内容正文:
物理匠心·苏科版八年级物理下
《第九章压强和浮力第五节物体的浮与沉》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.通过实验探究,掌握物体上浮、下沉、悬浮、漂浮、沉底五种浮沉状态的受力条件和密度判定规律;熟记浮沉相关物理公式,规范掌握F
浮
、G
物
、V
排
、
ρ
液
、
ρ
物
等物理量下标书写格式。
2.通过分组实验探究物体浮沉的影响因素,学会对比分析受力情况与物体运动状态的关系,掌握利用浮沉条件解释生活中浮沉现象的解题思路。
3.感受物理知识与生活、科技的紧密联系,了解轮船、潜水艇、密度计等设备的工作原理,培养科学探究和学以致用的物理思维。
4.熟练区分漂浮与悬浮的异同,掌握浮沉条件的常规计算题、辨析题解题方法,规避易错考点。
)
二.思维导图
(
)
三.知识清单
(
1.浸在液体中的物体,其浮沉取决于它所受到的______力和______力的大小关系。
2.当浮力______重力时,物体上浮;当浮力______重力时,物体下沉;当浮力______重力时,物体处于悬浮或漂浮状态。(均选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)
3.物体浸没在液体中时:
(1)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体上浮,最终漂浮;
(2)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体悬浮;
(3)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体下沉,最终沉底。(均选填
“
>
”“
<
”
或
“
=
”
)
4.物体漂浮在液面上时,浮力______重力,且物体的密度______液体的密度(选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)。
5.
物体沉底时,受到______个力的作用,分别是______、和,此时浮力______重力(选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)。
6.轮船:采用
“
______
”
的方法增大排开液体的体积,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。轮船漂浮时,浮力______重力。
7.排水量:指轮船满载货物时排开水的______,单位通常为吨(t)。轮船从河里驶入海里,受到的浮力______,排开海水的体积______(选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
8.潜水艇:通过改变自身的______来实现上浮和下沉。潜水艇浸没在水中时,排开液体的体积______,受到的浮力______(选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
9.气球和飞艇:利用空气的______升空,气囊内充入密度______空气密度的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力大于重力而上升。
)
(
10.密度计:是测量液体______的仪器,工作原理是物体的______条件。密度计在不同液体中均处于______状态,受到的浮力______自身重力;液体密度越大,密度计浸入液体的深度越______(选填
“
深
”
或
“
浅
”
)。
11.同一物体漂浮在不同液体中,受到的浮力大小______(选填
“
相等
”
或
“
不相等
”
),因为浮力始终______物体的重力。
12.把鸡蛋放入清水中会下沉,向水中加盐并搅拌后,鸡蛋会上浮,这是通过增大______来增大浮力的;把橡皮泥捏成空心的船形,它能漂浮在水面上,这是通过增大______来增大浮力的。
13.当物体悬浮或漂浮时,根据阿基米德原理和受力平衡,可推出公式:F
浮
=G
物
=G
排
,即
ρ
液
gV
排
=
ρ
物
gV
物
,漂浮时V
排
___V
物
,悬浮时V
排
___V
物
(选填
“
>
”“
<
”
或
“
=
”
)。
【答案】1.浮;重 2.大于;小于;等于 3.>;=;< 4.等于;小于 5.三;重力;浮力;支持力;小于 6.空心;等于 7.质量;不变;变小 8.重力;不变;不变 9.浮力;小于
10.密度;漂浮;漂浮;等于;浅 11.相等;等于 12.液体密度;排开液体的体积13.<;=
)
A卷·基础过关
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共24分)
1.在湖底的鱼吐出一个气泡,气泡在上升的过程中,所受的浮力变化是( )
A. 变小 B. 不变 C. 变大 D. 条件不足,无法确定
【答案】C;
【解析】气泡在水中上升时,ρ水不变,所处的深度变小、受到水的压强变小,使得气泡的体积变大.因为V排=V气泡变大,所以由F浮=ρ水V排g可得:气泡受到的浮力变大. 故选C.
