五、物体的浮与沉(高效培优讲义)物理新教材苏科版八年级下册
2026-01-22
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精品
摘要:
本初中物理讲义聚焦物体的浮与沉核心知识点,系统梳理浸在液体中的物体所受重力与浮力的关系,明确漂浮、悬浮、下沉、上浮的条件,进而延伸到潜艇通过改变自重实现浮沉的应用,构建从原理到实例的学习支架。
资料以重难题型讲解为核心,通过典例分析与变式训练,引导学生运用科学思维分析浮力与重力关系,培养科学推理能力。能力培优练与中考真题链接,课中辅助教师突破教学难点,课后助力学生巩固知识、查漏补缺,提升解决实际问题的能力。
内容正文:
第5节 物体的浮与沉
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 物体浮沉的条件 1
题型2 潜艇的浮与沉 4
【能力培优练】 6
【链接中考】 10
【重难题型讲解】
题型1 物体浮沉的条件
1.知识讲解
浸在液体中的物体,受到重力和浮力的作用。根据二力平衡条件可知,当重力等于浮力时,物体处于平衡状态。图 9-38所示是物体处于平衡状态的两种情况:漂浮在液面上和悬浮于液体中。当重力大于浮力时,物体就会下沉;当重力小于浮力时,物体就会上浮。物体上浮过程中的受力情况如图 9-39 所示: 从图(a)到图(b)的过程中,浮力大于重力,且浮力大小不变;露出水面部分逐渐增大浮力逐渐减小,最终处于漂浮状态时浮力等于重力,如图(c)所示。
2.典例讲解
【典例1-1】(24-25八下·江苏无锡厚桥中学·)如图,放在同一水平面上的甲、乙两个相同容器内盛有密度不同的盐水,现将两个完全相同的物块分别放入两个容器中,当两个物块静止时,两容器中的液面恰好相平,下列说法正确的是( )
A.甲容器中物块排开盐水的重力较大
B.乙容器底部受到盐水的压力较小
C.乙容器中物块受到盐水的浮力较小
D.甲容器中盐水的密度较小
变式训练1(24-25八·江苏苏州高新区第一初级中学·月考)在水平桌面上,甲、乙两个相同容器中盛有体积不同的盐水,小梦将两个草莓(假设完全相同)分别放入容器中进行清洗,当草莓静止时,甲、乙容器中的液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲容器中草莓受到的重力更大 B.甲容器中草莓受到的浮力更大
C.两容器中盐水的密度相同 D.乙容器中盐水对容器底部的压强更大
变式训练2(24-25八下·江苏泰州中学附属初级中学·月考)在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图所示,若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲>ρ乙
变式训练3(23-24八下·江苏南通启秀中学·月考)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则( )
A.A的重力小于B的重力
B.A受到的浮力大于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
【典例1-2】(24-25八下·江苏扬州江都区华君外国语学校·月考)一个气球下面挂着一个金属球,一起浸没在装有水的圆柱形容器中保持静止,如图所示,现沿容器壁缓缓注入一定量的水,则气球受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),金属球和气球的整体将 (选填“向上运动”、“向下运动”或“静止不动”)。
变式训练1(24-25八下·江苏泰州靖江八校联盟·月考)在空气中用弹簧测力计称一物体重为20N,把它的一半体积浸到水中时,弹簧测力计的示数为8N,若把物体全部浸到水中,则物体受到的浮力为 N,将该物体放手,物体将会 (选填“上浮”、“悬浮”或“沉底”),待静止时所受浮力为 N。
变式训练2(24-25八下·江苏常州·期末)如图所示,体积为的球,恰好可以悬浮在酒精中,它受到的浮力是 N,该球重是 N;若将它投入水中,最终球处于 (漂浮/悬浮/沉底)状态,该状态下球排开水的体积为 m3。(,,g取10N/kg)
变式训练3(24-25八下·江苏南通海门区·期中)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M、N分别放入两杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。两物体所受浮力的大小关系为FM FN;甲、乙两种液体密度的大小关系为ρ甲 ρ乙;甲、乙两种液体对烧杯底的压强的大小关系为p甲 p乙。(均选填“>”“=”或“<”)。
题型2 潜艇的浮与沉
1.知识讲解
潜艇能在水中上浮、下潜或停留在某一位置。潜艇的两侧有水舱,通过向水舱中充水或从水舱向外排水,可以改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮。处在水面下的潜艇,所受浮力是一定的。如图 9-40 所示,当 F 浮= G 时,它能悬浮在水中任何位置;若向水舱中充水,则潜艇自重增大,F 浮< G,潜艇会下沉;若从水舱向外排水,则潜艇自重减小,F 浮> G,潜艇会上浮。
2.典例讲解
【典例2-1】(24-25八·江苏无锡江阴青阳中学·月考)如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有( )
①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的
②潜水艇模型沉底时,它受到的浮力等于自身重力
③向试管内吹气,水会被压入试管中,模型会下沉
④向试管外吸气,水会被压入试管中,模型会上浮
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.③
变式训练1(24-25八下·陕西西安碑林区·期末)某实验小组用塑料瓶、螺母、进排气管(重力忽略不计)等器材,制成了如图所示的潜水艇模型.将潜水艇放入水中,使其上浮或下沉,下列分析正确的是( )
A.向瓶中充气时,从瓶内向外排水,潜水艇将上浮
B.潜水艇受到的浮力大于它排开水的重力
C.从瓶中抽气时,潜水艇会上浮,它所受浮力将变大
