8.3 浮与沉 同步复习讲义-2025-2026学年鲁科版(五四学制)物理八年级下册
2026-02-08
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2份
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63页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理鲁科版(五四学制)八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第三节 浮与沉 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.99 MB |
| 发布时间 | 2026-02-08 |
| 更新时间 | 2026-02-20 |
| 作者 | 非说不凡全科馆 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-02-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56377784.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦“浮与沉”核心知识点,系统梳理密度与浮沉关系、物体浮沉条件及应用,从基础原理到密度计、潜水艇等实际案例,构建递进式学习支架,帮助学生形成完整知识脉络。
资料通过生活实例(如茄子土豆浮沉、盐水选种)和实验设计(浮力秤制作、浮沉子实验),培养学生科学探究能力和物理观念,课中辅助教师教学,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8章第3节 浮与沉
题型1 密度大小与浮沉的关系
题型2 物体浮沉条件
题型3 利用物体的浮沉条件求浮力的大小
题型4 利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
题型5 物体叠放导致液面变化问题
题型6 冰块熔化问题
题型7 浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
题型8 增大、减小浮力的方法
题型9 密度计原理
题型10 潜水艇原理
题型11 轮船原理
题型12 气球和飞艇原理
▉题型1 密度大小与浮沉的关系
【知识点的认识】
密度与物质的浮沉有着密切的关系。当一块物质的密度大于周围介质(如液体或气体)的密度时,它会下沉;当一块物质的密度小于周围介质的密度时,它会浮起。这是由于密度差异造成的。
1.小华同学在家帮忙做家务时,将土豆和茄子放在水池里清洗,茄子浮在水面而土豆沉底,如图所示。关于上述情景,下列说法中正确的是( )
A.茄子的密度一定小于土豆的密度
B.茄子的密度可能等于土豆的密度
C.水堵头没有受到水的压力
D.水堵头受到水的浮力
【答案】A
【解答】解:AB.茄子漂浮,密度小于水的密度,土豆沉底,密度大于水的密度,故茄子的密度一定小于土豆的密度,故A正确、B错误;
C.水堵头受到水的压力向下,由于下表面没有向上的压力,故没有受到水的浮力,故CD错误。
故选:A。
2.2025年春节档电影《哪吒之魔童闹海》制作精良,如当敖丙在深海中流泪时,眼泪是向上流的,而不是顺着脸颊向下流。制作人设计这一现象的原因是( )
A.眼泪体积较小,重力较小
B.眼泪的密度小于海水的密度
C.眼泪受到的浮力小于其重力
D.眼泪受到的液体压强较大
【答案】B
【解答】解:
AB、他的眼泪是往上方流的,说明向上的浮力大于重力,根据浮沉条件知,海水的密度大于眼泪的密度,故A错误,B正确;
C、根据阿基米德原理知,泪珠受到的浮力等于排开海水的重力,故C错误;
D、泪珠在上升过程中,深度减小,根据液体压强特点知,受到海水的压强变小,若受到压强较大的话眼泪会下沉而不是上浮,故D错误。
故选:B。
3.小明跟随爸爸在水塘边散步,小明发现“石头扔到水中会沉底,木头扔到水中确是漂在水面上”,小明认为物体在水中所受的浮力与物体的密度有关?小明的想法是否正确?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证。
【答案】实验器材:体积相同的铜块、铅块,烧杯,水,弹簧测力计,细线。
实验步骤:①用弹簧测力计测出铜块的重力G1,再将其浸没在水中测出弹簧测力计对它的拉力F1;
②换成铅块重复上述步骤分别记下铅块的重力G2及弹簧测力计对铝块的拉力F2;
③比较G1﹣F1,G2﹣F2的大小。
实验现象及结论:若G1﹣F1=G2﹣F2,小明的想法错误;
若G1﹣F1≠G2﹣F2,小明的想法正确。
【解答】解:实验器材:体积相同的铁块、铝块,烧杯,水,弹簧测力计,细线。
实验步骤:①用弹簧测力计测出铁块的重力G1,再将其浸没在水中测出弹簧测力计对它的拉力F1;
②换成铝块重复上述步骤分别记下铝块的重力G2及弹簧测力计对铝块的拉力F2;
③比较G1﹣F1,G2﹣F2的大小。
实验现象及结论:若G1﹣F1=G2﹣F2,小明的想法错误;
若G1﹣F1≠G2﹣F2,小明的想法正确。
答:若G1﹣F1=G2﹣F2,小明的想法错误;
若G1﹣F1≠G2﹣F2,小明的想法正确。
▉题型2 物体浮沉条件
【知识点的认识】
物体浮沉条件:
(1)当物体的密度小于液体的密度时,物体所受的浮力大于重力,因此物体会上浮。
(2)当物体的密度等于液体的密度时,物体所受的浮力等于重力,物体将保持悬浮状态。
(3)当物体的密度大于液体的密度时,物体所受的浮力小于重力,因此物体将下沉。
4.一艘轮船从东海驶入长江后,它所受到的浮力( )
A.变小 B.不变 C.变大 D.不能确定
【答案】B
【解答】解:∵轮船漂浮,
∴F浮=G,
∴轮船受到长江水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,即所受浮力不变。
故选:B。
5.小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
【答案】D
【解答】解:A、茄子处于漂浮状态,浮力等于重力,故A错误;
B、茄子漂浮密度小于水的密度,土豆沉底密度大于水的密度,故土豆密度大于茄子的密度,故B错误;
C、放入土豆后、水面升高,根据p=ρgh可知容器底部受到水压强增大,故C错误;
D、土豆沉底所受浮力小于重力,故土豆排开水的重力小于自身的重力,故D正确。
故选:D。
6.小亮发现妈妈刚买的红萝卜在清洗的时候会沉入水中,在家里放置一段时间后,萝卜会变“糠”,但是看上去和新买时没什么两样,再次放入水中后,会漂起来,下列说法中错误的是( )
A.萝卜变“糠”后与刚买时相比,密度变小
B.萝卜变“糠”后,其质量变小了
C.萝卜变“糠”后在水中受到的压强比变“糠”前在水中受到的压强小
D.萝卜两次在水中所受的浮力大小不同,变“糠”后比变“糠”前大
【答案】D
【解答】解:A、刚买的红萝卜在清洗的时候会沉入水中,说明刚买的萝卜密度大于水,萝卜“糠”了再次放入水中后,会漂起来,说明此时的萝卜密度小于水,与刚买时相比,密度变小,故A正确;
B、萝卜变“糠”,密度变小,看上去和新买时没什么两样,说明体积没变,根据m=ρV可知,其质量变小了,故B正确;
C、萝卜变“糠”后会漂起来,萝卜在水中的深度变浅,水的密度不变,根据p=ρgh可知,萝卜受到的压强变小,故C正确;
D、萝卜变“糠”后放入水中,漂浮在水面上,排开水的体积变小,其所受浮力比变“糠”前放入水中变小了,故D错误。
故选:D。
7.如图,一个小球静止于烧杯中的水面上,请画出小球所受的力的示意图。
【答案】
【解答】解:小球漂浮在水面上,受到的重力和浮力是一对平衡力,F浮=G,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,作用点都画在小球的重心上,作图时应注意两条线段长度要相等,如下图所示:
8.小明利用饮料瓶完成了以下四个小实验。
(1)如图甲,将两个空矿泉水瓶放置在两根光滑的木棍上,然后向矿泉水瓶中间迅速吹气,两矿泉水瓶会 靠近 (选填“分开”或“靠近”),说明流体的流速越大,压强越 小 。
(2)图乙可提出的一个物理问题是压力作用效果与 受力面积 是否有关;
(3)如图丙,用力将一个空饮料瓶逐渐压入水中,所用的力越来越大,说明浮力的大小与排开液体的 体积 有关;
(4)如图丁,小明制作的浮沉子,挤压外瓶,此时外瓶中气体压强 增大 (选填“增大”“不变”或“减小”),浮沉子将会 下沉 (选填“上浮”或“下沉”)。
【答案】(1)靠近;小;(2)受力面积;(3)体积;(4)增大;下沉。
【解答】解:(1)两个空矿泉水瓶放置在两根光滑的木棍上,然后向两个矿泉水瓶中间迅速吹气,会看到两矿泉水瓶靠近,这是因为两瓶间空气流速越大,压强越小;
(2)由图乙知道,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小、海绵的凹陷程度越大,故可以探究压力作用效果与受力面积的关系;
(3)用力将一个空饮料瓶逐渐压入水中,瓶子排开水的体积越来越大,所用的力越大,即瓶子所受浮力越来越大,说明浮力的大小与排开液体的体积有关;
(4)挤压外瓶,外瓶内的空气被压缩,外瓶中气体压强增大,把水压入小瓶中,小瓶的重力增大,重力大于浮力,小瓶将下沉。
故答案为:(1)靠近;小;(2)受力面积;(3)体积;(4)增大;下沉。
9.“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下:
(一)设计“浮力秤”
(1)绘制设计图
①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力;
②设计浮力秤的装置图,如图﹣1所示。
(2)制作“浮力秤”
小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的小秤盘。如图﹣1所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是: 降低小筒的重心,使小筒竖直漂浮在水面上 。
(3)标记刻度
①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为 0 g;
②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小简外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;
③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;
④作好标记的小筒外侧,如图﹣2所示,a、b、c三个位置正确的是 A (选填“A”或“B”);
⑤用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是 均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分,就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是 2 g。
(二)“浮力秤”的改进
(4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量:如图﹣3所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置小于分度值,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,小组同学提出的以下改进措施中可行的是 B 。
A.用直径更大的大筒
B.用直径更小的小筒
C.增大小筒中细沙的质量