2.如图所示,一船在某水域作业时,将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水.第一次放,因水太深,铁箱没触碰到水底,此时船的吃水线在A处.换个地方第二次再放,铁箱才接触到水底.下列说法正确的是( )
A. 铁箱在船上时,船的吃水线在A处下方
B. 铁箱接触到水底时,船的吃水线仍在A处
C. 铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下
D. 铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之上
【答案】C;
【解析】若物体放在船上,把船和铁箱看做一个整体.其总重为船重+铁箱重…①; 当铁箱悬入水中时,其总重为船重+铁箱重-铁箱所受浮力…②; 由此可见①>② ;铁箱在船上和水中时,整体受到的浮力相同,排开水的总体积相同,所以总A情况船的吃水线最深,应该在A的上方.故选项A错误; 第一次,铁箱没触碰到水底,此时船受到铁箱向下的拉力作用(等于铁箱的重力减浮力),吃水线在A处; 第二次,铁箱接触到了水底,由于受到支持力的作用,此时铁箱对船的拉力减小,所以船的吃水深度减小,船向上浮,船的吃水线在A处之下. 所以A、B、D说法错误,C说法正确. 故选C.
3. 在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A. 水对石头的压强比对木头的小 B. 木头受到的浮力大于它自身的重力
C. 鱼受到的浮力等于它排开水的重力 D. 石头受到的浮力等于它自身的重力
【答案】C
【解析】A.液体的压强与液体密度和深度有关,同一液体深度越深其压强越大,故水对石头的压强比对木头的大,错误;B.物体漂浮时,处于平衡状态,此时浮力大小等于其自身重力,错误;C.鱼在水中处于悬浮状态,故鱼受到的浮力等于它排开水的重力,正确;D.石头在水中是沉底的,故石头受到的浮力小于它自身重力,错误.
4. 刚下锅的汤圆沉在水底,煮熟后的漂浮在水面上,则煮熟后的汤圆( )
A. 受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的小
B. 受到的浮力大于重力,排开水底体积比刚下锅的小
C. 受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的大
D. 受到的浮力大于重力,排开水的体积比刚下锅的大
【答案】C
【解析】BD.煮熟后的汤圆漂浮在水面上,物体漂浮时浮力等于重力,故BD错误,不符合题意;AC.刚下锅的汤圆沉在水底,浮力小于重力,煮熟后的汤圆漂浮在水面上,物体漂浮时浮力等于重力,所以煮熟后的汤圆浮力增大,则排开水的体积比刚下锅的大,故A错误,不符合题意;C正确,符合题意。故选C。
5.一艘船从东海驶入黄浦江时,船受的浮力将会( )
A. 浮力减少,船身下沉些 B. 浮力增大,船身上浮些
C. 浮力不变,船身下沉些 D. 浮力不变,船身不动
【答案】C;
【解析】 该题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,根据物体的浮沉情况,判断物体受到的力之间大小关系。 当船从东海驶入黄浦江时,物体处于漂浮状态,则物体受到的浮力与重力大小相等,则在这过程中浮力不变。而海水的密度大于江水的密度,由于浮力不变,则根据F浮=ρ液gV排即可判断排开江水的体积变化,据此可知船身的浮沉。 船在东海和黄浦江均处于漂浮状态,根据漂浮条件可知:船受到的浮力大小等于重力大小, 而船的重力不变,则船受到的浮力大小不变,故AB错误; 因江水的密度小于海水的密度,所以根据F浮=ρ液gV排可知,船从东海驶入黄浦江时,排开江水的体积变大,则船身将下沉些,故C正确,D错误。 故选C。
6.如图所示,空心小木盒分别放入和吊上相同的铜块,然后把它们放入水中,则下列判断正确的是( )
A. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,容器里的水面升高
B. 把铜块由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面升高
C. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都不变
D. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都降低
【答案】C;
【解析】以铜块与空心小木盒组成的整体为研究对象,两种情况下物体都是漂浮,所以浮力都等于重力,因此浮力大小相同,由阿基米德原理可知,排开水的体积也相同,所以把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都不变,C正确,ABD错误. 故选C。
7.下列几种情况中,通过改变物体受到的浮力大小使物体上升的是( )
A. 向盛有清水的杯子中加入食盐,沉在杯底的鸡蛋逐渐上浮
B. 潜水艇从水底向水面升起
C. 点燃孔明灯中的松脂后,灯就能够腾空而起
D. 打捞沉船时向浮筒内压人高压气体
【答案】A;
【解析】 A.向盛有清水的杯子中加入食盐,鸡蛋重力不变,浮力随密度的增大而增大,浮力大于重力,故鸡蛋会上升,符合题意,故A正确; B.潜水艇从水底向水面升起,浮力未发生改变,是通过改变自身重力来改变浮沉的,不符合题意,故B错误; C.点燃孔明灯中的松脂后,灯就能够腾空而起,灯内空气密度小于外部空气密度,浮力未变,改变的是自身重力,不符合题意,故C错误; D.打捞沉船时向浮筒内压人高压气体,通过改变自身重力来改变浮沉,不符合题意,故D错误。 故选 A。
8.将同一木块分别漂浮在甲、乙两种液体中,木块在甲液体中露出液面的体积大于在乙液体中露出液面的体积,则下列说法中正确的是( )
A. 木块在甲液体中受到的浮力大 B. 木块在乙液体中受到的浮力大
C. 木块在两种液体中受到的浮力一样大 D. 甲液体的密度小于乙液体的密度
【答案】C;
【解析】木块漂浮在甲、乙两种液体中,根据物体的漂浮条件可知受到的浮力都等于木块重,所以在两种液体中木块受到的浮力相等,都等于木块受到的重力.即:F浮甲=F浮乙=G木; 根据阿基米德原理得:ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙, ∵木块在甲液体中露出液面的体积大于在乙液体中露出液面的体积,则V排甲<V排乙, ∴ρ甲>ρ乙. 故选C.
