内容正文:
10.3 物体的浮沉条件及应用
基础训练
知识点一 物体的浮沉条件
1.将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中,若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如表,则两球静止在水中时,以下情形合理的是
实心球
实心球所受的重力
排开水所受的重力
甲
1
1
乙
3
2
A. B.
C. D.
【解答】解:由表格数据可知,,,,,
由阿基米德原理可得,甲、乙实心球受到的浮力,,
由、可知,两球静止在水中时,甲球悬浮或漂浮,乙球沉底;
因两球受到的浮力大小,则由阿基米德原理可知,
已知两实心球的体积相等,要满足,甲球只能是部分浸在水中处于漂浮状态,故选项符合题意。
故选:。
2.将一枚鸡蛋放入均匀盐水溶液中,静止时如图所示。若再向杯子里加入一些清水,则
A.鸡蛋在水中的位置不变 B.鸡蛋会下沉
C.鸡蛋所受的浮力变大 D.鸡蛋可能会上浮
【解答】解:鸡蛋刚好在盐水中处于悬浮状态时,盐水的密度等于鸡蛋的密度,且受到的浮力和自身的重力相等,在往杯中加入清水的过程中,盐水的密度减小,鸡蛋排开盐水的体积不变,根据可知,鸡蛋受到的浮力变小,鸡蛋的重力不变,鸡蛋的重力大于受到盐水的浮力,所以鸡蛋会下沉,故正确,错误;
故选:。
3.用细线将两个半径相同的实心小球和连接在一起,放入水中静止后的状态如图所示,线已绷紧。下列判断正确的是
A. B. C. D.
【解答】解:.线已绷紧,小球受到重力、浮力和绳的拉力,处于静止状态,受到的力是平衡力,所以有,故错误;
.两个小球的体积相同,都浸没水中,排开水的体积相同,由可知、小球受到的浮力相等,即,故错误;
.对于,,即;小球受到重力、浮力和绳的拉力,处于静止状态,受到的力是平衡力,所以有,、小球受到的浮力相等,所以,故错误;
.对于,,则浸没时的浮力大于重力,则,故正确。
故选:。
4.如图,重力为、棱长为的正方体物块静置于水平桌面上,物块对桌面的压强为 。将物块放入水槽中(水足够深),其静止后所受浮力为 。
【解答】解:正方体物块对水平桌面的压力,受力面积,
物块对桌面的压强:;
正方体物块的体积:
,
物块全部浸没在水中时受到的浮力:
,
因为,所以物块掉入水槽中(水足够深)沉底,其静止后所受浮力不变,大小还是。
故答案为:1500;10。
5.将一个质量为、体积为的小球轻轻投放在足量水中,已知水的密度为。待小球静止后受到的浮力大小为 。
【解答】解:假如小球完全浸没,则小球受到的浮力:
,
重力,
因为,会沉底,故浮力为。
故答案为:0.2。
6.把质量,体积为的物体投入足量的水中,当物体静止时,物体的浮沉情况和所受浮力
A.漂浮, B.悬浮,
C.漂浮, D.沉在水底,
【解答】解:物体的密度为:;
物体的密度小于水的密度,根据浮沉条件可知,物体最终漂浮,浮力等于重力:
,故正确。
故选:。
7.水平台上放有两个完全相同的烧杯,分别盛有甲、乙两种液体。将质量相等、体积不等的正方体物块、(都不溶于水)分别放入两个烧杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。则下列相关说法不正确的是
A. 受到的浮力小于 受到的浮力
B.的密度大于的密度
C.甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强
D.若将、 同时放入甲液体中静止时,、 底面受到液体的压力相等
【解答】解:、物块在甲中漂浮,则,物块在乙中悬浮,则,而两物块质量相等,则,故受到的浮力等于受到的浮力。故错误;
、由图知,的体积小于的体积,两物块质量相等,根据可知,的密度大于的密度。故正确;
、由图知,排开液体的体积小于排开液体的体积,又知受到的浮力等于受到的浮力,根据可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,即,两液面等高,根据可知,甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强。故正确;
、物块在乙中悬浮,又因为,故将放入甲液体中静止时,漂浮,物块在甲中也漂浮,根据物体浮沉条件可知,,两物块质量相等,故受到的浮力等于受到的浮力;根据浮力产生的原因可知,其上表面受到的压力均为0(都露出液面),所以将、同时放入甲液体中静止时,、底面受到液体的压力相等(都等于浮力)。故正确。
故选:。
8.俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,如图所示。对此现象,下列说法正确的是
A.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力
D.李子的密度大于西瓜的密度
【解答】解:、李子下沉过程中,当李子没有完全浸没在水中时,随着李子下沉,李子浸入水中的体积变大,根据阿基米德原理可知其受到的浮力变大,当李子完全浸没在水中时,随着李子下沉,李子排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知其受到的浮力保持不变,故错误;
、西瓜漂浮在水面上,浮力等于其重力,即;李子在水中下沉,浮力小于其重力,即;由于西瓜的重力大于李子的重力,即,所以,西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力;
西瓜漂浮,西瓜的密度小于水的密度,李子下沉,李子的密度大于水的密度,所以西瓜的密度小于李子的密度;故正确、错误;