D.潜水艇下沉过程中,水对螺母的压强不变
变式训练2(24-25八下·江苏南京铁北红山新城中学·期末)物理实践活动中,小明用试管、胶管、塑料管、注射器等材料制作了如图所示的潜水艇模型。将模型放入水中,可实现上浮或下沉,下列说法正确的是( )
A.潜艇模型是通过改变所受的浮力实现浮沉的
B.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇上浮
C.向内推注射器活塞,瓶内气体压强变大,模型将下沉
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
变式训练3(2023·江苏常州·一模 )如图所示,水面下同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A.正在下潜的是甲潜艇
B.浮出水面前,上浮潜艇所受浮力不断增大
C.正在下潜的潜艇,所受的水的压强不变
D.浮出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同
【典例2-2】(24-25八下·江苏泰州姜堰区·期末)如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中位置,要让潜水艇下潜至位置悬浮,则需先通过进排气管 (选填“向内打气”或“向外抽气”),在下潜过程中,模型受到的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
变式训练1(24-25八下·上海奉贤区·期中)潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态此时其所受浮力于重力大小关系为:= (选填“>”、“=”或“<”);当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当潜水艇保持水面下10米深度从长江进入大海,则这艘潜水艇的水舱需要 (选填“排水”、“进水”或“保持不变”)。
变式训练2(22-23八下·江苏连云港海州区·期末)2017年5月23日,总质量约为的“蛟龙”号载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟进行下潜试验,在下潜过程中它受到海水的压强将 (选填“变大”“变小”或“不变”);潜水器是靠改变 来实现上浮和下潜的;当它悬浮在深海某处时,受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力。
变式训练3(22-23八下·江苏金湖县吴运铎实验学校·月考)如图所示是小华制作的潜水艇模型。当向瓶中吹气时,“潜水艇”内水面将 (选填“上升”、“不变”或“下降”),“潜水艇”的重力会 (选填“增大”、“不变”或“减小”),“潜水艇”将 (选填“下沉”或“上浮”)。
【能力培优练】
1.(24-25八下·江苏无锡厚桥中学·)炎炎夏日来临,小明的家长喜欢喝冰镇饮料,某次小明帮家长在饮料中放入冰块后如图所示,饮料恰好满杯,估测露出液面部分的冰块约为2cm3。饮料的密度等于水的密度,不受温度等因素影响,下列说法正确的是( )
A.小明的家长埋怨放冰块过多,等冰块熔化后液体会溢出
B.小明估测出此时冰块的总体积约为20cm3
C.冰块漂浮,说明受到的浮力大于冰块的重力
D.冰块熔化前后,杯子对桌面的压强变小
2.(23-24八下·江苏南通启秀中学·月考)如图,体积相等的木球和空心铁球,用细线系住后悬浮在水中,在水中加入一定量的盐,过一段时间后,则( )
A.两球受到的浮力一样大
B.木球受到的浮力大
C.铁球最低点受到水的压强可能变小
D.木球受到的浮力等于自身的重力
3.(24-25八下·江苏扬州高邮·月考)某军舰满载时,排水量约12000t,吃水深度6.6m。下列说法不正确的是( )
A.该军舰漂浮在海面上,所受重力小于浮力
B.该军舰漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
C.排水量指的是军舰满载时排开水的质量
D.该军舰不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越小
4.(24-25八下·山东临沂郯城县·期中)丰富的课外活动给同学们提供了展示自己动手能力的空间,在综合实践活动中,小谭同学制作了一个简易密度计,将其分别放入盛有甲、乙液体的两个相同烧杯中,静止时液面相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度 B.甲液体对容器底部的压强较大
C.密度计在甲液体中受到的浮力较大 D.乙图中烧杯对水平桌面的压强较大
5.(24-25八下·江苏盐城·期末)如图所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。以下判断正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力大于重力
B.马铃薯受到的浮力一定等于重力
C.马铃薯受到的浮力大于乒乓球受到的浮力
D.马铃薯受到的浮力小于乒乓球受到的浮力
6.(24-25八下·江苏常州·期末)已知,。将一块冰放入水中,冰处于漂浮状态,液面位置如图所示,冰熔化后,杯中液面将比熔化前( )
A.上升 B.下降
C.不变 D.无法判断
7.(24-25八下·江苏泰州海陵区·期末)将两个完全相同的A和B球分别放在甲、乙两种不同的液体中,静止时如图所示。下列关于A和B球所受的浮力、甲和乙液体的密度大小的判断中,正确的是( )
A. B.
C. D.
8.(24-25八下·江苏扬州高邮·期末)如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器中装有体积相等的不同液体(密度分别为、)。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则下列说法正确的是( )(液体密度分别用表示,物体所受浮力、表示)。
A. B. C. D.
9.(24-25八下·江苏南通·期末)两个相同的容器,甲中盛有水,乙中盛有另一种液体,将同一支自制的圆柱形简易密度计分别放入甲、乙中,静止时如图所示,则乙中液体的密度约为( )