9. 如图所示水平桌面上有两个相同的烧杯,分别盛有质量相等的甲、乙两种液体。将材料相同的a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,a球体积大于b球体积。静止时,a球漂浮在液面上,b球悬浮在液体中,a、b两球受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为、,分析正确的是( )
A. ; B. ; C. ; D. ;
【答案】D
【解析】a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,静止时,a球漂浮在液面上,b球悬浮在液体中,则由浮沉条件可知ρ甲>ρa,F甲=Gaρ乙=ρb,F乙=Gb;a、b两个实心球的材料相同,即ρa=ρb,所以ρ甲>ρ乙;已知a球体积大于b球体积,即Va>Vb,根据可知,两球的质量ma>mb,根据G=mg可知两球的重力Ga>Gb,所以,两球受到的浮力关系为F甲>F乙;
两烧杯为柱形容器,两球分别处于漂浮和悬浮状态,所以,液体对烧杯底的压力等于液体和小球的总重力,甲、乙两种液体质量相等,则重力相等,而Ga>Gb,则两种液体对烧杯底的压力F甲′>F乙′;两个相同的烧杯,则底面积相等,所以,根据可知,甲、乙两种液体对烧杯底的压强p甲>p乙。故选D。
10. 生活中应用浮力例子很多,关于浮力的应用,下列说法正确的是( )
A. 一艘轮船从长江驶入大海,受到的浮力变大
B. 一艘轮船从长江驶入大海,排开的液体的体积变大
C. 悬浮的潜水艇排出水舱中的一部分水后将上浮
D. 热气球里充入的是密度比空气大的气体
【答案】C
【解析】A. 一艘轮船从长江驶入大海,仍然漂浮,浮力等于重力,故A错误; B. 一艘轮船从长江驶入大海,浮力不变,水的密度变大,所以排开的液体的体积变小,故B错误;C. 悬浮的潜水艇排出水舱中的一部分水后,本身的重减小,重力小于浮力,将上浮,故C正确;D. 热气球里充入的是密度比空气小的气体,这样浮力才能大于重力而上浮,故D错误;故选C。
11. 如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中。物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。则( )
A. <、= B. <、> C. >、= D. >、<
【答案】C
【解析】由于A、B完全相同,则重力相等,由图可知:A在甲液体中漂浮,B在乙液体中悬浮,由物体的漂浮、悬浮条件知道,FA=G,FB=G,所以FA=FB甲液体中的A漂浮,ρ甲液>ρA,乙液体中的B悬浮,ρ乙液=ρB,物体A、B完全相同,则ρA=ρB,由于两种液体的密度ρ甲液>ρ乙液;又因为两容器液面等高,所以由p=ρgh知道,两种液体对容器底压强p甲>p乙故C正确。故选C。
12. 中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304 m、舰宽70.5m,满载时排水量达67500t。下列说法正确的是( )
A. 它满载时的排水体积是6.75×104m3
B. 当舰载机着舰后,航母受到的浮力不变
C. 轮船靠改变自身体积来改变浮力
D. 辽宁号航空母舰返航驶进淡水区后浮力变小
【答案】A
【解析】A. 它满载时的排水体积是故A正确;B. 当舰载机着舰后,总重增加,而浮力等于重力,所以航母受到的浮力变大,故B错误;C. 轮船靠改变排开水的体积来改变浮力,而自身的体积不能改变,故C错误;D. 辽宁号航空母舰返航驶进淡水区后,仍然漂浮,所以浮力等于重力,即浮力不会改变,故D错误。故选A。
二.填空题(共24分)
13. 在海水中游泳的人要上岸,从深水处向浅水处走的过程中,人所受的重力________,所受的浮力________,海底对人的支持力________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】 不变 减小 增大
【解析】人的体重一定的,从深水处向浅水处走的过程中,排开水的体积不断减小,由公式知,所受浮力减小;因人在水中受到重力、浮力及支持力三个力,人在竖直向上处于平衡状态,故有因浮力减小,重力不变,故支持力增大。
14. 取一只空牙膏皮,一次将它挤瘪,一次将它撑开,两次都拧紧盖后,先后放入同一杯水中,如图所示。两次牙膏皮的质量m甲和m乙的大小关系为m甲____m乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系为F甲___F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关p甲_____p乙。