故选:。
9.三个完全相同的实心铁球,分别在如图所示的水、盐水、水银三种液体中静止,所受浮力分别为、、,下面判断正确的是
A. B. C. D.
【解答】解:
由图可知,实心球在水中和盐水中沉底,根据物体的浮沉条件可知,实心球在水中和盐水中受到的浮力小于重力,
实心球在水银中漂浮,则实心球在水银中受到的浮力等于重力,
由于实心球受的重力不变,所以实心球在水银中受到的浮力最大;
又因为实心球在水和盐水中都浸没,球排开液体的体积等于球自身的体积,
根据阿基米德原理可知,实心球在盐水中受到的浮力大于在水中受到的浮力,
综合以上分析可知,实心球在水银中受到的浮力最大,其次是盐水中受到的浮力,在水中受到的浮力最小,即。
故选:。
10.重为,体积为米的小球漂浮在水中;
(1)求小球受到的浮力。
(2)求小球排开水的体积。
【解答】解(1)小球漂浮,牛;
(2)根据,。
11.如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为,容器内盛有质量为的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为,体积为。取
(1)求木块的密度;
(2)求木块受到的浮力;
(3)求此时容器对水平桌面的压强。
【解答】解:(1)木块的密度:;
(2)木块受到的重力:;木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,即:;
(3)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,即:,
容器对水平桌面的压强:。
知识点二 浮力的应用
12.如图是一艘轮船在码头装载货物的场景,关于该场景中说法错误的是
A.装满货物的轮船漂浮时,轮船受到的浮力等于自身重力
B.随着加入的货物增多,轮船排水体积将会增大
C.货物装载过程中,轮船受到的浮力变大
D.货物装载完成后,这艘轮船若从长江驶入大海,浮力变大
【解答】解:装满货物的轮船漂浮时,轮船受到的浮力和自身重力是一对平衡力,轮船受到的浮力等于自身重力,故正确;
货物装载过程中,随着加入的货物增多,轮船受到的总重力增大,轮船受到的浮力也增大,根据阿基米德原理可知,轮船排水体积将会增大,故正确;
货物装载完成后,这艘轮船若从长江驶入大海,轮船仍处于漂浮状态,受到的浮力大小不变,故错误。
故选:。
13.如图所示,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中(两个容器相同),若放入后两液体的深度刚好相同,下列说法正确的是
A.密度计受到的浮力关系为
B.甲、乙两种液体的密度关系为
C.两液体对容器底部的压强关系为
D.两液体对容器底部的压力关系为
【解答】解:、由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,,,因为同一支密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,故,故错误;
、根据阿基米德原理可知,在一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,由题图知,所以,故错误;
、因为,两液体深度相同,所以两液体对容器底部的压强:,故错误;
、底面积相同,根据可知,两液体对容器底部的压力关系为,故正确。
故选:。
14.海权握,国则兴。建设一支强大海军队伍是实现中国梦的有力保障。如图所示是某同学自制的潜水艇模型在液体中的不同状态。下列对此潜水艇分析正确的是
A.悬浮和漂浮时受到的重力大小相等
B.悬浮和漂浮时受到的浮力大小相等
C.漂浮时排开液体的重力最小
D.上浮过程所受浮力逐渐变大
【解答】解:、由图可知,悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由可知,潜艇悬浮时所受浮力大,即;漂浮和悬浮时,浮力都等于物体的重力,所以悬浮和漂浮时潜水艇受到的重力是不同的,故错误;
、根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体所受的重力;由项可知,所以漂浮时排开海水的重力最小,故正确;
、潜艇上浮过程中,露出水面前,不变,根据可知,潜艇所受浮力不变,故错误。
故选:。
15.一个飞艇充入气体后的质量是,体积为.已知空气密度为,当飞艇悬浮在空中时,下列说法错误的是
A.飞艇最多能装入货物
B.飞艇在空气中能获得的浮力为
C.飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小
D.飞艇悬浮时
【解答】解:
(1)飞艇在空气中所受浮力为:
;故正确;
(2)因为在空中悬浮,
所以
所以。
可知,;故正确,错误;
(3)飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小,体积相等时,重力小于浮力,故正确。
故选:。
能力提升
16.图甲为一水平放置的柱形容器,内有一个重为、边长为的立方体物块,与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度随时间的变化关系如图乙。当时,物块在水中处于 (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮” 状态,图乙中的值是 。
【解答】解:
(1)物块的体积;
物块的质量:;
物块的密度;
即物块的密度小于水的密度,
由图象可知:当时,水的深度为,大于立方体物块的边长为;
则根据浮沉条件可知物块在水中将漂浮;
(2)当时,正好是物块处于刚刚开始漂浮的状态,则,
根据可得:,
所以深度。
故答案为:漂浮;8
17.如图所示,木块的密度为,将其放入密度为的酒精中。在木块上方放置一合金块后,木块刚好浸没在酒精中(如图甲所示);若用轻质细线将该合金块挂在木块下方,木块有体积露出液面(如图乙所示),则该合金块的密度为
