内容正文:
课时17 物体的浮沉条件及应用
基础巩固
1. (2025肇庆模拟改编)如图是我国自主研制的集装箱船“鑫福103”轮.当从船上卸下一部分集装箱后 ( )
第1题图
A. 船体略上浮,受到浮力不变
B. 船体略上浮,受到浮力变小
C. 船体略下沉,受到浮力不变
D. 船体略下沉,受到浮力变大
2. (2025深圳模拟)运河中一艘货船因偏离航道搁浅(如图).为使该货船能回到航道继续航行,下列措施一定不可行的是 ( )
第2题图
A. 借助浮筒使船上浮
B. 将货船拖回到航道
C. 清除货船底部淤泥
D. 将货物搬到甲板上
3. (2025佛山模拟)关于浮沉条件的应用,下列说法正确的是 ( )
A. 潜水艇上浮过程中所受到的浮力变大
B. 测气象用的气球里所充气体的密度小于空气的密度
C. 密度计上的刻度值从下到上逐渐变大
D. 轮船从海里开到河里,要浮起来一些,浮力大小不变
4. (2022课标素材题)(2024自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是 ( )
第4题图
A. 种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B. 漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C. 下沉的种子密度比盐水的密度大
D. 沉底的种子只受到重力和支持力
5. (2025湛江模拟)用手将一重为6 N的物体全部压入水中,物体排开水的重力为5 N,此时物体受到的浮力为 N;放手后物体将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),待物体静止时所受的浮力是 N.
6. (2025齐齐哈尔)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1 N的实心球.若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N.(已知ρ球=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,ρ盐水=1.1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
第7题图
7. 一艘远洋轮船上标有在不同海域航行时的吃水线,如图所示.这艘轮船满载时在印度洋所受浮力 在北大西洋所受浮力,印度洋的海水密度 北大西洋的海水密度(以上两空均选填“大于”“等于”或“小于”).这艘轮船停泊在港口时卸下8×106 kg的货物,所受浮力改变了 N(g取10 N/kg).
能力提升
8. (2025凉山州)《天工开物》中记录了我国古代劳动者煮海水制盐的方法,对用于制盐的海水密度有严格要求.关于海水等级的测评,《熬波图咏》中谈到,可以用莲子制备成四颗不同标准的“浮子”来测定海水等级.测定时,浮起的“浮子”数量越多,待测海水的等级越高(一等海水密度最大等级最高,二、三、四、五等依次次之).若将以上四颗“浮子”放入盛有待测海水的竹管内,“浮子”的沉浮情况如图所示,下列选项正确的是 ( )
第8题图
A. 竹管内待测的海水为一等海水
B. ①号“浮子”的重力比其他三颗“浮子”大
C. ①号“浮子”的密度比其他三颗“浮子”大
D. 若竹管内改盛四等海水,①号“浮子”所受浮力不变
9. (2025山东省卷)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”,“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量.注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积.初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示.忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力,“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示,下列说法正确的是 ( )
第9题图
A. 对甲充气,甲上浮,再次静止时 F甲小于 F乙
B. 对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于 F乙
C. 对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D. 对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
10. (2025广州)图甲是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动.水箱中水深为0.1 m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零;水深为0.4 m时,浮筒开始接触进水阀门;水深为0.6 m时,浮筒使进水阀门完全关闭.浮筒所受浮力和水深关系的图象如图乙,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.
甲 乙
第10题图
(1)水深从0.1 m到0.4 m的过程中,浮筒排开水的重力 ,水对箱底产生的压强 (以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”).
(2)阀门完全关闭时,求:
①水对箱底产生的压强;②浮筒排开水的体积.
微专题3 压强、浮力综合
(2022.21)
1. (2024佛山模拟)把同一个小球分别放入三种液体中,静止时所处的状态如图所示.已知杯子中的液面相平,则三个杯子底部受到的压强 ( )
第1题图
A. 甲杯最大
B. 乙杯最大
C. 丙杯最大
D. 一样大
2. (2025河南改编)曹冲称象的故事广为流传.如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记.让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量.下列说法正确的是 ( )
第2题图
A. 图甲中船排开水的重力与大象的重力大小相等
B. 船内石头增多的过程中船底受到水的压强变小
C. 船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D. 图甲中船所受浮力与图乙中船所受浮力大小相等
3. (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
4. 新考法跨学科实践 创新小组自制一个简易密度计,为了让中性笔杆处于竖直静止状态,他们在密封的中性笔杆下方悬挂一个螺母.将做好的密度计分别放入等体积的两种不同液体中,静止时液面状态如图所示.下列说法正确的是 ( )
第4题图
A. 烧杯乙中液体的密度更大
B. 密度计在烧杯乙中受到的浮力更大
C. 密度计在烧杯甲、乙中排开液体的重力相等
D. 密度计在烧杯甲中受到的浮力大于自身的总重力
5. (2025达州)小红在阳台种了几株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮.下列说法正确的是 ( )
A. 番茄密度比水大
B. 番茄在水中受到的浮力较大
C. 番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D. 将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
6. (2025阳江模拟)如图所示,一个装适量水的小药瓶漂浮在矿泉水瓶的液面上.当挤压矿泉水瓶时,小药瓶内气压收缩,水进入小药瓶,此时重力 浮力,所以下沉;当松手后,小药瓶内空气膨胀,将多余的水排出,此时重力 浮力,所以上浮(前两空均选填“大于”“等于”或“小于”);根据这一原理应用有 (填一事物).