A. B. C. D.
10.(24-25八下·江苏宿迁泗阳县·期末)如图所示,由同种材料()制成的合金块甲和乙,先将甲放在一长方体木块上,放入水中,木块刚好完全浸没;将甲拿走,用细线(体积不计)把乙系在木块下方,放入水中,木块仍完全浸没在水中。下列说法正确的是( )
A.甲和乙所受浮力之比为1∶2 B.甲和乙的体积之比为2∶3
C.甲和乙的质量之比为3∶2 D.甲和乙所受重力之比为2∶1
11.(24-25八下·河南平顶山宝丰县·期末)2025年6月,我国第三艘航空母舰“福建舰”进行了第八次海试——全舰冲击试验。如图所示,“福建舰”满载排水量约8万吨,长约320m,飞行甲板宽约80m,是我国完全自主设计建造的航空母舰。以下说法正确的是( )
A.“福建舰”满载时在海里所受浮力约为8×107N
B.航行的舰船不能近距离并排行驶,是因为流速大压强大
C.当舰船上的舰载机降落后,“福建舰”所受浮力变大
D.当舰船上的舰载机起飞后,“福建舰”船底受到的海水压强变大
【链接中考】
1.(2025·江苏省南京市·)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是( )
A.与乙杯相比,甲杯中液体密度较小
B.与乙杯相比,甲杯溢出的液体质量较小
C.与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较大
D.与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小
2.(2025·江苏省淮安市·)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有两种不同的液体,将两个相同的物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是( )
A.A受到的浮力大于B受到的浮力
B.图甲中液体的密度大于图乙中液体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
3.(2025·江苏省苏州市·)用柱形水槽、柱形塑料杯(含配重)、质量已知的砝码和水,可制作测量物体质量的装置,使用时,在竖直漂浮的塑料杯中放入待测物体,杯子仍竖直漂浮,根据制作好的标尺便可读出待测物体的质量,制作标尺时,通过在杯中放入砝码进行质量标注(杯子竖直漂浮),如图所示,标注的方式有三种:
①在水槽外壁,用水面高度的变化标注;
②在塑料杯内壁,用杯子浸入水中的深度的变化标注;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度的变化标注;
若水槽和塑料杯的底面积分别为和,三种标尺上相同距离的刻线间对应的物体质量变化分别为和,则( )
A. B.
C. D.
4.(2024·江苏省淮安市·)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
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第5节 物体的浮与沉
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 物体浮沉的条件 1
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【能力培优练】 11
【链接中考】 19
【重难题型讲解】
题型1 物体浮沉的条件
1.知识讲解
浸在液体中的物体,受到重力和浮力的作用。根据二力平衡条件可知,当重力等于浮力时,物体处于平衡状态。图 9-38所示是物体处于平衡状态的两种情况:漂浮在液面上和悬浮于液体中。当重力大于浮力时,物体就会下沉;当重力小于浮力时,物体就会上浮。物体上浮过程中的受力情况如图 9-39 所示: 从图(a)到图(b)的过程中,浮力大于重力,且浮力大小不变;露出水面部分逐渐增大,浮力逐渐减小,最终处于漂浮状态时浮力等于重力,如图(c)所示。
2.典例讲解
【典例1-1】(24-25八下·江苏无锡厚桥中学·)如图,放在同一水平面上的甲、乙两个相同容器内盛有密度不同的盐水,现将两个完全相同的物块分别放入两个容器中,当两个物块静止时,两容器中的液面恰好相平,下列说法正确的是( )
A.甲容器中物块排开盐水的重力较大
B.乙容器底部受到盐水的压力较小
C.乙容器中物块受到盐水的浮力较小
D.甲容器中盐水的密度较小
【答案】D
【解析】AC.物块在甲中悬浮,物块受到的浮力等于物块重力,物块在乙中漂浮,物块受到的浮力等于物块重力,由于是两个完全相同的物块,所以物块在甲、乙容器中受到的浮力相等,根据阿基米德原理,物块受到的浮力等于排开液体的重力,所以物块在两容器中排开液体重力相等,故AC错误;
BD.由上述可知,物块在甲、乙容器中受到的浮力相等,根据公式,由图可知,则,即甲容器中盐水的密度较小;根据液体压强公式,两容器中的液面恰好相平,即液体深度相同,而,则甲液体对容器底的压强比乙液体容器底的压强小,根据公式,甲、乙容器底面积相同,所以甲液体对容器底的压力比乙液体对容器底的压力小,故B错误,D正确。
故选D。
变式训练1(24-25八·江苏苏州高新区第一初级中学·月考)在水平桌面上,甲、乙两个相同容器中盛有体积不同的盐水,小梦将两个草莓(假设完全相同)分别放入容器中进行清洗,当草莓静止时,甲、乙容器中的液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲容器中草莓受到的重力更大 B.甲容器中草莓受到的浮力更大
C.两容器中盐水的密度相同 D.乙容器中盐水对容器底部的压强更大
【答案】D
【解析】A.由题可知,两个草莓完全相同,质量相同,重力相同,故A错误;
B.由图可知,草莓在甲中处于悬浮状态,受到的浮力等于重力,在乙中漂浮,浮力也等于重力,两个草莓重力相等,所以受到的浮力也相等,故B错误;
C.甲中草莓悬浮,说明盐水密度等于草莓密度,乙中草莓漂浮,说明盐水密度大于草莓密度,所以甲中盐水的密度小于乙中盐水的密度,故C错误;
D.由题可知,放草莓后,甲、乙容器中的液面恰好相平,即液体深度相同,根据,因为甲中盐水的密度小于乙中盐水的密度,所以乙容器中盐水对容器底部的压强更大,故D正确。
故选D。