D.大筒中换用密度更大的液体
【答案】(1)①等于;(2)降低小筒的重心,使小筒竖直漂浮在水面上;(3)①0;④A;⑤均匀;2;(4)B。
【解答】解:(一)(1)物体在液体中处于漂浮状态时,其所受浮力与重力大小相等。
(2)把空小筒放入水中漂浮在水面上,由于小筒质量较轻,高度较高,难以保持竖直漂浮在水面,在小筒底部铺上细沙,整个小筒重心降低,能使小筒竖直漂浮在水面上,便于实验操作。
(3)秤盘上是空的,没有质量,所以漂浮在水面的小筒外侧的刻度应标为0g。
秤盘上的质量越大,小筒浸入水中的深度越深,所以刻度从下往上依次增大,即从下往上依次为a、b、c三个位置,故选A;用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是均匀的;由题可知,相邻两个刻度之间的质量是10g,把它分成5等份,每等份就是2g,所以这个浮力秤的分度值是2g。
(二)用直径更小的小筒,在排开液体体积相同时,浸入水中的高度变化越明显,精确度就更高。
故选:B。
故答案为:(1)①等于;(2)降低小筒的重心,使小筒竖直漂浮在水面上;(3)①0;④A;⑤均匀;2;(4)B。
10.甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度不同的液体,将同一个小球先后放入杯中,当小球在液体中静止时如图所示。则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液体的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排开液体的质量等于在乙杯中排开液体的质量
【答案】D
【解答】解:AB、由图甲可知,小球在甲杯中处于漂浮状态,由物体的漂浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,液体的密度大于小球的密度,故AB错误;
C、由图乙可知,小球在乙杯中处于悬浮状态,由物体的悬浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,因此小球在两杯中受到的浮力相等,故C错误;
D、小球在两杯中受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,小球排开液体的重力相等,由G=mg可知,小球排开液体的质量相等,故D正确。
故选:D。
11.物理兴趣小组的同学对如图所示的现象进行讨论,下列说法不正确的是( )
A.图甲,三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
B.图乙,用吹风机对模型吹风,模型向上升起,利用了流体压强与流速的关系
C.图丙,从三个小孔流出的水喷射的距离不相等,说明液体的压强与液体的深度有关
D.图丁,无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
【答案】D
【解答】解:A.连通器是一种上端开口、底部互相连通的容器,图甲,三峡五级船闸,利用连通器的原理工作,故A正确;
B.图乙,用吹风机对模型吹风,模型上方空气流速快,压强小,下方流速慢,压强答,故模型向上升起,利用了流体压强与流速的关系,故B正确;
C.图丙,从三个小孔流出的水喷射的距离不相等,说明液体的压强与液体的深度有关,故C正确;
D.图丁,松开手,小瓶内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,当浮力等于重力,就会悬浮在水中,故D错误。
故选:D。
▉题型3 利用物体的浮沉条件求浮力的大小
【知识点的认识】
漂浮、悬浮时,浮力等于物体自身的重力或排开水的重力,F=mg=ρVg。
沉浮时,浮力等于物体的体积乘以水的密度F浮=ρ液gV物
12.将重为5牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出2牛的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于 3 牛 B.一定等于 5 牛
C.可能等于 2 牛 D.可能等于 3 牛
【答案】B
【解答】解:由题知,物体漂浮在水面上,
物体受到的浮力:
F浮=G=5N。
故选:B。
13.游泳时戴游泳圈是防止溺水的有效方法,八年级的游泳爱好者小伟在爸爸的陪伴下戴游泳圈静静地漂浮在泳池的水面上,如图所示。根据图片信息,请你估测小伟和游泳圈所受的浮力约为( )
A.5N B.50N C.500N D.5000N
【答案】C
【解答】解:游泳圈的重力忽略不计,小伟的重力约为:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
因为处于漂浮状态小伟和游泳圈所受的浮力约为F浮=G=500N,故C正确、ABD错误。
故选:C。
14.两个相同柱形容器置于水平地面上,两容器中分别盛有体积相等的不同液体甲、乙。将两个质量相等的物块A、B放入液体中,物块静止时漂浮,如图所示。下列判断正确的是( )
①液体的密度ρ甲>ρ乙
②物块A、B排开液体的质量m甲<m乙
③甲、乙液体对容器底部的压强p甲>p乙
④两容器对地面的压强相等
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【答案】B
【解答】解:由图可知,A、B两个物体都漂浮在液面上,根据物体的浮沉条件可知,受到的浮力等于自身的重力,物块A、B的质量相同,则重力相同,所以A、B受到的浮力是相同的;
①两容器原来液面等高,放入物体后,甲液面低,说明A排开的液体的体积要小于B排开的液体的体积,浮力相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度要大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙,故①正确;
②两物体均漂浮,且两物体的质量相同,根据F浮=G=mg可知,两物体所受的浮力相同,根据G排=F浮可知,两物体排开液体的重力相同,根据G=mg可知两物体排开液体的质量相同,故②错误;
③由图可知,该容器为规则形状的容器,则液体对容器底部的压力等于液体的重力,由于液体的质量m甲>m乙,则液体的重力G甲>G乙,物块A、B的重力相同,则液体对容器底部的压力为液体重力、木块重力之和,所以F甲>F乙,底面积相同,根据p可知,p甲>p乙,故③正确;
④甲液体的密度大于乙液体的密度,体积相同,根据G=mg=ρgV可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,物体的质量相同,重力相同,容器的重力也相同,则左侧容器的总重力要大于右侧容器的总重力,与地面的受力面积相同,根据p可知,左侧容器对地面的压强大,故④错误。
故选:B。
15.如图所示,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲,向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲 小于 F乙(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若鸡蛋的质量为50g,则鸡蛋在乙杯盐水中所受到的浮力为 0.5 N,往乙杯盐水中再加一些盐,鸡蛋静止后所受的浮力 不变 。(选填“变大”、“变小”、“不变”)
【答案】小于;0.5;不变
【解答】解:(1)鸡蛋在甲中沉入水底,则F甲<G;
在图乙中悬浮,则F乙=G;
所以,鸡蛋受到的浮力F甲<F乙。
(2)在乙杯盐水中鸡蛋悬浮,
F浮=G=mg=50×10﹣3kg×10N/kg=0.5N,
若向杯中继续加盐,使盐水的密度增大,而鸡蛋的体积(排开盐水的体积不变),由阿基米德原理知道鸡蛋受到的浮力变大,由于重力不变,则鸡蛋上浮,最后漂浮,所以,鸡蛋静止后所受的浮力等于重力,所以,往乙杯盐水中再加一些盐,鸡蛋静止后所受的浮力不变。
故答案为:小于;0.5;不变。
16.如图所示,小球重5N,漂浮在水面上,画出小球所受重力和浮力的示意图。
【答案】。
【解答】解:小球漂浮在水面上,根据物体的漂浮条件可知,小球受到的浮力F浮=G=5N,浮力的方向总是竖直向上的,重力总是竖直向下的,小球受力的示意图如图所示:
。
17.质量相等的甲、乙两个物体,密度之比为2:3。现将甲、乙两物体分别放入A、B两种不同的液体中,甲漂浮在A液面上,乙悬浮在B液体中,则甲、乙两物体所受浮力之比为( )
A.2:3 B.1:1 C.3:2 D.1:2
【答案】B
【解答】解:质量相等的甲、乙两个物体,甲漂浮在A液面上,乙悬浮在B液体中,甲、乙受到的浮力都等于它们的重力:F浮=G=mg,故甲、乙两物体所受浮力相等,浮力之比为1:1,故B正确、ACD错误。
故选:B。
18.小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝,然后将它分别置于密度为ρ甲、ρ乙的两杯液体中,静止时的状态如图所示,物体所受浮力分别为F甲、F乙。下列说法正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙 C.F甲>F乙 D.F甲<F乙
【答案】B
【解答】解:CD、木棒的质量不变,在两液体中均处于漂浮状态,根据F浮=G=mg可知在两种液体中所受浮力相同;故CD错误;
AB、已知木棒在两液体中所受的浮力相同,且在甲液体中排开液体的体积较大,根据ρ液可知甲的密度小,乙液体的密度大,故B正确,A错误。
故选:B。
▉题型4 利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
【知识点的认识】
(1)根据阿基米德原理比较浮力大小
(2)根据物体沉浮状态比较浮力大小
当ρ液和V排都不相同时,就需要我们转换思路,利用沉浮状态的特点进行分析比较,尤其注意利用特殊状态中F浮与G物的大小关系进行分析。
19.“我劳动,我快乐。”小明放学帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面,西红柿沉在盆底。他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子受到的浮力大于西红柿受到的浮力
C.西红柿排开水的重力等于自身的重力
D.西红柿的密度大于茄子的密度
【答案】D
【解答】解:A、由图可知,茄子漂浮在水面,茄子受到的浮力等于它受到的重力,故A错误;
B、放入茄子和西红柿后,排开水的体积无法比较,根据F浮=ρ液V排g可知,茄子受到的浮力与西红柿受到的浮力无法比较,故B错误;
C、由阿基米德原理可知,西红柿受到的浮力等于它排开水的重力,由图可知,西红柿沉在水底,由物体的下沉条件可知,西红柿受到的浮力小于它受到的重力,因此西红柿排开水的重力小于它自身的重力,故C错误;
D、由物体的浮沉条件可知,茄子漂浮在水面,茄子的密度比水的密度小,西红柿沉在水底,西红柿的密度大于水的密度,所以西红柿的密度大于茄子的密度,故D正确。
故选:D。
20.“盐水选种”是我国古代劳动人民挑选种子的一种巧妙方法。小明把三颗体积相同的种子撒入水中。种子静止时如下图所示,下列说法正确的是( )
A.a种子沉底,不受浮力
B.b种子悬浮,密度最小
C.c种子漂浮,密度最小
D.c种子漂浮,所受浮力最大
【答案】C
【解答】解:ABC.根图中的状态,结合浮沉条件知,a下沉,a种子的密度大于水的密度,b悬浮,b种子的密度等于水的密度,c种子漂浮,c种子的密度小于液体的密度,所以a种子的密度最大,c种子的密度最小,故AB错误,C正确;