第6题图
7. (2025汕头模拟)如图所示,将棱长为5 cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1 kg.木块受到的浮力是 N;木块密度是 kg/m3;木块下表面受到水的压强是 Pa.(g取10 N/kg)
第7题图
8. 弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲,图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h关系的图象(忽略液面高度变化).从图象可知,物体浸没后弹簧测力计读数为 N;物体受到的最大浮力是 N.物体浸入一半时底部受到的压强为 Pa.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
甲 乙
第8题图
9. (2025重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示.其体积为12 m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行.(近海海水密度取ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力.
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20 m处的顶部受到海水的压强.
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为1.03×103 kg/m3时,至少应增加多少自重才能防止上浮.
第9题图
10. (人教习题改编)青少年在游泳和水上运动时应特别注意安全问题.有一种防溺水救生手环,如图所示,具有一定的安全防护作用.紧急情况下,只要启动手环上的开关,手环内的气囊就立刻充满气体,承载人体使头部露出水面.若某同学的质量为52.5 kg,密度为1.05×103 kg/m3,要使约占人体总体积的头部露出水面.手环所受的重力忽略不计,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.求:
第10题图
(1)人体总体积.
(2)头部露出水面时,人体受到的浮力.
(3)充气后气囊的体积的最小值.
微专题4 浮力法测密度
(2020.21)
1. (粤沪习题改编)小迪同学利用弹簧测力计、烧杯、水、未知密度的小石块、咸奶茶和不吸水的细线,巧妙地设计实验,完成了:①浮力相关内容的复习;②测量内蒙古风味美食咸奶茶的密度.请完成下列问题:
甲 乙 丙
第1题图
(1)要测量小石块浸没在水中受到的浮力,最合适的实验顺序是 (选填“甲→乙”或“乙→甲”).
(2)根据上述实验数据计算出小石块的密度是 kg/m3.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(3)咸奶茶的密度表达式ρ茶= (用F1、F2、F3、ρ水表示).
2. (2025自贡改编)小明同学利用电子秤、溢水杯、水测量金属球的密度,实验步骤如图所示.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
甲 乙 丙
第2题图
(1)①用电子秤测出金属球的质量,如图甲所示.
②将金属球放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测出总质量,如图乙所示.
③缓慢取出金属球,再向溢水杯中补满水,测出此时总质量,如图丙所示.
(2)金属球密度的测量值是____g/cm3.实验中取出金属球时会带出一些水,则金属球密度的测量值将____(选填“偏大”“不变”或“偏小”).
3. 新考法器材生活化 (2025佛山模拟改编)小雨做饭时,看见了厨柜中的一瓶料酒,于是想利用自己所学的密度知识来测量料酒的密度,她利用玻璃杯、透明薄壁塑料杯(质量忽略不计)、量筒测出了料酒的密度,步骤如下:
甲 乙 丙 丁
第3题图
①在塑料杯中倒入适量的水,然后将其放入装水的玻璃杯中,在玻璃杯上标记出液面位置(如图甲);
②将塑料杯中的水倒入量筒内测得体积为V1(如图乙);
③将塑料杯擦干后放入玻璃杯,将待测料酒缓慢倒入塑料杯,直到 内的液面上升到标记处(如图丙);
④将塑料杯内的待测料酒倒入量筒内测得体积为V2(如图丁);
⑤待测料酒密度ρ料酒= (用ρ水及测得的物理量表示).
4. 小明想要测量酒精的密度,用到的器材有烧杯、薄壁平底试管、刻度尺和水等,水的密度为ρ水,请你完善下列实验步骤:
甲 乙
第4题图
(1)如图甲所示,先将底面积为S的平底试管放入盛有水的烧杯中,使其竖直漂浮,静止时用刻度尺测量水面到试管底的竖直距离,记为h1,试管的重力为 (用已知物理量表示).