变式训练2(24-25八下·江苏泰州中学附属初级中学·月考)在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图所示,若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲>ρ乙
【答案】D
【解析】AB.密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件,浮力等于自身的重力。因为是同一个密度计,所以其重力不变,故密度计在两种液体中受到的浮力相等,即,故AB不符合题意;
CD.由图分析可知,密度计排开甲液体的体积小于排开乙液体的体积,即。根据阿基米德原理,因为,所以
由于,所以,故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
变式训练3(23-24八下·江苏南通启秀中学·月考)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则( )
A.A的重力小于B的重力
B.A受到的浮力大于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
【答案】B
【解析】ABC.A在甲容器中漂浮,则A的密度小于甲液体的密度,B在乙容器中悬浮,则B的密度等于乙液体的密度,因实心物体A、B是同种材料制作的,它们的密度相等,所以,两容器中液体的密度关系为;因两种液体的体积相等,且放入物体后静止时液面等高,则A、B在两容器中排开液体的体积相等,即;由可知,A、B在两容器中所受的浮力;由漂浮、悬浮的受力平衡可得,即A的重力大于B的重力,故AC错误,B正确;
D.因两容器中液体的密度关系为,且静止时两容器液面等高,即,根据可知,有,即甲杯底部受到的压强大于乙杯底部受到的压强,故D错误。
故选B。
【典例1-2】(24-25八下·江苏扬州江都区华君外国语学校·月考)一个气球下面挂着一个金属球,一起浸没在装有水的圆柱形容器中保持静止,如图所示,现沿容器壁缓缓注入一定量的水,则气球受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),金属球和气球的整体将 (选填“向上运动”、“向下运动”或“静止不动”)。
【答案】 变小 向下运动
【解析】[1][2]开始,气球和金属球在水中悬浮,所受的浮力等于它们的重力。当向容器中再注入一定量水时,水面升高,水对气球的压强会增大,气球的体积会被压缩,气球排开的水的体积会减小,气球所受的浮力会变小。这样,气球和金属球所受的浮力就会小于它们的重力,金属球和气球整体将向下运动。
变式训练1(24-25八下·江苏泰州靖江八校联盟·月考)在空气中用弹簧测力计称一物体重为20N,把它的一半体积浸到水中时,弹簧测力计的示数为8N,若把物体全部浸到水中,则物体受到的浮力为 N,将该物体放手,物体将会 (选填“上浮”、“悬浮”或“沉底”),待静止时所受浮力为 N。
【答案】 24 上浮 20
【解析】[1]物体重为20N,把它的一半体积浸到水中时,弹簧测力计的示数为8N,根据称重法可得,物体体积浸入水中一半时受到的浮力为
若把物体全部浸到水中,此时物体浸入水中的体积为原来的二倍,根据可知,物体受到的浮力变为原来的二倍,即
[2][3]由于物体完全浸入水中受到的浮力为24N,物体的重力为20N,即,根据物体的浮沉条件可知,物体会上浮,最后漂浮在液面上,物体此时受到的浮力与物体的重力相等,即20N。
变式训练2(24-25八下·江苏常州·期末)如图所示,体积为的球,恰好可以悬浮在酒精中,它受到的浮力是 N,该球重是 N;若将它投入水中,最终球处于 (漂浮/悬浮/沉底)状态,该状态下球排开水的体积为 m3。(,,g取10N/kg)
【答案】 16 16 漂浮
【解析】[1]球的体积
悬浮在酒精中排开酒精的体积
此时球受到酒精的浮力
[2]因为球悬浮在酒精中,由沉浮条件可知,则球的重力
[3]将球浸没在水中,排开水的体积
则球受到水的浮力
因为,所以松手后球将上浮;最终漂浮,浮力等于重力。
[4]球漂浮在水中时,浮力等于重力,排开水的体积为
变式训练3(24-25八下·江苏南通海门区·期中)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M、N分别放入两杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。两物体所受浮力的大小关系为FM FN;甲、乙两种液体密度的大小关系为ρ甲 ρ乙;甲、乙两种液体对烧杯底的压强的大小关系为p甲 p乙。(均选填“>”“=”或“<”)。
【答案】 = > >
【解析】[1]物块M与N质量相等,故重力,M在甲液体中处于漂浮状态,浮力等于重力,N在乙液体中处于悬浮状态,浮力等于重力,故
[2]M在甲液体中处于漂浮状态,浮力等于重力……①
由阿基米德原理的推导式得,M在甲液体中处于漂浮状态,浮力为……②
由①②得
由图可知,则……③
N在乙液体中处于悬浮状态,浮力等于重力……④
由阿基米德原理的推导式得,M在甲液体中处于漂浮状态,浮力为……⑤
由④⑤得
由图可知,则……⑥
因为物体M、N的质量相同,由图可知M的体积小于N的体积,根据可知,……⑦
由③⑥⑦得
[3]由可知,甲乙两杯中的液面深度h相同,由于,则甲、乙两种液体对烧杯底的压强的大小关系为
题型2 潜艇的浮与沉
1.知识讲解
潜艇能在水中上浮、下潜或停留在某一位置。潜艇的两侧有水舱,通过向水舱中充水或从水舱向外排水,可以改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮。处在水面下的潜艇,所受浮力是一定的。如图 9-40 所示,当 F 浮= G 时,它能悬浮在水中任何位置;若向水舱中充水,则潜艇自重增大,F 浮< G,潜艇会下沉;若从水舱向外排水,则潜艇自重减小,F 浮> G,潜艇会上浮。
2.典例讲解
【典例2-1】(24-25八·江苏无锡江阴青阳中学·月考)如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有( )
①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的
②潜水艇模型沉底时,它受到的浮力等于自身重力
