部浸入水中（图乙）。求： （1）未放石块时木块受到的浮力。 （2）放上石块后水对木块下表面的压强。 （3）石块的重力。 解：（1）未放石块时木块受到的浮力为 F浮＝ρ第3节　物体的浮沉条件及应用　（第1课时） 基础巩固·达标练 1.C　2.C　3.B　 4.6×107　6×107　5×107 解析：当潜艇悬停在海水某深度处，根据物体的浮沉条件可知，此时潜艇受到的浮力F浮＝G潜＝6×107 N；根据阿基米德原理可知，潜艇排开海水的重力G排＝F浮＝6×107 N； 当潜艇上浮至图（b）所示位置时，潜艇还是浸没在海水中，则潜艇排开海水的体积不变，根据阿基米德原理可知，潜艇受到的浮力不变，还是6×107 N；当潜艇最终静止在图（c）所示海面时，此时潜艇漂浮在海面上，根据物体的浮沉条件可知，此时潜艇受到的浮力等于自身的重力，所以此时潜艇受到浮力F浮'＝G潜－G'＝6×107 N－1×107 N＝5×107 N。 能力提升·培优练 5.1.4×108　1.4×107　1.4×104　变大　上浮一些 解析：满载排水量m排＝1.4万吨＝14 000 t＝1.4×107 kg， 由阿基米德原理可得其满载时受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝1.4×107 kg×10 N/kg＝1.4×108 N；舰载直升机降落后，大连舰自重变大，因大连舰仍然漂浮，根据F浮＝G可知，大连舰受到的浮力变大。 该舰艇由长江驶入大海，仍然处于漂浮状态，舰艇受到的浮力等于舰艇自身的重力，故舰艇受到的浮力将不变，海水的密度较大，根据V排＝可知舰艇的船身排开液体的体积变小，将会上浮一些。 6.大于　小于　乙 解析：实心球橡皮泥沉到容器底部，根据物体浮沉条件可知，橡皮泥的密度大于水的密度；实心球橡皮泥受到的浮力：F球＜G①；碗状橡皮泥漂浮在水面，受到的浮力：F碗＝G②；由①②可得：F球＜F碗； 根据阿基米德原理F浮＝ρ水V排g可知，排开水的体积： V球＜V碗，即：实心橡皮泥排开的水的体积小于碗状橡皮泥排开的水的体积，所以乙杯中水面升高得多。 7. （1）＞　·ρ0　（2）变大　不变　（3）50　0.8×103 解析：（1）小球在甲中漂浮，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，小球在甲中排开的液体的重力要大于在乙中排开的液体的重力，根据G＝mg可知，溢出的液体质量m甲＞m乙；由于小球在甲液体中漂浮，由F浮＝G排＝G可得：m排甲g＝mg，则小球的质量m＝m甲，由ρ＝可得，小球的体积V＝＝，小球在乙液体中排开液体的体积V排＝V＝，根据阿基米德原理可知，小球在乙液体中受到的浮力F浮乙＝G排乙＝m排乙g＝m乙g，由F浮＝ρ液gV排可得，乙液体的密度为ρ乙＝＝＝·ρ0。 （2）当碗漂浮时，碗受到的浮力等于重力；将水盆中的一些水放入大碗中，但大碗仍然漂浮。碗受到的浮力等于大碗和里面水的重力，因此大碗所受到的浮力变大；由F浮＝ρ液gV排的变形公式V排＝知，在液体密度一定时，物体受到的浮力变大，排开液体的体积变大，由于碗里面水与碗排开水增加的体积相等，因此液面不变。 （3）由ρ＝可得310 g水的体积：V水＝＝＝310 cm3，210 g汽油的体积：V汽油＝＝＝300 cm3，已知小物块完全放入容积为350 mL＝350 cm3的杯内，向杯中加入310 g水或210 g汽油都恰能将杯装满。根据题意可知，小物块排开水的体积：V排水＝V容－V水＝350 cm3－310 cm3＝40 cm3，则排开水的质量：m排水＝ρ水V排水＝1.0 g/cm3×40 cm3＝40 g，排开汽油的体积：V排汽油＝V容－V汽油＝350 cm3－300 cm3＝50 cm3，则排开汽油的质量：m排汽油＝ρ汽油V排汽油＝0.7 g/cm3×50 cm3＝35 g，所以，＝＝，若物块放入水中或汽油中都是漂浮，由漂浮条件和阿基米德原理可得F浮＝G排＝G物，则m排水应等于m排汽油，与前面的计算不符，故排除这种可能；假设物块放入水中或汽油中都是沉底，则V排水应等于V排汽油＝V物，与前面的计算不符，故排除这种可能；因ρ水＞ρ汽油，所以该物块放在水中是漂浮的，在汽油中是沉底的，则小物块的体积等于物块排开汽油的体积V＝V排汽油＝50 cm3；因该物块放在水中是漂浮的，则F浮＝G＝G排水＝m排水g＝40×10－3 kg×10 N/kg＝0.4 N，由G＝mg＝ρVg可得，物块的密度：ρ物＝＝＝0.8×103 kg/m3。 