D.由图知a、b完全浸没,c漂浮,由于三颗体积相同的种子,a、b排开液体的体积相等且较大,c排开液体的体积最小,根据F浮=ρ水gV排可知,c浮力最小,故D错误。
故选:C。
21.放置在水平桌面的两个完全相同的烧杯,分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两实心球(V甲>V乙)分别轻轻放入两杯液体中,静止后的状态如图所示(乙沉底),已知此时甲、乙排开液体的质量相等,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球所受的浮力F浮甲>F浮乙
B.甲、乙两球的质量m甲>m乙
C.甲、乙两球的密度ρ甲<ρ乙
D.AB两烧杯中液体对容器底的压强pA>pB
【答案】C
【解答】解:A、根据阿基米德原理可知:浸在液体中的物体浮力大小等于排开液体所受到的重力,已知甲、乙排开液体的质量相等,则甲排开液体的重力等于乙排开液体的重力,所以甲所受的浮力等于乙受到的浮力,故A错误;
BC、由图可知,甲处于悬浮状态,重力等于浮力;乙处于下沉状态,浮力小于重力;甲所受的浮力等于乙受到的浮力,所以甲所受的重力小于乙所受的重力,根据G=mg知,甲的质量小于乙的质量,同时V甲>V乙;根据ρ,质量小的体积大,其密度肯定小,故B错误,C正确;
D、由于甲所受的浮力等于乙受到的浮力,则:ρ液甲gV排甲=ρ液乙gV排乙,由于甲的体积大于乙的体积,则甲的液体的密度要小于乙的液体的密度;两杯液体深度相同,乙球所在液体的密度大,根据p=ρgh可知,液体对容器底的压强pA<pB,故D错误。
故选:C。
22.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( )
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
【答案】C
【解答】解:A、种子在上浮过程中所处的深度不断减小,由p=ρgh可知,种子受到的液体压强也在不断减小,故A错误;
B、根据物体浮沉条件可知,漂浮的种子受到的浮力大小等于其自身的重力,故B错误;
C、根据物体浮沉条件可知,下沉的种子密度比盐水的密度大,故C正确;
D、由物体的浮沉条件可知,沉底的种子受到的重力大小大于浮力,所以沉底的种子除了受重力和浮力的作用,还受容器底对其的支持力,故D错误。
故选:C。
23.如图所示是我国的战略096型核潜艇(核动力潜水艇),它是坚不可摧的“水下盾牌”,是真正意义上的大国重器。关于核潜艇,下列说法正确的是( )
A.上浮过程中,受到的浮力逐渐变大
B.浸没水中后继续下潜,所受浮力不变
C.下潜过程中,水对潜艇底部的压强不变
D.核潜艇悬浮与漂浮时,受到的浮力相等
【答案】B
【解答】解:A、在上浮过程中,在浮出水面前,核潜艇排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力不变,从开始出水面到完全出水面的过程中,排开水的体积逐渐减小,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力减小,故A错误;
B、浸没水中后继续下潜时,排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力不变,故B正确;
C、核潜艇下潜时,深度增加,根据p=ρgh可知受到海水的压强变大,故C错误;
D、由于悬浮时排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排知悬浮时的浮力大于漂浮时的浮力,故D错误。
故选:B。
24.如图1所示是甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图象,设甲液体的密度为ρ甲,乙液体的密度为ρ乙,把同一木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器中,则( )
A.木块在图Ⅱ中受的浮力较大
B.图Ⅱ中的容器盛的是乙液体
C.甲液体的密度比乙液体密度大
D.容器底部在图Ⅱ、图Ⅲ中受的压强相等
【答案】C
【解答】解:AB、由图II可知,同一木块在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,F浮甲=F浮乙=G,即浮力相等,故A错误;
由图知,V排Ⅱ<V排Ⅲ,且同一木块受到的浮力不变,根据F浮=ρ液gV排可知 ρⅡ>ρⅢ,所以Ⅱ容器中盛的是密度大的甲液体,Ⅲ容器中盛的是密度小的乙液体,故B错误;
C、由图I可知,当甲、乙两液体的深度相同时,甲中的压强大于乙中的压强,由p=ρgh可知:ρ甲>ρ乙,故C正确;
D、由图可知,图在Ⅱ、Ⅲ中液体的深度相同,且ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知图Ⅱ容器底部受到的压强大于在图Ⅲ中受到压强,故D错误。
故选:C。
25.如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列说法正确的是( )
A.下潜过程中,潜水员受到海水的压强不变
B.水平游动时,潜水员受到海水的浮力大于自身的重力
C.下潜过程中,潜水员需对背心进行充气
D.以潜水员携带的气瓶为参照物,水平游动的潜水员处于静止状态
【答案】D
【解答】解:A、海水的密度ρ海水不变,根据p=ρgh可知,在下潜过程中,深度增大,受到的海水的压强变大,故A错误;
B、水平游动时处于悬浮状态,潜水员受到海水的浮力等于自身的重力,故B错误;
C、下潜过程中,潜水员受到的浮力小于中,需要减小浮力,故潜水员需对背心进行放气,故C错误;
D、以潜水员携带的气瓶为参照物,水平游动的潜水员与气瓶之间没有发生位置的变化,所以潜水员处于静止状态,故D正确。
故选:D。
26.潜水艇是通过改变 自身重力 达到上浮和下沉的,潜水艇在下沉过程中,受到的浮力 小于 自身的重力,受到海水的压强 变大 (选填“变大”或“减小”)。
【答案】自身重力;小于;变大。
【解答】解:(1)潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来实现的;
(2)当潜水艇浸没后继续下潜的过程中,浮力不变,重力变大,所以受到的浮力小于自身的重力;
(3)浸没在水中的潜水艇当它逐渐下潜时,深度h变大,排开水的体积不变,
因为p=ρgh,所以潜水艇受到水的压强变大。
故答案为:自身重力;小于;变大。
27.关于物体受到的浮力及其应用,下列说法不正确的是( )
A.图甲所示,加热孔明灯内部空气,内部空气的密度比外部空气的密度小到一定程度,孔明灯就上升
B.图乙所示,山东舰从黄浦江驶入东海后(海水的密度大于河水的密度),山东舰所受浮力的大小不变
C.图丙所示,用盐水选种时,沉入水底的良种所受浮力小于重力,浮在水面的次种所受浮力大于重力
D.图丁所示,压缩空气将悬停在水中的潜水艇水舱里的水排出一部分时,浮力大于重力,潜水艇上浮
【答案】C
【解答】解:A.加热孔明灯内部空气,内部空气的密度比外部空气的密度小到一定程度,使浮力大于自身重力,孔明灯就上升,故A正确;
B.山东舰从黄浦江驶入东海后,依然处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,因此浮力不变,故B正确;
C.沉入水底的良种所受浮力小于重力,浮在水面的次种所受浮力等于重力,故C错误;
D.停在水中的潜水艇,在上浮时,排开液体体积不变,浮力不变,它是靠改变自身重力来达到上浮的,即减小水舱中水的重力,使自重小于浮力,故D正确。
故选:C。
28.2022年5月,我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图)顺利升至9032m高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。小明查阅资料了解到:高度越高大气越稀薄,浮空艇上升过程中艇体体积不变。浮空艇在匀速上升过程中,下列说法正确的是( )
A.所受空气浮力大小逐渐变小
B.所受空气浮力大于自身重力
C.所受浮力大于排开空气重力
D.所受大气的压强会逐渐增大
【答案】A
【解答】解:A、高度越高大气越稀薄,空气密度减小,排开空气的体积不变,由F浮=ρ空气gV可知所受空气浮力大小逐渐变小,故A正确;
B、浮空艇在匀速上升过程中,所受空气浮力等于自身重力,故B错误;
C、由阿基米德原理可知所受浮力等于排开空气重力,故C错误;
D、大气压随高度的增加而减小,所受大气的压强会逐渐减小,故D错误。
故选:A。
29.关于生产生活中运用物体的浮沉条件的说法错误的是( )
A.潜水艇是通过改变自身所受的重力达到上浮和下沉的目的
B.孔明灯通过加热灯罩内的空气,利用热空气密度比空气小实现升空
C.某些鱼类通过改变鳔的大小来实现在水中沉浮
D.同一密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力不同
【答案】D
【解答】解:A、潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮和下沉的,故A正确;
B、孔明灯上升的原因是点燃蜡炬,由于罩内气体的体积膨胀,密度小于灯罩外空气的密度,使得孔明灯受到空气的浮力大于受到的重力,孔明灯就能上升,故B正确;
C、鱼体内的鱼鳔里面是空气,改变体积时不会改变自身质量,但是可以改变自身的体积,改变排水量,从而达到改变浮力的目的,控制自身的沉浮,故C正确;
D、因为简易密度计在液体中漂浮,所以F浮=G,即密度计受到的浮力都等于密度计受到的重力G,则同一密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力大小相等,故D错误。
故选:D。
30.如图所示,半潜运输船是一种专门从事运输大型海上石油钻井平台、预制桥梁构件等超长超重设备的运输工程船。“半潜”是指其进行装载货物前甲板位于水面以上,装载货物时甲板和部分船身潜入水下,利用浮力减轻货物重力的影响。在同一水域,下列说法正确的是( )
A.装载货物时,船底受到水的压强不变
B.卸掉货物后,船受到的浮力会减小
C.船在水中的“倒影”比实际的船要小
D.两艘船不宜近距离并排航行,这是由于两船间水的流速变大,压强变大
【答案】B
【解答】解:A.船体漂浮,浮力等于重力,装载货物时,船因重力变大使得浮力变大,因而排开液体的体积变大而下沉,根据p=ρgh可知,密度不变,深度变大,船底受到水的压强变大,故A错误;
B.船体漂浮,浮力等于重力,卸掉货物后,重力减小,浮力减小,排开液体的体积减小,使得船会上浮,故B正确;
C.船在水中的“倒影”是平面镜成像的结果,根据平面镜成像规律可知,“倒影”与实际的船等大,故C错误;
D.根据流体压强与流速的关系可知,两艘船不宜近距离并排航行,这是由于两船间水的流速变大,压强变小,两艘船在压力差的作用下向中间靠拢,非常危险,故D错误。
故选:B。
31.我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇能从海拔4270m的科考营地以30m/min的平均速度顺利升至9050m的高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。该浮空艇体积约为9000m3,总质量约为2.6t,内部上层装有氦气,中间隔开,下层是空气(海拔4270m处空气的密度为0.80kg/m3,取g=10N/kg,在相同条件下氦气比空气的密度要小得多)。下列有关说法中正确的是( )
A.“极目一号”上升的平均速度为5m/s
B.正在升空的浮空艇所受大气压强逐渐增大
C.浮空艇在营地升空时所受空气浮力大小约为7.2×104N
D.要使悬浮于空中的浮空艇下降到地面,可以排出下层的部分空气
【答案】C
【解答】解:
A、平均速度v=30m/min0.5m/s,故A错误;
B、海拔越高、气压越低,浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越小,故B错误;
C、浮空艇在营地升空时,此处空气的密度为0.80kg/m3,
则浮空艇所受到的浮力约为:F浮=ρ空气gV排=0.80kg/m3×10N/kg×9000m3=7.2×104N,故C正确;
D、要使悬浮于空中的浮空艇下降到地面(即浮空艇在空气中下沉),根据物体的浮沉条件,需要使浮空艇的平均密度大于艇外空气的密度,则最佳办法是排出上层的部分氦气,从而增大浮空艇的平均密度,故D错误。
故选:C。
32.如图所示,甲、乙两个小球用细线连在一起放到盛水的烧杯中,恰好悬浮,甲球的重力大于乙球的重力,细线受到的拉力为0.1N,若把细线剪断,两个球的情况是( )
A.甲、乙都上浮 B.甲、乙都下沉
C.甲上浮,乙下沉 D.甲下沉,乙上浮
【答案】C
【解答】解:图中两球处于静止状态,所以受力平衡,甲受竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力作用,即有F浮甲=G甲+F拉,所以甲球受到浮力大于重力,因此把细线剪断甲球将上浮;乙球受竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及竖直向上的拉力作用,即有F浮乙+F拉=G乙,所以乙球受到的浮力小于重力,因此把细线剪断乙球将下沉。
故选:C。
33.如图所示是水下滑翔机的部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的。关于滑翔机说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力实现浮潜的
B.若想实现下潜,应将油从外油囊向内转移
C.当油从内油囊向外转移时,它受到的浮力变小
D.当油从外油囊向内转移时,它排开液体的重力不变
【答案】B
【解答】解:A、该装置是通过改变排开液体的体积改变浮力大小,从而实现上浮和下潜,故A错误;
B、在重力不变时,将油从外油囊向内转移,排开液体的体积减小,浮力减小,当浮力小于重力时可以实现下潜,故B正确;
C、当油从内油囊向外转移时,排开液体的体积增大,浮力增大,故C错误;
D、当油从外油囊向内转移时,排开液体的体积减小,它排开液体的重力减小,故D错误。
故选:B。
▉题型5 物体叠放导致液面变化问题
【知识点的认识】
在物体叠放的情况下,如果在一个漂浮的物体上再放置另一个物体,总的浮力会发生变化,进而影响排开液体的体积和液面的高度。
34.小刚同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知透明大筒足够深,小筒的高度H=0.4m,底面积S=0.02m2,小筒和秤盘总重力为20N,小筒壁的厚度可忽略不计,假设在整个称量过程中小筒下表面始终与水面平行。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力;
(2)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离;
(3)该“水秤”称量物体的最大重力为多少N?
【答案】(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为20N;
(2)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离为0.1m;
(3)该“水秤”称量物体的最大重力为60N。
【解答】解:(1)当秤盘上不放物体时,小筒漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,此时小筒受到的浮力:F浮=G0=20N;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体积:V排2×10﹣3m3,
由V=Sh可知,小筒浸入水中的深度:h0.1m,即A点距小筒底部的距离为0.1m;
(3)当小筒刚好浸没在水中时,小筒受到的最大浮力:F浮′=ρ水gV排=ρ水gSH=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×0.4m=80N,
根据物体的浮沉条件可知,小筒和称量的物体最大总重力:G总=F浮′=80N;
则物体的最大重力:G物=G总﹣G0=80N﹣20N=60N。
答:(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为20N;
(2)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离为0.1m;
(3)该“水秤”称量物体的最大重力为60N。
▉题型6 冰块熔化问题
【知识点的认识】
当冰块中不含有其他物体时,冰融化前后的质量不变,冰块融化后对水面高度无影响。
冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后液面下降。
35.一块含有5cm3石块的冰块,总质量为55g,将它放在盛有水的圆柱形容器中恰好能完全淹没在水中(如图甲所示),当冰块完全熔化后,石块沉入容器底,容器里的水面下降了0.5cm(如图乙所示),已知容器底面积为10cm2,。则:冰块中冰的体积是 50 cm3,石块的质量是 10 g,石块的密度是 2×103 kg/m3。
【答案】50;10;2×103。
【解答】解:当冰块完全熔化后,容器里的水面下降了0.5cm,则水面下降的体积
,
由题意可知,冰的体积减去冰熔化为水的体积,就是水面下降的体积,所以有
,
则冰熔化为水的体积
①
冰熔化为水,质量不变,即m冰化水=m冰,根据m=ρV可得ρ水V冰化水=ρ冰V冰,
代入数据有
②
解方程②可得:V冰=50cm3;
冰块中冰的质量
,
石块的质量
m石=m总﹣m冰=55g﹣45g=10g,
石块的密度
。
故答案为:50;10;2×103。
▉题型7 浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
【知识点的认识】
(1)轻绳的特点:
①轻绳各处受力相等,且拉力方向沿着绳子;
②轻绳不能伸长;
③用轻绳连接的系统通过轻绳的碰撞、撞击时,系统的机械能有损失;
④轻绳的弹力会发生突变。
(2)轻杆的特点:
①轻杆各处受力相等,其力的方向不一定沿着杆的方向;
②轻杆不能伸长或压缩;
③轻杆受到的弹力的方式有拉力或压力。
(3)轻弹簧的特点:
①轻弹簧各处受力相等,其方向与弹簧形变的方向相反;
②弹力的大小为F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的伸长量或缩短量;
③弹簧的弹力不会发生突变。
36.小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为0.625×103kg/m3
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
【答案】D
【解答】解:A、由图可知,当h=≤6cm时,细杆受到的压力等于物体M的重力,所以物块M的重力为15N,故A正确;
B、由图乙可知,当水深为9cm时,细杆受到的拉力为6N,由相互作用力的关系可知,细杆对物体M向上的支持力为6N,则物块M所受浮力:
F浮=G﹣F支=15N﹣6N=9N,故B正确;
C、物块M的质量:
m1.5kg,
当h′=6cm时,物体M的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度h1=11cm时,物体M受到的浮力等于其重力,然后浮力继续增大,物块M对细杆的拉力变大,当力传感器的示数F拉=9N时,M刚好浸没,此时受到的浮力为:
F浮′=G+F拉=15N+9N=24N,
由F浮=ρgV排可得,物体M的体积:
V=V排2.4×10﹣3m3,
则物块M的密度:
ρM0..625×103kg/m3,故C正确;
D、设物块M的底面积为S,当容器内水的深度h1=11cm时,物体M受到的浮力等于其重力,即F浮″=G=15N,由F浮=ρgV排可得,此时物体M的排开水的体积:
V排″1.5×103m3=1500cm3,
物块M的底面积:S300cm2,
柱形物块M的高度:hM8cm,
物块M刚浸没时,容器内水的深度:
h水=6cm+8cm=14cm=0.14m,
水对容器底的压强:
p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.14m=1400Pa,故D错误。
故选:D。
37.如图所示,将装满水的溢水杯放到水平电子秤上,用一根细线系住物块(不吸水),将其缓慢浸入水中直至完全浸没。整个过程中,细线对物块的拉力 变小 ,水对溢水杯底的压强 不变 ,电子秤示数 不变 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】变小;不变;不变。
【解答】解:物块缓慢浸入水中直至完全浸没时,根据F浮=G排=ρ液gV排可知,V排变大,F浮变大,根据称重法,细线对物块的拉力变小;
溢水杯已经装满水,物块浸入水中,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变;
根据F浮=G排=ρ液gV排可知,物块受到的浮力等于溢出水的重力,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变。
故答案为:变小;不变;不变。
▉题型8 增大、减小浮力的方法
【知识点的认识】
(1)增大浮力的方法主要包括:
①增加液体的密度:例如,在水中加入盐并搅拌,可以增加液体的密度,从而使物体在液体中受到的浮力增大,使沉底的物体浮起来。
②增大物体排开液体的体积:通过将物体设计成空心结构(如舰船等),可以增大物体排开液体的体积,从而增大浮力。
(2)减小浮力的方法主要包括:
①减小液体的密度:向盐水中加入清水可以稀释盐水,从而减小液体的密度,使悬浮在盐水中的物体因密度减小而下沉。
②减小物体排开液体的体积:飞艇降落时,通过放出辅助气囊中的气体,减小飞艇排开空气的体积,从而减小浮力,使飞艇降落。
38.新鲜的水果用盐水浸泡可清洗表面的农药残留物。周末,小梦一家人去果园采摘草莓,回家后将草莓放入装有盐水的容器中进行清洗,当草莓静止时如图所示;向容器中加入盐并搅拌。下列说法正确的是( )
A.草莓排开盐水的体积变大
B.草莓排开盐水所受的重力变大
C.草莓将下沉,所受的浮力变小
D.草莓将上浮,但所受的浮力不变
【答案】B
【解答】解:由图可知,草莓静止时处于悬浮状态,浮力与自身的重力相等,加盐并搅拌后,盐水的密度增大,但排开盐水的体积不变(等于草莓的体积),由F浮=ρ水gV排可知,草莓所受浮力增大,大于草莓的重力,草莓上浮;
根据阿基米德原理可知,草莓排开盐水受到的重力与浮力的大小相等,所以草莓排开盐水受到的重力变大;
综上所述,B正确。
故选:B。
▉题型9 密度计原理
【知识点的认识】
密度计是一种测量物体密度的仪器,其基本原理是利用物体在液体中的浮沉条件。当一个物体在液体中时,如果物体能够漂浮,那么它所受到的浮力等于其重力。密度计的设计利用了这一原理,使其能够在不同的液体中保持漂浮状态。密度计的重量小于相同体积水的重力,因此当它浸入液体中时,会根据液体的密度调整其浮力以达到平衡。
密度计的读数设计为下大上小,这是因为当密度计浸入液体中时,浸入的深度不同,排开的液体体积也不同。