③向试管内吹气,水会被压入试管中,模型会下沉
④向试管外吸气,水会被压入试管中,模型会上浮
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.③
【答案】C
【解析】①潜水艇模型通过胶管吸气或吹气,可以改变试管内的水量,从而改变模型的总重力。根据物体的浮沉条件(重力与浮力的关系),通过改变自身重力可以实现上浮、下沉或悬浮。故①正确;
②潜水艇模型沉底时,处于静止状态,受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力和容器底部对它竖直向上的支持力。根据力的平衡条件,有
因为支持力大于0,所以重力G一定大于浮力。故②错误;
③向试管内吹气,试管内气压增大,大于外界水压,会把试管内的水向外压出,导致模型总重力减小,模型会因此上浮。故③错误;
④向试管外吸气,试管内气压减小,小于外界水压,外界的水会被压入试管中,导致模型总重力增大,模型会因此下沉。故④错误。
综上所述,②③④错误,符合题意,①正确,符合题意,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
变式训练1(24-25八下·陕西西安碑林区·期末)某实验小组用塑料瓶、螺母、进排气管(重力忽略不计)等器材,制成了如图所示的潜水艇模型.将潜水艇放入水中,使其上浮或下沉,下列分析正确的是( )
A.向瓶中充气时,从瓶内向外排水,潜水艇将上浮
B.潜水艇受到的浮力大于它排开水的重力
C.从瓶中抽气时,潜水艇会上浮,它所受浮力将变大
D.潜水艇下沉过程中,水对螺母的压强不变
【答案】A
【解析】A.当向瓶中充气时,瓶内气压增大,潜水艇中的部分水被排出,潜水艇自重减小,而潜水艇所受浮力不变,所以,潜水艇将上浮,故A正确;
B.根据阿基米德原理可知,,即潜水艇受到的浮力等于它排开水的重力,故B错误;
C.当从瓶中抽气时,瓶内气压减小,一部分水被吸入潜水艇中,潜水艇自重增大,而潜水艇排开水的体积不变,即排开水的重力不变,则所受浮力不变,所以,潜水艇将下沉,故C错误;
D.在潜水艇下沉过程中,潜水艇在水中的深度变大,根据液体压强公式可知,水对螺母的压强会随着深度的增加而变大,故D错误。
故选A。
变式训练2(24-25八下·江苏南京铁北红山新城中学·期末)物理实践活动中,小明用试管、胶管、塑料管、注射器等材料制作了如图所示的潜水艇模型。将模型放入水中,可实现上浮或下沉,下列说法正确的是( )
A.潜艇模型是通过改变所受的浮力实现浮沉的
B.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇上浮
C.向内推注射器活塞,瓶内气体压强变大,模型将下沉
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
【答案】D
【解析】A.潜艇模型浸没在水中,排开水的体积不变,由得,潜艇模型受到水的浮力不变,潜水艇通过进、排水,改变潜水艇的重力大小,改变其浮沉,是通过改变所受的重力实现浮沉的,故A错误;
B.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,潜水艇的重力变大,当潜水艇的重力大于浮力时,可实现潜艇下沉,故B错误;
C.向内推注射器活塞,瓶内气体压强变大,当瓶内气压大于管外的液体压强时,管内的水会被排出,潜水艇的重力变小,当潜水艇的重力小于浮力时,模型将上浮,故C错误;
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加,使潜水艇的重力先大于浮力下沉,后减少,使潜水艇的重力等于潜水艇受到的浮力达到悬浮的目的,故D正确。
故选D。
变式训练3(2023·江苏常州·一模 )如图所示,水面下同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A.正在下潜的是甲潜艇
B.浮出水面前,上浮潜艇所受浮力不断增大
C.正在下潜的潜艇,所受的水的压强不变
D.浮出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同
【答案】D
【解析】A.潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景,乙图为下潜时的情景,故A错误;
B.根据F浮=ρ液gV排知,在浮出水面前,上浮潜艇排开水的体积不变,所受的浮力不变,故B错误;
C.根据p=ρ液gh知,正在下潜的潜艇,深度变大,所受的水的压强变大,故C错误;
D.两艘完全相同的潜艇,其体积相同;浮出水面前(浸没),潜艇排开水的体积等于自身的体积,所以两潜艇排开水的体积相同,根据F浮=ρ水gV排可知它们所受的浮力相等,故D正确。
故选D。
【典例2-2】(24-25八下·江苏泰州姜堰区·期末)如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中位置,要让潜水艇下潜至位置悬浮,则需先通过进排气管 (选填“向内打气”或“向外抽气”),在下潜过程中,模型受到的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 向外抽气 不变
【解析】[1]潜水艇是通过改变自身重力实现浮沉,要下潜需增大重力,向外抽气,水进入模型,重力增大,重力大于浮力,使潜水艇下沉。
[2]下潜过程中,模型排开水的体积不变,根据阿基米德原理,液体密度和g不变,所以浮力不变。
变式训练1(24-25八下·上海奉贤区·期中)潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态此时其所受浮力于重力大小关系为:= (选填“>”、“=”或“<”);当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当潜水艇保持水面下10米深度从长江进入大海,则这艘潜水艇的水舱需要 (选填“排水”、“进水”或“保持不变”)。
【答案】 = 上浮 进水
【解析】[1]潜水艇在水中处于悬浮状态时,根据悬浮条件,物体所受浮力等于重力,即F浮=G
[2]当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇自身重力减小,而其排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力不变。此时浮力大于重力,潜水艇将上浮。