A. B. C. D.
【解答】解:如图甲所示,对木块进行受力分析可得,木块受到竖直向下的重力、合金块的压力以及竖直向上的浮力,则有
,
即 ①
如图乙所示,对木块进行受力分析可得,木块受到竖直向下的重力、合金块的拉力以及竖直向上的浮力,则有
,
即②
对合金块受力分析可得
③
根据物体间力的作用是相互的可得
④
由②③④与阿基米德原理和以及可得
⑤
联立①⑤可得,该合金块的密度为
。
故选:。
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10.3 物体的浮沉条件及应用
基础训练
知识点一 物体的浮沉条件
1.将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中,若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如表,则两球静止在水中时,以下情形合理的是
实心球
实心球所受的重力
排开水所受的重力
甲
1
1
乙
3
2
A. B.
C. D.
2.将一枚鸡蛋放入均匀盐水溶液中,静止时如图所示。若再向杯子里加入一些清水,则
A.鸡蛋在水中的位置不变 B.鸡蛋会下沉
C.鸡蛋所受的浮力变大 D.鸡蛋可能会上浮
3.用细线将两个半径相同的实心小球和连接在一起,放入水中静止后的状态如图所示,线已绷紧。下列判断正确的是
A. B. C. D.
4.如图,重力为、棱长为的正方体物块静置于水平桌面上,物块对桌面的压强为 。将物块放入水槽中(水足够深),其静止后所受浮力为 。
5.将一个质量为、体积为的小球轻轻投放在足量水中,已知水的密度为。待小球静止后受到的浮力大小为 。
6.把质量,体积为的物体投入足量的水中,当物体静止时,物体的浮沉情况和所受浮力
A.漂浮, B.悬浮,
C.漂浮, D.沉在水底,
7.水平台上放有两个完全相同的烧杯,分别盛有甲、乙两种液体。将质量相等、体积不等的正方体物块、(都不溶于水)分别放入两个烧杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。则下列相关说法不正确的是
A. 受到的浮力小于 受到的浮力
B.的密度大于的密度
C.甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强
D.若将、 同时放入甲液体中静止时,、 底面受到液体的压力相等
8.俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,如图所示。对此现象,下列说法正确的是
A.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力
D.李子的密度大于西瓜的密度
9.三个完全相同的实心铁球,分别在如图所示的水、盐水、水银三种液体中静止,所受浮力分别为、、,下面判断正确的是
A. B. C. D.
10.重为,体积为米的小球漂浮在水中;
(1)求小球受到的浮力。
(2)求小球排开水的体积。
11.如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为,容器内盛有质量为的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为,体积为。取
(1)求木块的密度;
(2)求木块受到的浮力;
(3)求此时容器对水平桌面的压强。
知识点二 浮力的应用
12.如图是一艘轮船在码头装载货物的场景,关于该场景中说法错误的是
A.装满货物的轮船漂浮时,轮船受到的浮力等于自身重力
B.随着加入的货物增多,轮船排水体积将会增大
C.货物装载过程中,轮船受到的浮力变大
D.货物装载完成后,这艘轮船若从长江驶入大海,浮力变大
【解答】解:装满货物的轮船漂浮时,轮船受到的浮力和自身重力是一对平衡力,轮船受到的浮力等于自身重力,故正确;
货物装载过程中,随着加入的货物增多,轮船受到的总重力增大,轮船受到的浮力也增大,根据阿基米德原理可知,轮船排水体积将会增大,故正确;
货物装载完成后,这艘轮船若从长江驶入大海,轮船仍处于漂浮状态,受到的浮力大小不变,故错误。
故选:。
13.如图所示,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中(两个容器相同),若放入后两液体的深度刚好相同,下列说法正确的是
A.密度计受到的浮力关系为
B.甲、乙两种液体的密度关系为
C.两液体对容器底部的压强关系为
D.两液体对容器底部的压力关系为
14.海权握,国则兴。建设一支强大海军队伍是实现中国梦的有力保障。如图所示是某同学自制的潜水艇模型在液体中的不同状态。下列对此潜水艇分析正确的是
A.悬浮和漂浮时受到的重力大小相等
B.悬浮和漂浮时受到的浮力大小相等
C.漂浮时排开液体的重力最小
D.上浮过程所受浮力逐渐变大
15.一个飞艇充入气体后的质量是,体积为.已知空气密度为,当飞艇悬浮在空中时,下列说法错误的是
A.飞艇最多能装入货物
B.飞艇在空气中能获得的浮力为
C.飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小
D.飞艇悬浮时
能力提升
16.图甲为一水平放置的柱形容器,内有一个重为、边长为的立方体物块,与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度随时间的变化关系如图乙。当时,物块在水中处于 (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮” 状态,图乙中的值是 。
17.如图所示,木块的密度为,将其放入密度为的酒精中。在木块上方放置一合金块后,木块刚好浸没在酒精中(如图甲所示);若用轻质细线将该合金块挂在木块下方,木块有体积露出液面(如图乙所示),则该合金块的密度为
A. B. C. D.
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