第1部分 第10讲 第2课时 物体的浮沉条件及应用-【中考快车道】2026年中考物理总复习学生用书Word

第2课时　物体的浮沉条件及应用 知识点　物体的浮沉条件及应用 1．物体的浮沉条件 状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底 受力分析图 F浮与G物的关系 F浮____G物 F浮____G物 F浮＝G物 F浮＝G物 F浮＜G物F浮＋FN＝G ρ液与ρ物的关系 ρ液____ρ物 ρ液____ρ物 ρ液＝ρ物 ρ液＞ρ物 ρ液＜ρ物 物体最终所处状态 处于过程量(非平衡状态) 最终状态(处于静止状态，受力平衡) 漂浮 沉底 2．轮船：轮船漂浮在水面上________(阿基米德原理________)，即G总＝G排；轮船的大小通常用排水量(轮船满载货物时排开水的质量)来表示。 3．潜水艇：改变________，实现浮沉。 4．气球和飞艇：充入密度比空气________的气体，通过充气或放气(升温或降温)来控制浮沉。 重难点1　浮力的应用 【典例1】　(2024·枣庄二模)2022年6月17日，我国第三艘国产航空母舰“福建号”成功下水，其满载排水量为88 000 t，如图所示。该航母满载时，受到的浮力为________N，当舰载机飞离航母后，航母所受浮力变__________，舱底所受海水压强变__________，此时航母排开的海水体积改变了26 m3，则该舰载机的质量是________t。(取ρ海＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg) [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【变式1】　如图所示是我国海军配备的某战略核潜艇，它潜入海水下时的排水量是8 000 t。(g取10 N/kg，海水的密度为1.03×103 kg/m3)，求： (1)该核潜艇潜入海水下时，水对潜艇顶部的压强为4.12×105 Pa，则潜艇顶部面积为1.5 m2的舱门受到海水的压力是多大？ (2)该核潜艇潜入海水下时，受到的浮力是多大？ (3)在补充给养时，核潜艇需要浮出海水面，若压力舱排出2 000 t水，核潜艇漂浮在海面上，此时核潜艇排开海水的体积是多大(结果保留两位小数)? 【变式2】　为避免压坏反射面板，在维修“中国天眼”时，用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起，利用氦气球浮力抵消维修工人自身的大部分体重，减少对反射面板的压力，甚至形成“零重力”，下列对维修过程描述正确的是(　　) A．“零重力”是指维修工人所受重力为零 B．“零重力”时浮力与总重力大小相等 C．上升时维修工人和球所受的浮力变大 D．下降时维修工人和球排开的气体所受重力变小 【变式3】　把一个自制的密度计分别放入两种不同的液体中，情况如图甲、乙所示，由此得出的下列判断正确的是(　　) A．这个密度计在甲液体中受到的浮力较大 B．这个密度计在乙液体中受到的浮力较大 C．甲液体的密度较大 D．密度计B处的刻度值小于A处的刻度值 重难点2　浮沉条件及其应用 【典例2】　(2024·聊城)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨，这么大的货船通过国际港口时，工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载质量。物理小组根据这个原理，利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示，玻璃杯底面积为80 cm2，质量为200 g，将未知质量的铁块放入玻璃杯中，静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5 cm。ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： (1)玻璃杯底面所受水的压强和压力； (2)铁块的质量； (3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示，将空玻璃杯放入待测液体中，静止时浸入液体中的深度为2 cm，求待测液体的密度。