[3]潜水艇保持水面下 10 米深度从长江进入大海,排开液体的体积不变,海水密度大于江水密度,根据F浮=ρ液gV排,浮力变大。要保持在水面下 10 米深度(悬浮状态 ),需增大自身重力,所以水舱需要进水。
变式训练2(22-23八下·江苏连云港海州区·期末)2017年5月23日,总质量约为的“蛟龙”号载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟进行下潜试验,在下潜过程中它受到海水的压强将 (选填“变大”“变小”或“不变”);潜水器是靠改变 来实现上浮和下潜的;当它悬浮在深海某处时,受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力。
【答案】 变大 自身重力 等于
【解析】[1]“蛟龙号”在水下下潜时,深度变大,根据p=ρgh,液体压强变大。
[2]潜水器靠改变自身重力,改变浮力和重力的大小关系,从而实现上浮和下沉。
[3]当悬浮在海水中时,根据二力平衡条件,此时的浮力等于自身重力。
变式训练3(22-23八下·江苏金湖县吴运铎实验学校·月考)如图所示是小华制作的潜水艇模型。当向瓶中吹气时,“潜水艇”内水面将 (选填“上升”、“不变”或“下降”),“潜水艇”的重力会 (选填“增大”、“不变”或“减小”),“潜水艇”将 (选填“下沉”或“上浮”)。
【答案】 下降 减小 上浮
【解析】[1]当向瓶中吹气时,“潜水艇”内气压增大,“潜水艇”内部的水在气压的作用下,被排出,所以水面将下降。
[2]由于“潜水艇”的重力包括制成“潜水艇”的材料的重力和“潜水艇”内部的水的重力,当“潜水艇”内部的水被排出,重力减小,则“潜水艇”的重力会减小。
[3]当“潜水艇”的重力减小,“潜水艇”的重力小于“潜水艇”受到的浮力,由沉浮条件可知,“潜水艇”会上浮。
【能力培优练】
1.(24-25八下·江苏无锡厚桥中学·)炎炎夏日来临,小明的家长喜欢喝冰镇饮料,某次小明帮家长在饮料中放入冰块后如图所示,饮料恰好满杯,估测露出液面部分的冰块约为2cm3。饮料的密度等于水的密度,不受温度等因素影响,下列说法正确的是( )
A.小明的家长埋怨放冰块过多,等冰块熔化后液体会溢出
B.小明估测出此时冰块的总体积约为20cm3
C.冰块漂浮,说明受到的浮力大于冰块的重力
D.冰块熔化前后,杯子对桌面的压强变小
【答案】B
【解析】A.冰块漂浮在水面上,受到的浮力等于冰块的重力,由与得,冰块的质量等于排开的水的质量,冰熔化后质量不变,则,由得,则,即冰熔化成的水的体积等于冰排开的水的体积,则冰块熔化后,饮料刚好装满,不会有液体溢出,故A错误;
B.由得,则
则,故B正确;
C.由物体的浮沉条件可知,冰块漂浮,受到的浮力等于冰块的重力,故C错误;
D.冰块熔化前后,杯子的总重力不变,杯子对桌面的压力不变,受力面积不变,由得,杯子对桌面的压强不变,故D错误。
故选B。
2.(23-24八下·江苏南通启秀中学·月考)如图,体积相等的木球和空心铁球,用细线系住后悬浮在水中,在水中加入一定量的盐,过一段时间后,则( )
A.两球受到的浮力一样大
B.木球受到的浮力大
C.铁球最低点受到水的压强可能变小
D.木球受到的浮力等于自身的重力
【答案】C
【解析】AB.未加盐时两球正好悬浮,把两球看作一个整体,所以该整体所受的浮力等于该整体的重力。当加入盐后,液体的密度变大,由得,该整体受到的浮力将变大,所以该整体将上浮,最终会漂浮在液面上,所以木球一定有一部分露出液面;因为铁球是空心的,空心部分体积未知,其平均密度与盐水的密度大小无法判断,所以铁球有可能悬浮,有可能下沉,还有可能漂浮。但在未加盐时,两球悬浮,说明铁球的平均密度一定大于木球的平均密度,所以加盐后不管铁球处于何种状态,铁球排开液体的体积一定大于木球排开液体的体积,由知,铁球受到的浮力一定大于木球受到的浮力,故AB不符合题意;
C.加盐后,铁球和木球会上浮,则铁球下表面浸入液体中的深度变小,虽然液体密度变大,由公式得,液体密度变大,深度变小,故铁球下表面受到水的压强有可能变小,故C符合题意;
D.加盐后,铁球和木球会上浮,最终木球漂浮,铁球会对木球有向下的拉力,所以木球受到的浮力将大于自身的重力,故D不符合题意。
故选C。
3.(24-25八下·江苏扬州高邮·月考)某军舰满载时,排水量约12000t,吃水深度6.6m。下列说法不正确的是( )
A.该军舰漂浮在海面上,所受重力小于浮力
B.该军舰漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
C.排水量指的是军舰满载时排开水的质量
D.该军舰不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越小
【答案】A
【解析】A.当军舰漂浮在海面上时,处于静止的平衡状态。根据物体的浮沉条件和二力平衡知识可知,此时军舰所受的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,方向相反。故A错误,符合题意;
B.浮力的方向总是竖直向上。因为浸没在液体中的物体,下表面受到向上的压力大于上表面受到向下的压力,这个压力差就是浮力,所以浮力方向竖直向上 。故B正确,不符合题意;
C.排水量是指船舶满载时排开液体的质量,通常以吨为单位。根据阿基米德原理,船舶漂浮时排开水的重量等于船舶自身的总重量,因此排水量直接反映船舶的载重状态和规模。故C正确,不符合题意;
D.根据流体压强与流速的关系,流体流速越大,压强越小。当军舰与其他舰船近距离并排航行时,两船之间水的流速大,压强小,而船外侧水的流速小,压强大,在内外压强差的作用下,两船容易相互靠近而发生碰撞事故,所以该军舰不能与其他舰船近距离并排航行,故D正确,不符合题意。
故选A。
4.(24-25八下·山东临沂郯城县·期中)丰富的课外活动给同学们提供了展示自己动手能力的空间,在综合实践活动中,小谭同学制作了一个简易密度计,将其分别放入盛有甲、乙液体的两个相同烧杯中,静止时液面相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度 B.甲液体对容器底部的压强较大