(2)如图乙所示,往试管中倒入适量的酒精,使其再次竖直漂浮,测量此时试管内、外液面到试管底部的竖直距离,分别记为h2、h3.此时试管受到的浮力F浮乙= .
(3)酒精密度的表达式为ρ酒精= .
5. 新考法器材生活化 (2024烟台改编)橡皮泥可以被捏成各种形状,深受同学们喜欢.学习了力学知识后,小红利用家中的量杯、茶壶和垫块,测出了橡皮泥的密度.已知橡皮泥的密度大于水的密度(橡皮泥的吸水忽略不计),操作过程如下:
第5题图
①如图,把茶壶的一侧垫起并装满水,将橡皮泥轻轻放入茶壶中,用量杯接住溢出的水;
②倒掉量杯中的水,从茶壶中取出橡皮泥,将量杯和橡皮泥擦干;
③把茶壶重新加满水,将橡皮泥捏成空心碗放入壶中,让其浮在水面上,用量杯接住溢出的水.
(1)操作①是为了获得橡皮泥的 ,操作③是为了获得橡皮泥的 .
(2)假设操作①量杯中水的体积为V1,操作③量杯中水的体积为V2,水的密度为ρ0,请写出橡皮泥密度的表达式ρ= .
6. 新考法跨学科实践 (2025潮州模拟改编)小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度.
第6题图
实验器材有:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水.
实验步骤如下:
①用刻度尺测出竹筷的长度L;
②在竹筷的下端缠上适量的细铅丝;
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1(如图所示);
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2.
根据上面的步骤回答下列问题:
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是 (选填“降低重心”或“增大支撑面”)使竹筷能竖直漂浮在液面上.
(2)密度计是利用漂浮时浮力 重力工作的,竹筷下表面受到水的压强 竹筷下表面受到盐水的压强.(均选填“大于”“等于”或“小于”)
(3)被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积 (选填“越小”或“越大”).
(4)被测盐水的密度表达式ρ盐水= .(不计铅丝体积,水的密度为ρ水)
参考答案
1. B 2. D 3. B 4. C
5. 5 下沉 5
6. 0.8 1
7. 等于 小于 8×107
8. C 9. D
10. (1)不变 变大
解:(2)①由题意可知,阀门完全关闭时,水的深度h1=0.6 m,水对箱底产生的压强p=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6 m=6×103 Pa
②由图乙得,水的深度h1=0.6 m时,F浮=7.5 N
由F浮=ρ液gV排可知,浮筒排开水的体积V排===7.5×10-4 m3
微专题3 压强、浮力综合
1. A 2. D 3. C 4. C 5. A
6. 大于 小于 潜水艇
7. 1 0.8×103 400
8. 5 4 200
9. 解:(1)“蓝鲸号”悬浮时,V排=V=12 m3,它受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×12 m3=1.2×105 N
(2)“蓝鲸号”顶部受到的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20 m=2×105 Pa
(3)当海水密度突变后,若“蓝鲸号”仍然悬浮,所受的浮力为
F浮′=ρ海水gV排=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×12 m3=1.236×105 N,则F浮′=G′
在近海悬浮时,“蓝鲸号”的自重G=F浮=1.2×105 N
需要增加的自重ΔG=G′-G=F浮′-G=1.236×105 N-1.2×105 N=0.036×105 N=3 600 N
10. 解:(1)人体的体积
V人===0.05 m3
(2)头部露出水面时,人体受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×(1-)×0.05 m3=450 N
(3)该同学的重力
G=m人g=52.5 kg×10 N/kg=525 N
手环所受的重力忽略不计,气囊完全打开后,人最终处于漂浮状态
由物体的浮沉条件可知,此时该同学和气囊在水中受到的总浮力
F浮总=G=525 N
根据F浮=ρ水gV排可得排开水的总体积V排总===0.052 5 m3
同学浸入水中的体积V浸=(1-)V人=0.9×0.05 m3=0.045 m3
所以,充气后气囊的体积至少为
V气囊=V排总-V浸=0.052 5 m3-0.045 m3=0.007 5 m3
微专题4 浮力法测密度
1. (1)甲→乙 (2)2.8×103 (3) ρ水
2. (2)7.5 不变
3. ③玻璃杯 ⑤ρ水
4. (1)ρ水gSh1 (2)ρ水gSh3 (3)ρ水
5. (1)体积 质量 (2)
6. (1)降低重心 (2)等于 等于 (3)越小
(4)
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