39.如图所示,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计A。他将简易密度计A分别放入盛有甲、乙不同液体的两个烧杯中,静止时两烧杯液面相平,简易密度计A浸入甲、乙液体的深度之比为5:3。下列说法正确的是( )
A.甲、乙液体中密度计受到浮力之比为5:3
B.若甲液体密度为1g/cm3,则乙液体密度为0.6g/cm3
C.密度计底端在甲、乙中所受液体压强之比为1:1
D.甲液体对烧杯底部的压强比乙液体对烧杯底部的压强大
【答案】C
【解答】解:A.同一支密度计置于甲、乙两种液体中都漂浮,由漂浮条件得到:F浮甲=G,F浮乙=G,因为密度计的重力不变,则有F浮甲=F浮乙,即密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,所以甲、乙液体中密度计受到浮力之比为1:1,而不是5:3,故A错误;
B.简易密度计A浸入甲、乙液体的深度之比为5:3,设浸入甲液体的深度为h甲,浸入乙液体的深度为h乙,则h甲:h乙=5:3;因为密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据F浮甲=F浮乙,则有ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙,又因为V排=Sh,所以有ρ甲gSh甲=ρ乙gSh乙,即ρ甲h甲=ρ乙h乙,则乙液体的密度为ρ乙1.7g/cm3,故B错误;
C.根据浮力产生的原因,浮力等于物体上下表面受到的压力差,因为密度计漂浮在液体中,所以密度计底端受到的液体压力等于密度计受到的浮力,因为密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,所以密度计底端受到的液体压力相等,且密度计的底面积S相同,根据p可知,密度计底端在甲、乙中所受液体压强相等,即压强之比为1:1,故C正确;
D.由选项B可知ρ甲h甲=ρ乙h乙,且h甲:h乙=5:3,所以ρ甲:ρ乙=3:5,即ρ甲<ρ乙;静止时两烧杯液面相平,即液体深度h相同,根据液体压强公式p=ρgh,因为ρ甲<ρ乙,h相同,所以p甲<p乙,即甲液体对烧杯底部的压强比乙液体对烧杯底部的压强小,故D错误。
故选:C。
40.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.甲、乙两液体的密度关系为ρ甲>ρ乙
B.甲、乙两液体的质量关系为m甲=m乙
C.密度计受到的浮力关系为F浮甲=F浮乙
D.甲、乙两液体对容器底部的压强关系为p甲=p乙
【答案】C
【解答】解:AC、由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,F浮甲=G,F浮乙=G,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F浮甲=F浮乙,故C正确;密度计漂浮,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在F浮一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,由题图知V排甲>V排乙,所以ρ甲<ρ乙,故A错误;
B、两液体的深度刚好相同,容器相同,则V甲=V乙,因为ρ甲<ρ乙,故甲、乙两液体的质量关系为m甲<m乙,故B错误;
D、因为p=ρgh,两液体深度相同,所以两液体对容器底部的压强:p甲<p乙,底面积相同,根据F=pS可知,两液体对容器底部的压力关系为F甲<F乙,故D错误。
故选:C。
41.如图甲所示,小明利用圆柱形饮料管,一端放入橡皮泥,制成一个密度计。
(1)将密度计放入水中漂浮稳定时,密度计露出水面部分较少,为了使密度计在水中静止时露出的部分更多一些,可以适当 减小 (选填“增大”或“减小”)橡皮泥质量;
(2)将改装后的密度计放在已调平衡的天平上测量质量。测量结果如图乙所示,密度计的质量为 13.4 g。将此密度计放入水中漂浮稳定时,密度计所受的浮力大小为 0.134 N(g取10N/kg);
(3)将密度计放在水中静止时,测出密度计浸入水中的深度为hA。将密度计放入酒精中静止时,测出密度计浸入酒精中的深度为hB,已知水的密度大于酒精的密度,密度计在水和酒精中均未接触容器底,则hB 大于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)hA,酒精密度的表达式为 ρ酒精ρ水 (用hA、hB、ρ水表示);
(4)暑假时小明去游泳,发现有一款防溺水的手环如图丙所示,当遇到溺水或突发情况时此手环可迅速将气体充入气囊。气囊膨胀后体积为15L,总质量为300g。由数据可知气囊完全膨胀后产生的浮力为 150 N;小明设计了如图丁的实验装置来检测相关参数,在触发气囊弹出后,当气囊处于图丁中的位置时,拉力计显示的示数为145N,忽略滑轮与绳及轴的摩擦力。此产品气囊膨胀后的体积存在一定误差,误差范围低于0.3L为合格,则在误差允许的范围内该产品 合格 (选填“合格”或“不合格”)(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
【答案】(1)减小;(2)13.4;0.134;(3)大于;ρ酒精ρ水;(4)150;合格。
【解答】解:(1)根据物体漂浮时浮力等于重力,即F浮=G,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得ρ液gV排=mg。要使密度计在水中露出部分更多,即排开液体体积V排减小,水的密度ρ液不变,g为定值,根据上述公式,应减小密度计的质量m,所以可以适当减小橡皮泥质量。
(2)天平读数时,物体质量等于砝码质量加游码示数,则密度计质量m=m砝+m游=10g+3.4g=13.4g。
密度计放入水中漂浮,可得F浮=mg=0.0134kg×10N/kg=0.134N。
(3)根据漂浮条件,密度计在水和酒精中均漂浮,所以F浮水=F浮酒=G。由F浮=ρ液gV排,设密度计横截面积为S,则ρ水gShA=ρ酒精gShB,因为ρ水>ρ酒精,所以hB>hA。酒精密度表达式为:ρ酒精ρ水。
(4)根据阿基米德原理,当气囊完全浸没在水中,膨胀后产生的浮力F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m3=150N。
由图丁可知,气囊受到重力G、浮力F浮和拉力F拉的作用,且F浮=G+F拉,而G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,F拉=145N,
则此时气囊受到的浮力F浮′=G+F拉=3N+145N=148N。
此时气囊的体积为:V排′0.0148m3=14.8L,与标注体积15L的误差为15L﹣14.8L=0.2L<0.3L,所以该产品合格。
故答案为:(1)减小;(2)13.4;0.134;(3)大于;ρ酒精ρ水;(4)150;合格。
42.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的主要目的是增加配重 降低重心 ,使吸管能竖直漂浮在液面上。
(2)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h,用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液 > ρ水(选填“>”、“<”或“=”),ρ液与ρ水、h及H的关系式是ρ液= 。
(3)小明根据图(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出),结果发现:1.1刻线是在1.2刻线的 上 (选填“上”或“下”)方。
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量。但操作时却出现了图(c)所示的情形,这让他很扫兴,难道实验就此终止了吗?根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的简便尝试: 往烧杯中加油或将烧杯换成细长容器再用密度计实验 。
【答案】(1)降低重心;(2)>;;(3)上;(4)往烧杯中加油或将烧杯换成细长容器再用密度计实验。
【解答】解:(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些金属丝作为配重,这样做目的是为了降低重心,让密度计竖直漂浮在液体中;
(2)由于吸管在(a)、(b)图中均漂浮,
所以F浮=G,
则在水和另一种液体中受到的浮力相等,
由F浮=ρgV排,V排a>V排b,
所以ρ水<ρ液。
设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知,
F浮水=F浮夜,即ρ水gSH=ρ液gSh,
ρ液;
(3)根据(2)可知,将上端刻度与下端刻度进行比较,得到刻度线的两个特点是:上端刻度小、下端刻度大;即1.1刻线是在1.2刻线的上方;
(4)图(c)所示的情形,说明密度计的重力过大,应该使密度计漂浮在液体中,不能沉底,因此不再用这个密度计测量,再向容器中加油或者将容器换成直径细些的,以提高油的深度。
故答案为:(1)降低重心;(2)>;;(3)上;(4)往烧杯中加油或将烧杯换成细长容器再用密度计实验。
▉题型10 潜水艇原理
【知识点的认识】
潜水艇的工作原理是基于阿基米德定律,即浮性定律。
潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
当需要下潜时,向压载水舱中注水,使潜艇的重量大于其排开的水的重量(即浮力),潜艇便开始下潜;
当需要上浮时,则通过高压空气将压载水舱中的水挤出,使潜艇的重量减轻,当潜艇的重量小于其排开的水的重量时,潜艇便开始上浮,直至浮出水面。
43.如图所示是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( )
A.图甲,良种沉底后,浮力消失
B.图乙,巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图丙,艇里充的氦气的密度大于空气的密度
D.图丁,气球上浮时的浮力小于重力
【答案】B
【解答】解:
A.良种沉底后,上下表面都受到液体的压强,故有压力差,因而浮力不会消失,故A错误;
浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水密度和排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力不变,故A错误;
B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确;
CD.氦气的密度小于空气,因而充入后可以浮力大于重力,才能够上浮,故CD错误。
故选:B。
44.“时代到处是惊涛骇浪,你埋下头,甘心做沉默的砥柱;一穷二白的年代,你挺起胸,成为国家最大的财富。三十载赫赫而无名,花甲年不弃使命。你的人生,正如深海中的潜艇,无声,但有无穷的力量。”这是中国中央电视台《感动中国2013年度人物》黄旭华的颁奖词,也子深受鼓舞,制作了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
【解答】解:
①当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的,故①正确;
②潜水艇模型沉底时,它受到的浮力小于自身重力,故②错误;
③向试管内吹气,水会被压出试管,浮力不变,重力变小,模型会上浮,故③错误;
④向试管外吸气,水会被压入试管中,浮力不变,重力变大,模型会下沉,故④错误。
故选:C。
▉题型11 轮船原理
【知识点的认识】