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【变式4】　(2024·枣庄二模)如图所示，放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水，把质量为0.3 kg的木块浸入水中，木块静止时有的体积露出水面，此时容器中水的深度为20 cm，已知容器底面积为300 cm2，g取10 N/kg，容器重3 N，木块受到的浮力为________N，木块的密度为________kg/m3，容器对桌面的压强为__________Pa。 【变式5】　有一边长为10 cm、密度为0.6×103 kg/m3的正方体木块，用细线置于容器的水中，如图所示(g＝10 N/kg)，求： (1)木块所受的浮力大小； (2)细线的拉力大小； (3)细线剪断后，木块静止时，木块下方所受到水的压强是多大？ 【变式6】　如图所示，盛有水的圆柱形容器，侧壁上固定了一块水平挡板，挡板的体积忽略不计。挡板下方有一个体积为1×10-4m3、重力为0.6 N的实心小球。(g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)求： (1)小球浸没在水中时受到的浮力； (2)挡板对小球的压力； (3)撤去挡板，小球静止后，浸在液体中的体积。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　物体的浮沉条件及应用 过教材 串知识 夯基础 知识点 1．＞　＜　＞　＜　2．F浮＝G总　F浮＝G排　3．自身的重力 4．小 研重难 学方法 提能力 典例1　解析：满载时受到的浮力为F浮＝G排＝m排g＝88 000×103 kg×10 N/kg＝8.8×108 N 满载时航母漂浮，处于平衡状态，所受浮力和航母的总重是一对平衡力，舰载机飞离航母后，航母总重力变小，航母仍漂浮，根据F浮＝G可知航母所受浮力会变小。航母将会上浮一些，舱底到海面的深度h会变小，根据p＝ρ液gh可知舰底所受海水的压强变小。 因为航母漂浮在水面上，则F浮＝G 舰载机飞离该航母后，则F浮′＝G′ 由于舰载机飞离该航母后，舰载机的重力G机＝G－G′ 则ΔF浮＝F浮－F浮′＝G－G′＝G机 根据F浮＝ρ液gV排，G＝mg 可得，舰载机的质量m机＝＝＝ρ海ΔV排＝×26 m3＝2.6×104 kg＝26 t。 答案：8.8×108　小　小　26 变式1　解析：(1)已知水对潜艇顶部的压强为p＝4.12×105 Pa 潜艇顶部面积为1.5 m2的舱门受到海水的压力F＝pS＝4.12×105 Pa×1.5 m2＝6.18×105 N。 (2)水下排水量m排＝8 000 t＝8×106 kg 由阿基米德原理得，潜艇水下潜航时，受到的浮力 F浮＝G排＝m排g＝8×106 kg×10 N/kg＝8×107 N。 (3)排出2 000 t海水后，此时排水量m排′＝8 000 t－2 000 t＝6 000 t＝6×106 kg 核潜艇漂浮在海面时所受浮力等于重力 即F漂浮＝G排′＝m排′g＝6×106 kg×10 N/kg＝6×107 N 由F漂浮＝ρ液gV排可得，核潜艇排开海水体积 V排＝＝≈5.83×103 m3。 答案：(1)6.18×105 N　(2)8×107 N　(3)5.83×103 m3 变式2　B　变式3　C 典例2　解析：(1)静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5 cm 则玻璃杯底面所受水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5.5×10-2 m＝550 Pa 玻璃杯底面所受水的压力F＝pS＝550 Pa×80×10-4 m2＝4.4 N。 (2)空玻璃杯的重力G杯＝m杯g＝200×10-3kg×10 N/kg＝2 N 因玻璃杯上表面受到水的压力为零，下表面受到的压力F＝4.4 N 由压力差法F浮＝F向上－F向下可知，玻璃杯受到水的浮力F浮＝F＝4.4 N 由题图甲可知，装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态 根据物体的浮沉条件可知，玻璃杯和铁块的总重力G总＝F浮＝4.4 N 则铁块的重力G铁＝G总－G杯＝4.4 N－2 N＝2.4 N 铁块的质量m铁＝＝＝0.24 kg。 (3)将空玻璃杯放入待测液体中，空玻璃杯处于漂浮状态 由物体的浮沉条件可知，此时玻璃杯受到的浮力F浮′＝G杯＝2 N 此时玻璃杯排开待测液体的体积V排＝Sh1＝80×10-4m2×2×10-2m＝1.6×10-4m3 由阿基米德原理可知待测液体的密度 ρ液＝＝＝1.25×103 kg/m3。 答案：(1)550 Pa　4.4 N　(2)0.24 kg　(3)1.25×103 kg/m3 变式4　3　0.6×103　2.1×103 变式5　解析：(1)V排＝V＝(10 cm)3＝1 000 cm3＝1×10-3 m3 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3m3＝10 N。 (2)G木＝mg＝ρVg＝0.6×103 kg/m3×1×10-3m3×10 N/kg＝6 N 所以绳子对木块的拉力F拉＝F浮－G＝10 N－6 N＝4 N。 (3)木块漂浮在水面上F浮＝G木＝6 N 浮力是液体对物体上下表面的压力差，所以下表面的压力F＝F浮＝6 N 下表面受到的压强p＝＝＝600 Pa。 答案：(1)10 N　(2)4 N　(3)600 Pa 变式6　解析：(1)因为此时小球全部浸没在水中，所以V排＝V球＝1×10-4m3 则小球受到的浮力F浮＝ρ水gV球＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4m3＝1 N。 (2)此时小球受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力的作用，且处于静止状态，由力的平衡条件可知，F浮＝G＋F压 挡板对小球的压力为F压＝F浮－G＝1 N－0.6 N＝0.4 N。 (3)当撤去挡板后，小球要上浮，最后漂浮在液面上，由F浮′＝ρ水gV排′＝G，代入数据可得 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V排′＝0.6 N 解得V排′＝6×10-5m3。 答案：(1)1 N　(2)0.4 N　(3)6×10-5m3 微专题2　压强、浮力的综合计算和判断 考点1 1．B　[由题图可知，甲在水中漂浮，甲的密度小于水的密度，乙在水中悬浮，乙的密度等于水的密度，故甲物体的密度小于乙物体的密度，故A错误；甲、乙的体积相同，甲在水中漂浮，乙在水中悬浮，根据阿基米德原理，甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积，故甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力，故B正确；往水中加入食用盐，液体密度变大，甲物体仍然漂浮在水面上，浮力等于自身重力，重力不变，所受浮力不变，故C错误；丙物体沉在底部静止，受到的支持力、浮力和重力，三力平衡，故D错误。故选B。] 2．C　[A、B、C三个物体的体积相同，由题图可知，A、B浸没则排开液体的体积等于物体的体积，C物体漂浮，排开液体的体积小于物体的体积，由F浮＝ρ液gV排可得，A、B受到的浮力相等且大于C物体受到的浮力，即FA浮＝FB浮>FC浮，故A正确，A不符合题意；由于各杯液面相平，则乙、丙两容器内，物体漂浮或悬浮，物体受到的浮力等于物体的重力，根据阿基米德原理可知，B、C两物体的质量等于排开液体的质量，甲容器中物体的质量大于排开液体的质量，则三个容器对桌面的压力为F甲>F乙>F丙，由于容器的底面积相同，由p＝可知，烧杯对桌面的压强p甲>p乙>p丙，故B、D正确，B、D不符合题意；已知FA浮＝FB浮>FC浮，根据浮力产生的原因，只能确定C物体上表面无压力，浮力等于其下表面的压力，由于A、B两物体不确定底面积的大小，所以无法确定压力的大小，故C错误，C符合题意。故选C。] 3．D　[如题图所示，小球在甲中沉底，则密度大于甲液体，浮力小于重力；小球在乙中漂浮，则密度小于乙液体，浮力等于重力；小球在丙中悬浮，则密度等于丙液体，浮力等于重力。