C.密度计在甲液体中受到的浮力较大 D.乙图中烧杯对水平桌面的压强较大
【答案】D
【解析】AC.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则
即浮力是相同的;由图可知,密度计在乙液体中排开的液体的体积小,根据可知,乙液体的密度大,故AC错误;
B.深度相同,由于乙液体的密度大,根据可知,乙杯中液体对容器底的压强更大,故B错误;
D.由图分析可知,甲液体的体积小于乙液体的体积,由于甲液体的密度小于乙液体的密度,根据可知甲液体的质量小于乙液体的质量,根据可知甲液体的重力小于乙液体的重力;根据
甲烧杯对桌面的压力较小,由知乙图中烧杯对水平桌面的压强较大,故D正确。
故选D。
5.(24-25八下·江苏盐城·期末)如图所示,马铃薯沉在水底,乒乓球浮在水面上。以下判断正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力大于重力
B.马铃薯受到的浮力一定等于重力
C.马铃薯受到的浮力大于乒乓球受到的浮力
D.马铃薯受到的浮力小于乒乓球受到的浮力
【答案】C
【解析】A.乒乓球漂浮,处于静止状态,受力平衡,浮力等于重力,故A错误;
B.马铃薯沉底,由浮沉条件可知,受到的浮力一定小于重力,故B错误;
CD.根据图中,乒乓球浸入的体积小于马铃薯浸入的体积,根据阿基米德原理知,乒乓球受到的浮力小于马铃薯的浮力,故C正确,D错误。
故选C。
6.(24-25八下·江苏常州·期末)已知,。将一块冰放入水中,冰处于漂浮状态,液面位置如图所示,冰熔化后,杯中液面将比熔化前( )
A.上升 B.下降
C.不变 D.无法判断
【答案】C
【解析】冰漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,冰受到的浮力等于冰的重力。由阿基米德原理可知冰排开水的体积
冰熔化后变成水,质量不变,即
则冰熔化后水的体积
由于,所以杯中液面将与熔化前相同,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
7.(24-25八下·江苏泰州海陵区·期末)将两个完全相同的A和B球分别放在甲、乙两种不同的液体中,静止时如图所示。下列关于A和B球所受的浮力、甲和乙液体的密度大小的判断中,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由图可知,静止时,A球漂浮,B球悬浮,根据物体沉浮条件可知,两球受到的浮力都等于各自的重力,由于两个小球是相同的,则两个小球的重力相等,即;由于A球漂浮,B球悬浮,根据物体沉浮条件知 ,,由于两个小球是相同的,则两个小球的密度相等,即,则,故A正确,BCD错误。
故选A。
8.(24-25八下·江苏扬州高邮·期末)如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器中装有体积相等的不同液体(密度分别为、)。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则下列说法正确的是( )(液体密度分别用表示,物体所受浮力、表示)。
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】AB.由图可知,A漂浮,根据物体的浮沉条件知,A的密度小于甲液体的密度,B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,即 ,故A正确,B错误;
CD.依题意得,两容器中液体的体积相等,A、B分别放入甲乙容器后,液面相平,说明A、B排开液体的体积相等,又因为甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,根据阿基米德原理可知,物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力,即,故CD错误。
故选A。
9.(24-25八下·江苏南通·期末)两个相同的容器,甲中盛有水,乙中盛有另一种液体,将同一支自制的圆柱形简易密度计分别放入甲、乙中,静止时如图所示,则乙中液体的密度约为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】同一密度计在两种不同的液体中处于漂浮状态,浮力均等于重力,所以所受浮力相等。由F浮=ρ液gV排知,V排与ρ液成反比,如图,密度计在甲中的水中浸入了2格,若在某液体中浸入3格,则V排液是V排水的,那么该液体密度就是水的密度的,即
而该密度计在乙中的液体中浸入了2格多一些,所以乙中液体密度比水小,即比1g/cm3小,但比0.67g/cm3大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
10.(24-25八下·江苏宿迁泗阳县·期末)如图所示,由同种材料()制成的合金块甲和乙,先将甲放在一长方体木块上,放入水中,木块刚好完全浸没;将甲拿走,用细线(体积不计)把乙系在木块下方,放入水中,木块仍完全浸没在水中。下列说法正确的是( )
A.甲和乙所受浮力之比为1∶2 B.甲和乙的体积之比为2∶3
C.甲和乙的质量之比为3∶2 D.甲和乙所受重力之比为2∶1
【答案】B
【解析】A.甲放在一长方体木块上,甲没有浸在水中,甲所受浮力为0,故A错误;
B.将甲和木块看做是一个整体,此整体漂浮在水中,且木块刚好完全浸没,故有
即
化简得
即
解得
把乙系在木块下方,此时将合金块和木块看做是一个整体,此整体悬浮在水中,故有
即
化简得
即
解得
所以甲和乙的体积之比为
故B正确;
甲和乙的质量之比为
故C错误;
D,重力与质量成正比,所以有
故D错误。
故选B。
11.(24-25八下·河南平顶山宝丰县·期末)2025年6月,我国第三艘航空母舰“福建舰”进行了第八次海试——全舰冲击试验。如图所示,“福建舰”满载排水量约8万吨,长约320m,飞行甲板宽约80m,是我国完全自主设计建造的航空母舰。以下说法正确的是( )
A.“福建舰”满载时在海里所受浮力约为8×107N
B.航行的舰船不能近距离并排行驶,是因为流速大压强大
C.当舰船上的舰载机降落后,“福建舰”所受浮力变大
D.当舰船上的舰载机起飞后,“福建舰”船底受到的海水压强变大
【答案】C