【答案】 = < <
【解析】牙膏袋的形状发生变化,但质量不变,所以m甲=m乙;甲下沉,F浮<G,乙漂浮,F浮=G,所以F甲<F乙;由F浮=ρ水gV排可得,V排甲<V排乙;由于两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,所以h甲<h乙,由p=ρ水gh得:p甲<p乙。
15.2026年南天门计划中“鸾鸟”空天母舰的水上应急浮体采用空心设计,该设计可增大浮体的______,从而增大排开水的体积,使浮体受到的______增大,最终让浮体的平均密度______水的密度实现漂浮。
【答案】:排开液体体积;浮力;小于
【解析】:采用空心办法能有效增大物体排开液体的体积,根据阿基米德原理,V_排增大则浮力增大;当物体平均密度小于液体密度时,物体将漂浮在液面上,这是轮船、浮体等的设计原理。
16.用手将一重为8N的物体全部压入水中,物体排开的水重为10N,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);待物体静止时所受浮力为 ____ N。
【答案】 10 上浮 8
【解析】由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于所排开水的重力,所以 F浮=G排=10N;放手后,物体所受浮力F浮>G,所以物体将上浮。待物体静止时,漂浮在水面上,所受浮力等于物体的重力 F浮’=G=8N。
17.潜水艇能够上浮和下沉是通过改变_______来实现的;潜水艇由东海潜行到长江执行任务中,所受到的浮力将_______(选填“不变”“变大”或“变小”)。
【答案】 自身重力 变小
【解析】潜水艇的体积一定,所以浸没时排开水的体积一定,根据阿基米德知,浮力一定,那么潜水艇要实现上浮和正常只能改变自身的重力。潜水艇浸没时排开水的体积一定,由东海潜行到长江执行任务中,水的密度变小,根据F浮=ρ水gV排知,浮力将变小。
18.飞艇内充的气体的密度_____空气密度,当飞艇匀速上升时,浮力等于飞艇的______,如果此时从飞艇上抛下一些重物,则飞艇将_____上升;要使飞艇回到地面上可以采用_________的方法.
【答案】 小于 重力 加速 放掉飞艇内一部分气体
【解析】飞艇内充的气体的密度小于空气密度,所以受到的浮力大于重力才能实现上肖;
当飞艇匀速上升时,为平衡状态,受力平衡,即浮力等于飞艇的重力;如果此时从飞艇上抛下一些重物,则浮力大于重力,飞艇将加速上升;要使飞艇回到地面上,应减小浮力,故可以采用放掉飞艇内一部分气体的方法,则排开的空气体积减小,浮力减小.
19. 如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根长16cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在__________方向.密度计在液体中漂浮时,受到的浮力__________重力(填“大于”、“小于”或“等于”).把密度计放入水中,露出液面的长度是7.9cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7cm,则此液体的密度为__________kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/ m3)
【答案】 竖直 等于 0.9×103
【解析】将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;根据物体浮沉条件可知,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力等于重力;吸管露出水面的长度是7.9cm,则浸入水中的深度h水=16cm﹣7.9cm=8.1cm,将该密度计放入某液体中,吸管浸入液体的深度h液=16cm﹣7cm=9cm,因为密度计不管是在水中还是在液体中,都是漂浮状态,所以,F浮水=F浮液=G,由F浮=ρgV排可得:ρ水gSh水=ρ液gSh液,即1.0×103kg/m3×g×S
×0.081m=ρ液×g×S×0.09m.解得:ρ液=0.9×103kg/m3;
20. 小明自制了一个简易实用的“救生圈”,用一个三通塑料管将3个大号空塑料瓶固定,如图所示.已知每个空塑料瓶的体积是2L,则此“救生圈”浸没在水中时所受浮力为____N(忽略三通塑料管和绳子的体积,g取10 N/kg).扔到水中救人时,人和“救生圈”漂浮在水面上所受的总浮力____(填“大于”“等于”或“小于”)总重力.若在该“救生圈”上固定更多的空塑料瓶,使用时可_____ (填“增大”或“减小”)浮力.