8.解：（1）因木块漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等， 所以，F浮＝G木＝2 kg×10 N/kg＝20 N， 由F浮＝ρgV排和F浮＝G木＝m木g＝ρ木V木g， 可得：ρgV排＝ρ木V木g， 由题意可知，木块排开水的体积V排＝V木，则木块的密度： ρ木＝ρ水＝ρ水＝×1.0×103 kg/m3＝0.5×103 kg/m3。 （2）由F浮＝ρgV排可得，木块完全浸没时受到的浮力： F浮'＝2F浮＝2G木， 因物体在水中静止时处于平衡状态，受到竖直向上的浮力，竖直向下的拉力和木块的重力， 由力的平衡条件可得：F浮'＝G木＋F， 则细线对木块的拉力：F＝F浮'－G木＝2m木g－m木g＝m木g＝2 kg×10 N/kg＝20 N。 第3节　物体的浮沉条件及应用　（第2课时） 基础巩固·达标练 1.C　2.D　3. B　4.D　5.B　 能力提升·培优练 6.（1）9×106　900　（2）600　（3）不变　变大　（4）3.5×106 5.25×106 解析：（1）（2）ρ海水＝1 g/cm3＝1.0×103 kg/m3；水舱未充海水时，潜水艇漂浮在水面上，潜水艇受到的浮力：F浮＝G＝9×106 N， 根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排知潜水艇排开水的体积为 V排＝＝＝900 m3。 （2）潜水艇浸没在海水中增加的排开海水的体积： ΔV排＝V－V排＝1.5×103 m3－900 m3＝600 m3， 潜水艇增加的浮力为ΔF浮＝ρ海水gΔV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×600 m3＝6×106 N， 增加的水重：ΔG＝ΔF浮＝6×106 N， 所以增加水的质量为m海水＝＝＝6×105 kg＝600 t。 （3）根据阿基米德原理得F浮＝ρ液gV排，潜水艇在水面下匀速下潜的过程中，海水密度不变，潜水艇排开海水的体积不变，所以潜水艇受到的浮力不变； 根据液体压强公式p＝ρgh得潜水艇在水面下匀速下潜的过程中，海水密度不变，深度不断增大，所以潜水艇受到海水的压强不断变大。 （4）当潜水艇潜至最大深度时，舱门受到海水的压强为p＝ρ海水gh＝1×103 kg/m3×10 N/kg×350 m＝3.5×106 Pa， 舱门与海水的接触面积为1.5 m2时，则此舱门受到海水的压力为F＝pS＝3.5×106 Pa×1.5 m2＝5.25×106 N。 7. 解：（1）未放石块时木块受到的浮力为 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（0.1 m）3×＝8 N。 （2）由题意可知，放上石块后，木块下表面距离水面0.1 m， 水对木块下表面的压强为p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1 000 Pa。 （3）由题图甲木块漂浮可得，木块的重力为G木＝F浮＝8 N， 木块刚好全部浸入水中时所受浮力为 F浮'＝ρ水gV排'＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（0.1）3 m3＝10 N， 对木块受力分析可得F'浮＝G木＋G石， 则石块的重力为G石＝F'浮－G木＝10 N－8 N＝2 N。 水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×（0.1 m）3× 学科网（北京）股份有限公司 $$