(1)轮船工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
(2)排水量:轮船满载时排开水的质量。轮船受到的浮力F浮=G;轮船和货物共重G=mg。
45.2024年5月23日,东部战区“联合利剑﹣2024A”演习中,055型万吨级驱逐舰“延安号”参与(如右图),该舰满载时,排水量约12500吨,吃水深度7米,下列说法正确的是( )
A.排水量指的是舰船满载时排开水的重力
B.“延安号”漂浮在海面上,所受重力小于浮力
C.“延安号”漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.“延安号”不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越大
【答案】C
【解答】解:A、排水量指的是舰船满载时排开水的质量,故A错误;
B、“延安号”漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,所受重力等于浮力,故B错误;
C、“延安号”漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上,故C正确;
D、“延安号”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,故D错误。
故选:C。
46.轮船是采用 空心 的办法来增大排开液体体积的,从而增大可利用的 浮力 ,轮船的大小通常用 排水量 来表示,它是指轮船装满货物时排开水的 质量 。
【答案】空心;浮力;排水量;质量。
【解答】解:(1)轮船能漂浮在水面上就是采用空心的方法,可以使排开水的体积增大,从而增大可利用的浮力,使密度大于水的钢铁能漂浮在水面上。
(2)“轮船的大小”通常用术语排水量表示,它是指轮船装满货物时排开水的质量。
故答案为:空心;浮力;排水量;质量。
47.长江航道上的“东方之星”客轮不幸于去年6月1日在我省监利附近发生翻沉惨剧,产生悲剧的原因可能与当时突遇强烈的龙卷风有关,再次为交通安全敲响警钟。下列说法正确的是( )
A.轮船漂浮在水面是利用将钢板做成空心,能排开更多的水,使浮力大于重力
B.客轮减速航行时,浮力小于重力
C.潜水员匀速下潜时,受到的水的压强不变
D.龙卷风中心的压强小于龙卷风外围的压强
【答案】D
【解答】解:A、轮船是用密度大于水的钢铁制成的,把它做成空心的,能排开更多的水,增大可利用的浮力,它就会漂浮在水面上,这时船受到的浮力等于自身的重力;A错误;
B、客轮漂浮在水面上,这时船受到的浮力等于自身的重力;减速航行时,浮力不变;B错误;
C、液体压强的特点:液体压强随深度的增加而增加;潜水员匀速下潜时,深度增加,受到的水的压强增大;C错误;
D、龙卷风内部空气流速远大于外部空气流速,所以龙卷风内部的压强远小于外部压强。D正确;
故选:D。
▉题型12 气球和飞艇原理
【知识点的认识】
气球是通过改变内部气体的体积来调节浮力与重力的关系,从而实现上升或下降。当给气球充气时,气球体积增大,当自身所排开空气的重力大于本身的重力时,气球上浮;反之,当放气时,气球体积减小,浮力减小,气球下降。
48.如图列举的物体中,利用空气浮力升空的是( )
A.无人机
B.飞机
C.火箭
D.热气球
【答案】D
【解答】解:A、无人机当电机带动旋翼转动,对空气施加向下的作用力,根据物体间力的作用是相互的,空气对它施加向上的反作用力,故A错误;
B、飞机是利用机翼上下方空气的流速不同获得向上的压力差,产生的升力升空的,故B错误;
C、火箭利用喷出的燃气的反作用力升空的,故C错误;
D、升空的热气球里所充热空气的密度小于空气的密度,气球受浮力作用而上升,故D正确;
故选:D。
49.下列关于浮力利用的说法正确的是( )
A.气球在空中上浮,是因为气球里所充气体的密度小于空气的密度
B.宇航员能“行走”太空,是因为宇航员受到了浮力的作用
C.一艘轮船从大海驶入长江的过程中,轮船受到的浮力逐渐减小
D.悬浮在水中的潜水艇,若水舱中的水位在上升,则潜水艇一定上浮
【答案】A
【解答】解:A、气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气球里气体的密度小于空气的密度时,浮力大于重力,才可以升空,故A正确;
B、宇航员能“行走”太空,是因为他处于失重状态,不是因为受到浮力,故B错误;
C、因为轮船漂浮,所以F浮=G,
所以轮船受到河水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,重力不变,浮力也不变,故C错误;
D、原来潜水艇悬浮,浮力等于重力,若水舱中水位在上升,则重力应大于浮力,则潜水艇下沉,故D错误。
故选:A。
50.取一个稍大的薄塑料袋,袋口用很细的铜丝框成一个圆口,开口朝下,用电吹风向袋内吹热空气,放手后,塑料袋便缓缓升起。原因是袋内热空气的密度比袋外空气的密度 小 ,使塑料袋受到的浮力比自身的重力大。塑料袋升空的原理在生活中有很多应用,请举出一个实例: 热气球 。
【答案】小;热气球。
【解答】解:塑料袋内的气体被加热,体积膨胀,密度减小,小于袋子外空气的密度,同时排出袋子中原有空气,使自身重力变小,使袋子受到空气的浮力大于袋子自重,袋子上升;应用是热气球(或 孔明灯 节日气球 飞艇等)。
故答案为:小;热气球。
51.如图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A.翟志刚“行走”太空
B.李宁点燃奥运圣火炬
C.热气球冉冉升空
D.飞机翱翔蓝天
【答案】C
【解答】解:主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,
翟志刚“行走”太空是因为太空是真空,
李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,
飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系。
故选:C。
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第8章第3节 浮与沉
题型1 密度大小与浮沉的关系
题型2 物体浮沉条件
题型3 利用物体的浮沉条件求浮力的大小
题型4 利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
题型5 物体叠放导致液面变化问题
题型6 冰块熔化问题
题型7 浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
题型8 增大、减小浮力的方法
题型9 密度计原理
题型10 潜水艇原理
题型11 轮船原理
题型12 气球和飞艇原理
▉题型1 密度大小与浮沉的关系
【知识点的认识】
密度与物质的浮沉有着密切的关系。当一块物质的密度大于周围介质(如液体或气体)的密度时,它会下沉;当一块物质的密度小于周围介质的密度时,它会浮起。这是由于密度差异造成的。
1.小华同学在家帮忙做家务时,将土豆和茄子放在水池里清洗,茄子浮在水面而土豆沉底,如图所示。关于上述情景,下列说法中正确的是( )
A.茄子的密度一定小于土豆的密度
B.茄子的密度可能等于土豆的密度
C.水堵头没有受到水的压力
D.水堵头受到水的浮力
2.2025年春节档电影《哪吒之魔童闹海》制作精良,如当敖丙在深海中流泪时,眼泪是向上流的,而不是顺着脸颊向下流。制作人设计这一现象的原因是( )
A.眼泪体积较小,重力较小
B.眼泪的密度小于海水的密度
C.眼泪受到的浮力小于其重力
D.眼泪受到的液体压强较大
3.小明跟随爸爸在水塘边散步,小明发现“石头扔到水中会沉底,木头扔到水中确是漂在水面上”,小明认为物体在水中所受的浮力与物体的密度有关?小明的想法是否正确?请你帮他设计一个可操作的实验方案进行验证。
▉题型2 物体浮沉条件
【知识点的认识】
物体浮沉条件:
(1)当物体的密度小于液体的密度时,物体所受的浮力大于重力,因此物体会上浮。
(2)当物体的密度等于液体的密度时,物体所受的浮力等于重力,物体将保持悬浮状态。
(3)当物体的密度大于液体的密度时,物体所受的浮力小于重力,因此物体将下沉。
4.一艘轮船从东海驶入长江后,它所受到的浮力( )
A.变小 B.不变 C.变大 D.不能确定
5.小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
6.小亮发现妈妈刚买的红萝卜在清洗的时候会沉入水中,在家里放置一段时间后,萝卜会变“糠”,但是看上去和新买时没什么两样,再次放入水中后,会漂起来,下列说法中错误的是( )
A.萝卜变“糠”后与刚买时相比,密度变小
B.萝卜变“糠”后,其质量变小了
C.萝卜变“糠”后在水中受到的压强比变“糠”前在水中受到的压强小
D.萝卜两次在水中所受的浮力大小不同,变“糠”后比变“糠”前大
7.如图,一个小球静止于烧杯中的水面上,请画出小球所受的力的示意图。
8.小明利用饮料瓶完成了以下四个小实验。
(1)如图甲,将两个空矿泉水瓶放置在两根光滑的木棍上,然后向矿泉水瓶中间迅速吹气,两矿泉水瓶会 (选填“分开”或“靠近”),说明流体的流速越大,压强越 。
(2)图乙可提出的一个物理问题是压力作用效果与 是否有关;
(3)如图丙,用力将一个空饮料瓶逐渐压入水中,所用的力越来越大,说明浮力的大小与排开液体的 有关;
(4)如图丁,小明制作的浮沉子,挤压外瓶,此时外瓶中气体压强 (选填“增大”“不变”或“减小”),浮沉子将会 (选填“上浮”或“下沉”)。
9.“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲,展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下:
(一)设计“浮力秤”
(1)绘制设计图
①浮力秤的制作原理:物体漂浮在液面上时,浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力;
②设计浮力秤的装置图,如图﹣1所示。
(2)制作“浮力秤”
小组同学按照设计图进行组装:选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的小秤盘。如图﹣1所示,将小筒放在水中,就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是: 。
(3)标记刻度
①将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为 g;
②在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小简外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;
③在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;
④作好标记的小筒外侧,如图﹣2所示,a、b、c三个位置正确的是 (选填“A”或“B”);
⑤用刻度尺测量发现ab=bc,说明该秤的刻度会是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分,就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是 g。
(二)“浮力秤”的改进
(4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量:如图﹣3所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置小于分度值,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,小组同学提出的以下改进措施中可行的是 。