【答案】 60 等于 增大
【解析】3个大号空塑料瓶的体积V=3×2L=6L=6dm3=6×10﹣3m3;此“救生圈”全部浸没在水中时所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣3m3=60N;根据阿基米德原理F浮=G排可得:扔到水中救人时,人和“救生圈”漂浮在水面上所受的总浮力等于总重力;若在该“救生圈”上固定更多的空塑料瓶,V排增大,由F浮=ρ水gV排可知,使用时浮力增大.
三.解答题(共52分)
21.作图题
(1)如图所示,铁球正在水中下沉,请画出此时铁球的受力示意图.
(2)图是一铁球从A点下沉至C点的过程,作出铁球在B点时受到的浮力和重力的示意图。
【答案】
【解析】(1)铁的密度比水大,因此铁球在水中下沉,浮力小于重力;过球心分别沿竖直向下的方向和竖直向上的方向画一条带箭头的线段,分别用符号G和F浮表示;注意表示重力线段比表示浮力的线段要长些;(2)根据题意知道,铁球从A点下沉至C点过程中,受到的浮力要小于重力,所以重力的线段要大于浮力的线段的长度,两个力都作用在重心,且方向相反。
22.将体积为1 000 cm3,质量为600 g的正方体实心木块放入水中,静止时如图所示,
求:(1)木块的密度;
(2)木块在水中静止时受到浮力.
解:(1)木块的密度为:
(2)漂浮时,浮力等于重力,故浮力为:
23. 将边长为10厘米的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内,待木块静止时,从杯中溢出600克的水,如图所示。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强。
解:(1)木块受到的浮力
(2)木块的体积
木块的密度
(3)木块下表面的面积
木块下表面受到水的压强
答:(1)木块受到的浮力为5.88N;
(2)木块的密度为600kg/m3;
(3)木块下表面受到水的压强588Pa。
24.称重法测浮力,如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如图甲所示实验,物重G=______N。
(2)当用手向上托物体时,如乙实验所示,手对物体向上的托力F=______N。
(3)当物体浸入水后,如丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=_________N。
(4)该实验是通过___________________物理方法,建立起浮力概念的。
(5)对图丙中的物体进行受力分析后再结合力的平衡知识可得F浮=_________ 。
【答案】:(1)4(2)2(3)3(4)类比(5)G - F示
【解析】(1)求物重G,从图甲中弹簧测力计的示数可直接读出,物重G = 4N(弹簧测力计分度值为0.2N,指针指在4N刻度处)。(2)求手的托力F 图乙中弹簧测力计示数为2N,物体受重力G、手的托力F和测力计拉力F拉,且G = F + F拉,因此:F = G - F拉= 4N - 2N = 2N,(3)求浮力F浮,图丙中弹簧测力计示数为1N,根据称重法测浮力F浮 = G - F示,可得:F浮 = 4N - 1N= 3N;(4)该浮力概念的建立方法,该实验通过类比的物理方法,将手的托力与水的浮力类比,建立浮力的概念。(5)受力分析推导F浮;对浸没在水中的物体进行受力分析:物体受竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F_浮和弹簧测力计的拉力F_示,三者满足平衡关系G = F浮 + F示,因此推导可得:F浮 = G - F示。
25. 小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______;
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______的关系;这种研究方法叫做______;
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______N;还可以测得物体的密度为______kg/m3;