所以液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙，小球受到的浮力大小关系F乙＝F丙＞F甲，故A、C错误；液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙，深度相同，根据p＝ρgh可知液体对容器底部的压强关系为p甲<p丙<p乙，故B错误；由题图可知，将三个完全相同的小球轻轻放入容器中后，液体的体积关系为V甲＝V丙<V乙，液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙，所以容器中液体质量关系为m甲<m丙<m乙，容器相同，则甲容器对桌面的压力最小，乙容器对桌面的压力最大，受力面积相同，所以容器对桌面的压强关系是p乙′＞p丙′＞p甲′，故D正确。故选D。] 4．D　[a在水中漂浮，说明a的密度小于水的密度，b在水中悬浮，说明b的密度等于水的密度，c在水中沉底，说明c的密度大于水的密度，三个球的体积相同，由m＝ρV可知，小球的质量关系为ma<mb<mc，故A错误；三个小球的体积相同，由题图可知a排开液体的体积最小，b、c排开液体的体积相同，由F浮＝ρ液gV排可知，小球受到的浮力关系为Fa<Fb＝Fc，故B错误；容器对桌面的压力等于容器内的水、容器和小球的重力之和，a在水中漂浮，受到的浮力等于a的重力，由阿基米德原理可知，排开水的重力等于a受到的浮力，所以压力等于放小球之前容器和水的总重力；b在水中漂浮，受到的浮力等于b的重力，由阿基米德原理可知，排开水的重力等于b受到的浮力，所以压力等于放小球之前容器和水的总重力；c在水中沉底，受到的浮力小于重力，即排开水的重力小于c的重力，所以压力大于放小球之前容器和水的总重力，所以容器对桌面的压力关系为F甲＝F乙<F丙，故C错误；放入小球后，容器内水仍是满的，即水面高度相同，由p＝ρgh可知，容器底部受到水的压强关系为p甲＝p乙＝p丙，故D正确。故选D。] 5．B　[由题图乙可知，当注入液体深度h＝0 cm，即还没有注入液体时，M对容器底部的压力F压1＝G＝12 N，由G＝mg得，M的质量m＝＝＝1.2 kg，M的体积V＝＝0.001 m3，M的密度ρM＝＝＝1.2×103 kg/m3，故①错误；由题图乙可知，当注入液体深度h＝5 cm，M对容器底部的压力F压2＝G－F浮＝7 N，此时M受到的浮力F浮＝G－F压2＝12 N－7 N＝5 N，M排开液体的体积为V排＝(0.1 m)2×0.05 m＝0.000 5 m3，由F浮＝ρ液gV排可得，液体的密度ρ液＝＝＝1×103 kg/m3，故②正确；当h＝10 cm时，排开液体的体积V排′＝(0.1 m)2×0.1 m＝0.001 m3，受到的浮力F浮′＝ρ液gV排′＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m3＝10 N，M对容器底部的压力F压3＝G－F浮′＝12 N－10 N＝2 N，故③正确；M的密度ρM＝1.2×103 kg/m3>ρ液＝1×103 kg/m3，即M的密度大于注入液体的密度，当h>10 cm时，M不会漂浮，故④错误。故选B。] 考点2 1．解析：(1)B浸没在水中，则物体B受到的浮力 F浮B＝ρ水gV排B＝ρ水gVB＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-6m3＝1 N。 (2)B物体的重力GB＝mBg＝0.5 kg×10 N/kg＝5 N 细线对物体B的拉力F拉B＝GB－F浮B＝5 N－1 N＝4 N。 (3)因为物体间力的作用是相互的，所以细线对物体A的拉力和B对细线的拉力大小相等，即F拉A＝F拉B＝4 N A的体积VA＝(10 cm)3＝1×10-3 m3 A浸没在水中时，排开水的体积V排A＝VA＝1×10-3 m3 A浸没在水中时受到的浮力F浮A＝ρ水gV排A＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3m3＝10 N 对物体A受力分析知GA＋F拉A＝F浮A 故物体A受到的重力GA＝F浮A－F拉A＝10 N－4 N＝6 N。 答案：(1)1 N　(2)4 N　(3)6 N 2．解析：(1)当盛液筒内没有液体时，浮筒下表面受到水的压强为 p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m＝1 200 Pa。 (2)不放液体时，浮力秤处于漂浮状态，该密度秤的重力为 G＝F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSh1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-3m2×0.12 m＝4.8 N。 (3)倒入酱油时，密度秤处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，该密度秤的总重力为G总＝F浮′＝ρ水gV排′＝ρ水gSh2＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-3 m2×0.18 m＝7.2 N 酱油的重力为G酱油＝G总－G＝7.2 N－4.8 N＝2.4 N 由G＝mg得酱油的质量为m酱油＝＝＝0.24 kg 酱油的密度为ρ酱油＝＝＝1.2×103 kg/m3。 答案：(1)1 200 Pa　(2)4.8 N　(3)1.2×103 kg/m3 3．D　[由题图可知，木块A从刚接触液面(h＝0 cm)到完全浸没(h＝12.5 cm)，下沉的高度(即木块A的高度)为h＝12.5 cm，则木块A的体积为VA＝S2h＝0.01 m2×0.125 m＝0.001 25 m3＝1 250 cm3，故A正确；由题图可知，当h＝0 cm 时，即物体完全处于空气中时，压力传感器示数为－6 N，说明此时压力传感器对A有向上的拉力，该拉力大小即为A的重力，所以GA＝6 N；当h＝12.5 cm以后，压力传感器示数为F＝9 N保持不变，说明A已经浸没在液体中，此时A受到的浮力为F浮A＝F＋GA＝9 N＋6 N＝15 N，根据F浮＝ρ液gV排得，该液体的密度为ρ液＝＝＝＝1.2×103 kg/m3＝1.2 g/cm3，故B正确；木块A从接触液面到浸没过程中，A下降、液面上升，液面上升高度为Δh液＝＝＝＝＝0.062 5 m，则木块下降的高度为Δh木＝h－Δh液＝0.125 m－0.062 5 m＝0.062 5 m，所以木块A的重力对它做功为W＝GAΔh木＝6 N×0.062 5 m＝0.375 J，故C正确；木块A从接触液面到浸没，容器底对水平面的压力增大量等于A的重力与传感器施加的压力之和，即A受到的浮力，则容器底对水平面的压强增加了Δp＝＝＝＝750 Pa，故D错误。] 4．解析：(1)此时水深h＝26 cm＝0.26 m 水对容器底部的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.26 m＝2 600 Pa。 (2)物块刚好完全浸没在水中，排开水的体积等于物块的体积，即V排＝V物＝(0.1 m)3＝1×10-3m3 物块所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3m3＝10 N。 (3)由题图甲可知，当物块上表面与液面齐平时，物块上表面距容器底的距离为h＝26 cm，弹簧伸长的长度ΔL＝26 cm－12 cm－10 cm＝4 cm 由题图乙可知，此时弹簧对物体的拉力为F拉＝4 N 物块的重力G物＝F浮－F拉＝10 N－4 N＝6 N 物块的质量m物＝＝＝0.6 kg 物块的密度ρ物＝＝＝0.6×103 kg/m3。 答案：(1)2 600 Pa　(2)10 N　(3)0.6×103 kg/m3 5．解析：(1)当注入水的质量等于m0时，木块恰好漂浮。此时水对容器底部的压强为0.5×103 Pa，注入水的深度为h0＝＝＝0.05 m＝5 cm。 (2)木块恰好漂浮时，所注水的质量为m水＝ρ水V0＝ρ水(S1－S2)h0＝1.0 g/cm3×(300 cm2－200 cm2)×5 cm＝500 g。 (3)木块恰好漂浮时，水深为5 cm，当注水深度为4 cm时，木块排开液体的体积为V排＝S2h＝200 cm2×4 cm＝＝8×10-4 m3 木块受到的浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-4 m3＝8 N 木块对圆柱形容器的压力为F＝G－F浮＝1 kg×10 N/kg－8 N＝2 N 木块对圆柱形容器的压强为ρ＝＝＝100 Pa。 答案：(1)5 cm　(2)500 g　(3)100 Pa 学科网（北京）股份有限公司 $