A.用直径更大的大筒
B.用直径更小的小筒
C.增大小筒中细沙的质量
D.大筒中换用密度更大的液体
10.甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度不同的液体,将同一个小球先后放入杯中,当小球在液体中静止时如图所示。则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液体的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排开液体的质量等于在乙杯中排开液体的质量
11.物理兴趣小组的同学对如图所示的现象进行讨论,下列说法不正确的是( )
A.图甲,三峡五级船闸,利用连通器的原理工作
B.图乙,用吹风机对模型吹风,模型向上升起,利用了流体压强与流速的关系
C.图丙,从三个小孔流出的水喷射的距离不相等,说明液体的压强与液体的深度有关
D.图丁,无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
▉题型3 利用物体的浮沉条件求浮力的大小
【知识点的认识】
漂浮、悬浮时,浮力等于物体自身的重力或排开水的重力,F=mg=ρVg。
沉浮时,浮力等于物体的体积乘以水的密度F浮=ρ液gV物
12.将重为5牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出2牛的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于 3 牛 B.一定等于 5 牛
C.可能等于 2 牛 D.可能等于 3 牛
13.游泳时戴游泳圈是防止溺水的有效方法,八年级的游泳爱好者小伟在爸爸的陪伴下戴游泳圈静静地漂浮在泳池的水面上,如图所示。根据图片信息,请你估测小伟和游泳圈所受的浮力约为( )
A.5N B.50N C.500N D.5000N
14.两个相同柱形容器置于水平地面上,两容器中分别盛有体积相等的不同液体甲、乙。将两个质量相等的物块A、B放入液体中,物块静止时漂浮,如图所示。下列判断正确的是( )
①液体的密度ρ甲>ρ乙
②物块A、B排开液体的质量m甲<m乙
③甲、乙液体对容器底部的压强p甲>p乙
④两容器对地面的压强相等
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
15.如图所示,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲,向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲 F乙(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若鸡蛋的质量为50g,则鸡蛋在乙杯盐水中所受到的浮力为 N,往乙杯盐水中再加一些盐,鸡蛋静止后所受的浮力 。(选填“变大”、“变小”、“不变”)
16.如图所示,小球重5N,漂浮在水面上,画出小球所受重力和浮力的示意图。
。
17.质量相等的甲、乙两个物体,密度之比为2:3。现将甲、乙两物体分别放入A、B两种不同的液体中,甲漂浮在A液面上,乙悬浮在B液体中,则甲、乙两物体所受浮力之比为( )
A.2:3 B.1:1 C.3:2 D.1:2
18.小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝,然后将它分别置于密度为ρ甲、ρ乙的两杯液体中,静止时的状态如图所示,物体所受浮力分别为F甲、F乙。下列说法正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙 C.F甲>F乙 D.F甲<F乙
▉题型4 利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
【知识点的认识】
(1)根据阿基米德原理比较浮力大小
(2)根据物体沉浮状态比较浮力大小
当ρ液和V排都不相同时,就需要我们转换思路,利用沉浮状态的特点进行分析比较,尤其注意利用特殊状态中F浮与G物的大小关系进行分析。
19.“我劳动,我快乐。”小明放学帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面,西红柿沉在盆底。他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子受到的浮力大于西红柿受到的浮力
C.西红柿排开水的重力等于自身的重力
D.西红柿的密度大于茄子的密度
20.“盐水选种”是我国古代劳动人民挑选种子的一种巧妙方法。小明把三颗体积相同的种子撒入水中。种子静止时如下图所示,下列说法正确的是( )
A.a种子沉底,不受浮力
B.b种子悬浮,密度最小
C.c种子漂浮,密度最小
D.c种子漂浮,所受浮力最大
21.放置在水平桌面的两个完全相同的烧杯,分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两实心球(V甲>V乙)分别轻轻放入两杯液体中,静止后的状态如图所示(乙沉底),已知此时甲、乙排开液体的质量相等,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球所受的浮力F浮甲>F浮乙
B.甲、乙两球的质量m甲>m乙
C.甲、乙两球的密度ρ甲<ρ乙
D.AB两烧杯中液体对容器底的压强pA>pB
22.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( )
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
23.如图所示是我国的战略096型核潜艇(核动力潜水艇),它是坚不可摧的“水下盾牌”,是真正意义上的大国重器。关于核潜艇,下列说法正确的是( )
A.上浮过程中,受到的浮力逐渐变大
B.浸没水中后继续下潜,所受浮力不变
C.下潜过程中,水对潜艇底部的压强不变
D.核潜艇悬浮与漂浮时,受到的浮力相等
24.如图1所示是甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图象,设甲液体的密度为ρ甲,乙液体的密度为ρ乙,把同一木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器中,则( )
A.木块在图Ⅱ中受的浮力较大
B.图Ⅱ中的容器盛的是乙液体
C.甲液体的密度比乙液体密度大
D.容器底部在图Ⅱ、图Ⅲ中受的压强相等
25.如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列说法正确的是( )
A.下潜过程中,潜水员受到海水的压强不变
B.水平游动时,潜水员受到海水的浮力大于自身的重力
C.下潜过程中,潜水员需对背心进行充气
D.以潜水员携带的气瓶为参照物,水平游动的潜水员处于静止状态
26.潜水艇是通过改变 自身重力 达到上浮和下沉的,潜水艇在下沉过程中,受到的浮力 小于 自身的重力,受到海水的压强 变大 (选填“变大”或“减小”)。
27.关于物体受到的浮力及其应用,下列说法不正确的是( )
A.图甲所示,加热孔明灯内部空气,内部空气的密度比外部空气的密度小到一定程度,孔明灯就上升
B.图乙所示,山东舰从黄浦江驶入东海后(海水的密度大于河水的密度),山东舰所受浮力的大小不变
C.图丙所示,用盐水选种时,沉入水底的良种所受浮力小于重力,浮在水面的次种所受浮力大于重力
D.图丁所示,压缩空气将悬停在水中的潜水艇水舱里的水排出一部分时,浮力大于重力,潜水艇上浮
28.2022年5月,我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图)顺利升至9032m高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。小明查阅资料了解到:高度越高大气越稀薄,浮空艇上升过程中艇体体积不变。浮空艇在匀速上升过程中,下列说法正确的是( )
A.所受空气浮力大小逐渐变小
B.所受空气浮力大于自身重力
C.所受浮力大于排开空气重力
D.所受大气的压强会逐渐增大
29.关于生产生活中运用物体的浮沉条件的说法错误的是( )
A.潜水艇是通过改变自身所受的重力达到上浮和下沉的目的
B.孔明灯通过加热灯罩内的空气,利用热空气密度比空气小实现升空
C.某些鱼类通过改变鳔的大小来实现在水中沉浮
D.同一密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力不同
30.如图所示,半潜运输船是一种专门从事运输大型海上石油钻井平台、预制桥梁构件等超长超重设备的运输工程船。“半潜”是指其进行装载货物前甲板位于水面以上,装载货物时甲板和部分船身潜入水下,利用浮力减轻货物重力的影响。在同一水域,下列说法正确的是( )
A.装载货物时,船底受到水的压强不变
B.卸掉货物后,船受到的浮力会减小
C.船在水中的“倒影”比实际的船要小
D.两艘船不宜近距离并排航行,这是由于两船间水的流速变大,压强变大
31.我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇能从海拔4270m的科考营地以30m/min的平均速度顺利升至9050m的高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。该浮空艇体积约为9000m3,总质量约为2.6t,内部上层装有氦气,中间隔开,下层是空气(海拔4270m处空气的密度为0.80kg/m3,取g=10N/kg,在相同条件下氦气比空气的密度要小得多)。下列有关说法中正确的是( )
A.“极目一号”上升的平均速度为5m/s
B.正在升空的浮空艇所受大气压强逐渐增大
C.浮空艇在营地升空时所受空气浮力大小约为7.2×104N
D.要使悬浮于空中的浮空艇下降到地面,可以排出下层的部分空气
32.如图所示,甲、乙两个小球用细线连在一起放到盛水的烧杯中,恰好悬浮,甲球的重力大于乙球的重力,细线受到的拉力为0.1N,若把细线剪断,两个球的情况是( )
A.甲、乙都上浮 B.甲、乙都下沉
C.甲上浮,乙下沉 D.甲下沉,乙上浮
33.如图所示是水下滑翔机的部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的。关于滑翔机说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力实现浮潜的
B.若想实现下潜,应将油从外油囊向内转移
C.当油从内油囊向外转移时,它受到的浮力变小
D.当油从外油囊向内转移时,它排开液体的重力不变
▉题型5 物体叠放导致液面变化问题
【知识点的认识】
在物体叠放的情况下,如果在一个漂浮的物体上再放置另一个物体,总的浮力会发生变化,进而影响排开液体的体积和液面的高度。
34.小刚同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知透明大筒足够深,小筒的高度H=0.4m,底面积S=0.02m2,小筒和秤盘总重力为20N,小筒壁的厚度可忽略不计,假设在整个称量过程中小筒下表面始终与水面平行。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力;
(2)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离;
(3)该“水秤”称量物体的最大重力为多少N?