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______N,盐水的密度为______g/cm3。
【答案】(1) AB 在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大 (2)液体密度 控制变量法 (3) 2 4×103 (4) 2.4 1.2
【解析】(1)由图A可知,物体的重力是8N,在图B中,物体浸入水中时弹簧测力计的示数变为7N,示数减小了就说明物体受到了竖直向上的浮力;B、C两图中物体浸入的是同种液体,液体的密度是一定的,C图中物体排开水的体积比较大;根据F浮=G-F示,可知,C图中物体受到的浮力等于8N-6N=2N,B图中物体受到的浮力等于8N-7N=1N,由此得出:在液体的密度一定时,物体排开液体的体积变大时,物体受到的浮力就会变大。(2)图C与图E,物体都是浸没,物体排开液体的体积是一定的,但液体密度不同,是探究浮力的大小和液体密度的关系,盐水密度比水的密度大,物体浸在盐水的浮力8N-5.6N=2.4N,大于水中的浮力8N-6N=2N,所以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大。探究浮力大小和液体密度的关系时,保证了物体排开液体体积一定,这种探究方法就叫控制变量法。(3)由A、C两图,根据F浮=G-F示=8N-6N=2N,由阿基米德原理
F浮=ρ液gV排完全浸没的物体体积等于排开液体的体积
物体的质量物体的密度
(4)由A、E两图,根据F浮′=G-F示′=8N-56N=2.4N,由阿基米德原理F浮′=ρ液gV排
盐水的密度
26. 甲、乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究。
(1)甲同学的探究方案
实验器材:弹簧测力计(量程0~5 N,分度值0.2 N)、天平(带砝码盒)、量筒及水、蜡块(约10 g)
探究问题:蜡块的上浮条件。
实验过程:
①首先测量蜡块的重力:方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力;方案二是用天平测出蜡块的质量,再求出重力,你支持方案 ,理由是 。
②测量蜡块受到的浮力:量筒中装有适量的水,把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力。你认为上述操作存在的问题是 。
③通过比较蜡块的重力和受到的浮力,可知物体上浮的条件。
(2)乙同学的探究方案
实验器材:装有水的大烧杯、蜡块、铁钉(如图)。
探究问题:蜡块的下沉条件。
实验过程:把蜡块浸没在水中,松手后,发现蜡块要上浮直至漂浮在水面。为了使浸没在水中的蜡块会下沉,设计了两种实验方案。
方案一:将一根铁钉全部插入蜡块中,然后将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块沉入水底。
方案二:用同样的铁钉,但只将其部分插入蜡块中,然后将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块也沉入水底。
①从物体受力的角度看,在蜡块中插入铁钉是为了改变 的大小。
②能够得到的实验结论是: 。
③虽然两种方案的实验结果基本一致,但老师认为方案一更科学。你认为老师这样评价的主要理由是 。
【答案】(1)①二 因为弹簧测力计的分度值大于蜡块的重力 ②蜡块没有浸没在水中
(2)①重力 ②物体的重力大于浮力时,物体下沉 ③方案一是在改变物体重力的同时,控制了浮力不变这一条件
【解析】(1)①因为弹簧测力计的分度值0.2 N,而蜡块非常强轻,重力小于弹簧测力计最小分度值,所以用弹簧测力计测量不准确。②让蜡块浮在水面上时,此时蜡块受力平衡,受到的浮力等于蜡块的重力,此时用排水法测得的结果不是蜡块的上浮条件,正确的做法是让蜡块完全浸没在水中用排水法测量出来的浮力即为所求结果。(2)在蜡块中插入铁钉,蜡块排开水的体积不变,所受浮力不变,重力增大,物体会下沉。方案一:将一根铁钉全部插入蜡块,在改变重力的同时浮力是不变的;方案二:没有将铁钉全部插入蜡块,在改变重力的同时,蜡块排开液体的体积增大,根据F浮=ρ液gV排可知浮力变大,无法找到浮力和重力的关系。
27.阅读短文,回答问题:
大国重器:国产新型常规动力潜艇的浮沉奥秘