【解析】A.“福建舰”满载时在海里所受浮力约为,故A错误;
B.航行的舰船不能近距离并排行驶,是因为船中间的水流速大压强小,外侧水流速小压强大,会将船向中间压,容易相撞,故B错误;
C.舰船漂浮在水面上,受到的浮力等于它的总重力,当舰船上的舰载机降落后,“福建舰”的总重力变大,所受浮力变大,故C正确;
D.当舰船上的舰载机起飞后,“福建舰”的总重变小,受到的浮力变小,则它排开水的体积变小,上浮一些,船底受到的海水压强变小,故D错误。
故选C。
【链接中考】
1.(2025·江苏省南京市·)如图所示,将同一个鸡蛋先后放入装满液体的甲、乙两个相同杯中,甲杯中鸡蛋漂浮,乙杯中鸡蛋沉底。下列说法正确的是( )
A.与乙杯相比,甲杯中液体密度较小
B.与乙杯相比,甲杯溢出的液体质量较小
C.与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较大
D.与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小
【答案】D
【解析】A.根据浮沉条件可知,甲杯中鸡蛋漂浮,甲杯中液体密度应该比鸡蛋密度大,乙中沉底,液体密度比鸡蛋小,与乙杯相比,甲杯中液体密度较大,故A错误。
B.根据浮沉条件可知,甲、乙两杯鸡蛋分别处于漂浮和沉底状态,甲中浮力等于鸡蛋重力,乙中浮力小于重力,因为鸡蛋重力不变,故在甲杯中鸡蛋所受浮力较大,根据阿基米德原理,排开液体的质量也较大,因此甲杯溢出的液体质量较大。故B错误;
C.乙杯中液体密度比甲杯小,深度相等,根据知,与甲杯相比,乙杯底部受到的液体压强较小,故C错误;
D.甲中液体的密度大,体积大,液体重力大,鸡蛋和杯子的重力相同,故甲杯子总重力大,对桌面的压力大,故与甲杯相比,乙杯对水平地面的压力较小,故D正确。
故选D。
2.(2025·江苏省淮安市·)如图甲、乙所示,两个相同的柱形容器内装有两种不同的液体,将两个相同的物体A、B放入容器中,静止时液面刚好相平。下列说法正确的是( )
A.A受到的浮力大于B受到的浮力
B.图甲中液体的密度大于图乙中液体的密度
C.两个柱形容器对水平桌面的压强相等
D.两个容器底部受到的液体的压强相等
【答案】B
【解析】AB.由图可知,完全相同的两个物体放入两杯液体内均处于漂浮状态,根据漂浮条件,两种情况下的浮力都等于物体的重力,物体完全相同,所以F浮甲=F浮乙;由于浮力相等,且物体在甲液体中排开液体的体积小于在乙液体中排开液体的体积,根据可得,甲液体的密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙,故A错误,B正确;
C.由图可知甲图排开液体的体积小,而两容器中液面相平,则甲容器中液体的体积大,甲容器中液体密度较大,则甲容器中液体质量更大,总重力更大,物体的重力相同,所以甲图中物体和液体的总重力大于乙图中物体和液体的总重力,根据可知甲容器对桌面产生的压强大,即两容器对桌面产生的压强不相等,故C错误;
D.两容器内液面恰好相平,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据液体压强公式可知,甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,故D错误。
故选B。
3.(2025·江苏省苏州市·)用柱形水槽、柱形塑料杯(含配重)、质量已知的砝码和水,可制作测量物体质量的装置,使用时,在竖直漂浮的塑料杯中放入待测物体,杯子仍竖直漂浮,根据制作好的标尺便可读出待测物体的质量,制作标尺时,通过在杯中放入砝码进行质量标注(杯子竖直漂浮),如图所示,标注的方式有三种:
①在水槽外壁,用水面高度的变化标注;
②在塑料杯内壁,用杯子浸入水中的深度的变化标注;
③在水槽外壁,用杯底所装指针离槽底的高度的变化标注;
若水槽和塑料杯的底面积分别为和,三种标尺上相同距离的刻线间对应的物体质量变化分别为和,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】已知水槽底面积,塑料杯底面积,将待测物放入塑料杯中时,杯子仍然竖直漂浮,设标尺变化均为Δh时,对应的质量分别为和。由图可知,杯子排开水的体积变化时,三种标尺上高度变化量之间的关系为
杯子排开水的体积的变化量可表示为
变形可解得
故有
则有、、
由题知, ,
则有
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.(2024·江苏省淮安市·)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上.现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
【答案】C
【解析】A.容器对水平面的压力等于容器、液体、杯子和木块的重力之和,甲、乙中容器、杯子和木块重力相同。水和盐水的体积相同,盐水的密度大,根据可知,乙中盐水的质量更大,因此盐水的重力更大,两容器的底面积相同,根据可知,乙对水平面的压强更大,故A错误;
B.由图可知,木块在甲容器中放在杯子中,受到杯子的支持力,大小等于木块的重力,木块没有排开液体,即没有受到浮力。木块在乙中排开了液体,受到的了浮力,木块的密度未知,因此无法得出浮力与重力的关系,综上所述,木块在甲容器中受到的浮力小于在乙容器中受到的浮力,故B错误;
C.甲中,杯子和木块整体漂浮在水中,整体受到的浮力等于整体的重力;乙中,杯子和木块整体悬浮在水中,整体受到的浮力等于整体的重力。因此甲、乙中整体受到的浮力相同,乙中盐水的密度更大,根据可知,甲中排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据可知,甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度,故C正确;
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,根据可知,杯子和木块受到的压强增大,但整体内部没有空气,整体的体积不会改变,因此整体受到的浮力不变,仍等于整体的重力,故仍悬浮在液体中,不会沉底,故D错误。
故选C。
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