▉题型6 冰块熔化问题
【知识点的认识】
当冰块中不含有其他物体时,冰融化前后的质量不变,冰块融化后对水面高度无影响。
冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后液面下降。
35.一块含有5cm3石块的冰块,总质量为55g,将它放在盛有水的圆柱形容器中恰好能完全淹没在水中(如图甲所示),当冰块完全熔化后,石块沉入容器底,容器里的水面下降了0.5cm(如图乙所示),已知容器底面积为10cm2,。则:冰块中冰的体积是 cm3,石块的质量是 g,石块的密度是
kg/m3。
▉题型7 浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
【知识点的认识】
(1)轻绳的特点:
①轻绳各处受力相等,且拉力方向沿着绳子;
②轻绳不能伸长;
③用轻绳连接的系统通过轻绳的碰撞、撞击时,系统的机械能有损失;
④轻绳的弹力会发生突变。
(2)轻杆的特点:
①轻杆各处受力相等,其力的方向不一定沿着杆的方向;
②轻杆不能伸长或压缩;
③轻杆受到的弹力的方式有拉力或压力。
(3)轻弹簧的特点:
①轻弹簧各处受力相等,其方向与弹簧形变的方向相反;
②弹力的大小为F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的伸长量或缩短量;
③弹簧的弹力不会发生突变。
36.小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为0.625×103kg/m3
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
37.如图所示,将装满水的溢水杯放到水平电子秤上,用一根细线系住物块(不吸水),将其缓慢浸入水中直至完全浸没。整个过程中,细线对物块的拉力 ,水对溢水杯底的压强 ,电子秤示数 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
▉题型8 增大、减小浮力的方法
【知识点的认识】
(1)增大浮力的方法主要包括:
①增加液体的密度:例如,在水中加入盐并搅拌,可以增加液体的密度,从而使物体在液体中受到的浮力增大,使沉底的物体浮起来。
②增大物体排开液体的体积:通过将物体设计成空心结构(如舰船等),可以增大物体排开液体的体积,从而增大浮力。
(2)减小浮力的方法主要包括:
①减小液体的密度:向盐水中加入清水可以稀释盐水,从而减小液体的密度,使悬浮在盐水中的物体因密度减小而下沉。
②减小物体排开液体的体积:飞艇降落时,通过放出辅助气囊中的气体,减小飞艇排开空气的体积,从而减小浮力,使飞艇降落。
38.新鲜的水果用盐水浸泡可清洗表面的农药残留物。周末,小梦一家人去果园采摘草莓,回家后将草莓放入装有盐水的容器中进行清洗,当草莓静止时如图所示;向容器中加入盐并搅拌。下列说法正确的是( )
A.草莓排开盐水的体积变大
B.草莓排开盐水所受的重力变大
C.草莓将下沉,所受的浮力变小
D.草莓将上浮,但所受的浮力不变
▉题型9 密度计原理
【知识点的认识】
密度计是一种测量物体密度的仪器,其基本原理是利用物体在液体中的浮沉条件。当一个物体在液体中时,如果物体能够漂浮,那么它所受到的浮力等于其重力。密度计的设计利用了这一原理,使其能够在不同的液体中保持漂浮状态。密度计的重量小于相同体积水的重力,因此当它浸入液体中时,会根据液体的密度调整其浮力以达到平衡。
密度计的读数设计为下大上小,这是因为当密度计浸入液体中时,浸入的深度不同,排开的液体体积也不同。
39.如图所示,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计A。他将简易密度计A分别放入盛有甲、乙不同液体的两个烧杯中,静止时两烧杯液面相平,简易密度计A浸入甲、乙液体的深度之比为5:3。下列说法正确的是( )
A.甲、乙液体中密度计受到浮力之比为5:3
B.若甲液体密度为1g/cm3,则乙液体密度为0.6g/cm3
C.密度计底端在甲、乙中所受液体压强之比为1:1
D.甲液体对烧杯底部的压强比乙液体对烧杯底部的压强大
40.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.甲、乙两液体的密度关系为ρ甲>ρ乙
B.甲、乙两液体的质量关系为m甲=m乙
C.密度计受到的浮力关系为F浮甲=F浮乙
D.甲、乙两液体对容器底部的压强关系为p甲=p乙
41.如图甲所示,小明利用圆柱形饮料管,一端放入橡皮泥,制成一个密度计。
(1)将密度计放入水中漂浮稳定时,密度计露出水面部分较少,为了使密度计在水中静止时露出的部分更多一些,可以适当 (选填“增大”或“减小”)橡皮泥质量;
(2)将改装后的密度计放在已调平衡的天平上测量质量。测量结果如图乙所示,密度计的质量为 g。将此密度计放入水中漂浮稳定时,密度计所受的浮力大小为
N(g取10N/kg);
(3)将密度计放在水中静止时,测出密度计浸入水中的深度为hA。将密度计放入酒精中静止时,测出密度计浸入酒精中的深度为hB,已知水的密度大于酒精的密度,密度计在水和酒精中均未接触容器底,则hB (选填“大于”、“小于”或“等于”)hA,酒精密度的表达式为 (用hA、hB、ρ水表示);
(4)暑假时小明去游泳,发现有一款防溺水的手环如图丙所示,当遇到溺水或突发情况时此手环可迅速将气体充入气囊。气囊膨胀后体积为15L,总质量为300g。由数据可知气囊完全膨胀后产生的浮力为 N;小明设计了如图丁的实验装置来检测相关参数,在触发气囊弹出后,当气囊处于图丁中的位置时,拉力计显示的示数为145N,忽略滑轮与绳及轴的摩擦力。此产品气囊膨胀后的体积存在一定误差,误差范围低于0.3L为合格,则在误差允许的范围内该产品 (选填“合格”或“不合格”)(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
42.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的主要目的是增加配重 ,使吸管能竖直漂浮在液面上。
(2)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h,用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液
ρ水(选填“>”、“<”或“=”),ρ液与ρ水、h及H的关系式是ρ液= 。
(3)小明根据图(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出),结果发现:1.1刻线是在1.2刻线的 (选填“上”或“下”)方。
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量。但操作时却出现了图(c)所示的情形,这让他很扫兴,难道实验就此终止了吗?根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的简便尝试: 。
▉题型10 潜水艇原理
【知识点的认识】
潜水艇的工作原理是基于阿基米德定律,即浮性定律。
潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
当需要下潜时,向压载水舱中注水,使潜艇的重量大于其排开的水的重量(即浮力),潜艇便开始下潜;
当需要上浮时,则通过高压空气将压载水舱中的水挤出,使潜艇的重量减轻,当潜艇的重量小于其排开的水的重量时,潜艇便开始上浮,直至浮出水面。
43.如图所示是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( )
A.图甲,良种沉底后,浮力消失
B.图乙,巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图丙,艇里充的氦气的密度大于空气的密度
D.图丁,气球上浮时的浮力小于重力
44.“时代到处是惊涛骇浪,你埋下头,甘心做沉默的砥柱;一穷二白的年代,你挺起胸,成为国家最大的财富。三十载赫赫而无名,花甲年不弃使命。你的人生,正如深海中的潜艇,无声,但有无穷的力量。”这是中国中央电视台《感动中国2013年度人物》黄旭华的颁奖词,也子深受鼓舞,制作了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
▉题型11 轮船原理
【知识点的认识】
(1)轮船工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
(2)排水量:轮船满载时排开水的质量。轮船受到的浮力F浮=G;轮船和货物共重G=mg。
45.2024年5月23日,东部战区“联合利剑﹣2024A”演习中,055型万吨级驱逐舰“延安号”参与(如右图),该舰满载时,排水量约12500吨,吃水深度7米,下列说法正确的是( )
A.排水量指的是舰船满载时排开水的重力
B.“延安号”漂浮在海面上,所受重力小于浮力
C.“延安号”漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.“延安号”不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越大
46.轮船是采用 的办法来增大排开液体体积的,从而增大可利用的 ,轮船的大小通常用 来表示,它是指轮船装满货物时排开水的 。
47.长江航道上的“东方之星”客轮不幸于去年6月1日在我省监利附近发生翻沉惨剧,产生悲剧的原因可能与当时突遇强烈的龙卷风有关,再次为交通安全敲响警钟。下列说法正确的是( )
A.轮船漂浮在水面是利用将钢板做成空心,能排开更多的水,使浮力大于重力
B.客轮减速航行时,浮力小于重力
C.潜水员匀速下潜时,受到的水的压强不变
D.龙卷风中心的压强小于龙卷风外围的压强
▉题型12 气球和飞艇原理
【知识点的认识】
气球是通过改变内部气体的体积来调节浮力与重力的关系,从而实现上升或下降。当给气球充气时,气球体积增大,当自身所排开空气的重力大于本身的重力时,气球上浮;反之,当放气时,气球体积减小,浮力减小,气球下降。
48.如图列举的物体中,利用空气浮力升空的是( )
A.无人机
B.飞机
C.火箭
D.热气球
49.下列关于浮力利用的说法正确的是( )
A.气球在空中上浮,是因为气球里所充气体的密度小于空气的密度
B.宇航员能“行走”太空,是因为宇航员受到了浮力的作用
C.一艘轮船从大海驶入长江的过程中,轮船受到的浮力逐渐减小
D.悬浮在水中的潜水艇,若水舱中的水位在上升,则潜水艇一定上浮
50.取一个稍大的薄塑料袋,袋口用很细的铜丝框成一个圆口,开口朝下,用电吹风向袋内吹热空气,放手后,塑料袋便缓缓升起。原因是袋内热空气的密度比袋外空气的密度 ,使塑料袋受到的浮力比自身的重力大。塑料袋升空的原理在生活中有很多应用,请举出一个实例: 。
51.如图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A.翟志刚“行走”太空
B.李宁点燃奥运圣火炬
C.热气球冉冉升空
D.飞机翱翔蓝天
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