2025年底,我国自主研发的新一代常规动力潜艇在南海某海域完成了深度测试任务,该潜艇采用了全新的压载水舱控制技术,标志着我国水下装备技术迈上了新台阶。潜艇的浮沉控制,核心原理正是苏科版八年级物理下册所学的物体浮与沉规律。
潜艇的艇体外壳内设有多个压载水舱,通过向水舱内充水或排水,改变潜艇自身的重力,从而实现上浮、下潜和悬浮。当潜艇漂浮在水面时,水舱内充入的海水较少,此时潜艇的总重力小于它所受到的浮力,大部分艇体露出水面;当潜艇需要下潜时,向压载水舱内注入海水,潜艇自身重力增大,当重力大于浮力时,潜艇开始下潜;当潜艇悬浮在水中某一深度时,重力与浮力大小相等,潜艇可以在水中保持静止。
此外,该新型潜艇还配备了先进的浮力调节系统,能根据海水密度的微小变化,精准调整水舱内的水量,确保潜艇在复杂海况下也能稳定控制浮沉状态。这一技术的突破,大幅提升了潜艇的隐蔽性和水下续航能力,为我国海洋权益维护提供了坚实的装备支撑。
结合上述材料与所学物理知识,回答下列问题:
(1)潜艇是通过改变自身的______来实现上浮和下潜的;当潜艇漂浮在水面上时,所受浮力______自身的重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)当潜艇从水面下潜至刚好完全浸没的过程中,它受到的浮力将( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 先变大后不变
(3)潜艇悬浮在海水中某一深度时,若此时向压载水舱中再注入少量海水,潜艇的重力将______(选填“增大”“减小”或“不变”),潜艇将______(选填“上浮”或“下沉”)。
(4)下列关于潜艇浮沉状态的说法中,正确的是( )
A. 潜艇上浮时,浮力一定大于重力 B. 潜艇悬浮时,浮力等于排开海水的重力
C. 潜艇下潜时,排开海水的重力逐渐变小 D. 潜艇漂浮在水面时,不受浮力作用
(5)若某潜艇在海水中悬浮时,排开海水的质量为3×106kg,则此时潜艇受到的浮力为______N;若该潜艇从密度较大的海域驶入密度较小的海域,仍保持悬浮状态,则潜艇的重力需要______(选填“增大”“减小”或“不变”)。(取g=10N/kg)
【答案】(1)重力;等于(2)A(3)增大;下沉(4)B(5)3×107;减小
【解析】(1)潜艇的核心浮沉原理:潜艇通过压载水舱充水/排水,改变自身总重力,实现浮沉控制;根据漂浮条件,物体漂浮时浮力等于自身重力,因此潜艇漂浮在水面时浮力等于重力。(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,潜艇从水面下潜至完全浸没的过程中,排开海水的体积V排逐渐增大,海水密度ρ液和g不变,因此浮力逐渐变大,故选A。(3)向压载水舱注入海水,潜艇的总重力增大;悬浮时潜艇原本重力等于浮力,重力增大后,重力大于浮力,潜艇将下沉。(4)A选项:潜艇匀速上浮时,浮力等于重力,并非一定大于重力,A错误;B选项:根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于排开液体的重力,潜艇悬浮时也遵循该原理,B正确。C选项:潜艇下潜时,若完全浸没,排开海水的体积不变,排开海水的重力不变,C错误;D选项:漂浮在水面的潜艇受到浮力作用,D错误。因此选B。(5)根据阿基米德原理,浮力F浮=G排=m排g=3×106kg×10N/kg=3×107N;潜艇悬浮时,浮力等于重力,且F浮=ρ液gV排,潜艇的体积(V排)不变,当海水密度ρ液减小时,浮力减小,为保持悬浮(浮力仍等于重力),潜艇的重力也需要同步减小。
B卷·强化提优
(时间:60分钟 满分:100分)
一.选择题(共24分)
1.有一艘轮船从东海缓慢驶入黄浦江中,关于轮船受到的浮力F和露出液面的体积V的说法,正确的是(已知ρ海水>ρ江水)( )
A. F不变,V不变 B. F不变,V变小 C. F变小,V变小 D. F变小,V变大
【答案】B;
【解析】轮船无论是在黄浦江还是在东海中都漂浮,浮力等于轮船重,受到的浮力F不变; 因ρ海水>ρ江水,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船进入黄浦江时排开水的体积变大,即轮船会下沉, 所以露出液面的体积V会变小. 故选B.
2.如图所示,一个重为10N的长方体物块,用手将其浸没在水中某一深度时,已知水对物块下表面竖直向上的压力为30N,水对物块上表面竖直向下的压力为18N,放手后,该物块将( )
A.上浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判断
【答案】A
【解析】根据浮力产生的原因可知,此时物块所受的浮力F浮=F向上-F向下=30N-18N=12N>G=10N
因此放手后,物体要上浮。故选A。
3.小明把同一个鸡蛋分别放入盛有不同浓度的盐水中,如图所示,鸡蛋在甲中沉底,在乙中悬浮,在丙中漂浮。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度 B.鸡蛋排开液体的质量
C.鸡蛋受到的浮力 D.液体对杯底的压强
【答案】C
【解析】A.鸡蛋在甲中下沉,甲的密度小于鸡蛋密度;在乙中悬浮,乙的密度等于鸡蛋密度;在丙中漂浮,丙的密度大于鸡蛋密度,所以丙的密度最大,甲的密度最小,故A错误;
B.鸡蛋在甲中下沉,浮力小于鸡蛋的重力,则排开液体的质量小于鸡蛋的质量;乙悬浮,丙中漂浮,则乙,丙受到的浮力等于鸡蛋的重力,即乙、丙排开液体的质量等于鸡蛋的质量,所以故B错误;C.由B知,甲受到的浮力小于重力,乙、丙受到的浮力等于重力,所以鸡蛋受到三种液体的浮力关系为故C正确;D.三种液体的深度未知,根据p=ρ液gh无法比较出三种液体对容器底的压强关系,故D错误;故选C。
4.将两块质量相等的橡皮泥捏成两只小船,分别装 4个和6个相同的玻璃球,然后轻轻放入盛有盐水和水的甲、乙两个相同的烧杯内,使其漂浮在液面上,如图所示,此时两杯中液体的深度相同。下列分析正确的是( )
A.甲杯中的小船所受的浮力较大 B.两杯杯底受到的液体的压强相等
C.乙杯中小船排开液体的质量较大 D.两小船底部受到的液体的压力相等
【答案】C
【解析】AC.由图可知,两只小船在甲、乙两杯中都处于漂浮状态,由于物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,由题意知,甲、乙杯中小船分别装4个和6个相同的玻璃球,所以F浮甲船=G甲船<F浮乙船=G乙船,即乙杯中的小船所受的浮力较大;根据阿基米德原理可知:物体所受浮力的大小等于物体排出水的重力,根据G排=m排g可知,乙杯中小船排开液体的质量较大,故A错误,故C正确;B.由于两容器中液面相平,且,根据可知,乙杯杯底受到液体的压强大,故B错误;D.两只小船在甲、乙两杯中都处于漂浮状态,根据浮力产生的原因可知木块下表面受到液体的压力F甲船下=F浮甲船,F乙船下=F浮乙船;因为F浮甲船<F浮乙船,所以F甲船下<F乙船下,即乙杯中小船底部受到的液体的压力大,故D错误。故选C。
5. 如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮.经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示.现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A. 先下沉然后上浮 B. 浮力变小,一直下沉
C. 先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
【答案】C
【解析】由题意可知,当烧杯里盛有6℃的水时,小球在水中恰好悬浮,故小球的密度与水的密度相等;根据图象可知:4℃时水的密度最大,6℃时水的密度比0℃时水的密度大;因此当水的温度从6℃降到4℃时,由于水热胀冷缩,水的密度会增大,此时大于小球的密度,使小球上浮、向上运动;当水的温度从4℃降到0℃时,由于水热缩冷胀,水的密度会减小,最后小于小球的密度,使物体下沉、向下运动。故选C.
6.容器内原来盛有水银,有一只小铁球浮在水银面上,如图(a)所示.现再向容器里倒入油,使小铁球完全浸没在这两种液体中,如图(b)所示,则( )
A. 铁球受到的浮力增大 B. 铁球受到油的压力而下沉了些
C. 铁球上升些使它在水银中的体积减小 D. 铁球保持原来的位置不动
【答案】C
【解析】A. 开始铁球受到的浮力等于重力(漂浮),这个浮力全部由它排开水银获得,当加入油后,铁球受到的浮力不变,还是等于它受到的重力(悬浮),故A错误;BCD. 当加入油后, 铁球所受浮力由它排开水银和排开油获得,大小等于它排开水银的重力和排开油的重力之和,可见,加入油后,水银提供的浮力变小了,也就是它排开水银的体积变小了,铁球就会上浮一点.故BD错误,C正确.故选C.
7.水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水
C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大
【答案】D
【解析】:同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,所以F甲=F乙=G,故A错误;由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,由于浮力相等,根据F浮=ρ液V排g,可知ρ甲<ρ乙,乙液体是浓盐水,故B错误;由图知,两杯子中液体的深度相同,根据p=ρgh可知,乙杯底部所受液体的压强较大,故C错误;两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,根据m=ρV可知,乙中液体的质量大,根据G=mg可知,乙中液体的重力大;密度计、烧杯的重力相同,则甲烧杯的总重力小于乙烧杯的总重力,甲对桌面的压力小于乙对桌面的压力,故D正确。
8. 如下图所示,一木块下面用细线系一铝块,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往杯中缓慢注入一些水,则木块及铝块( )
A. 向上运动 B. 仍然静止 C. 向下运动 D. 向上、静止、向下运动都有可能
【答案】B
【解析】如图木块和铝块作为一下整体考虑,悬浮于水中,重力和浮力平衡,即
往杯中缓慢注入一些水时,水的密度和排开水的体积不变,浮力不变,物体的重当然也不变,所以受力仍然平衡,物体会保持静止。故B符合题意,故ACD不符合题意。
故选B。
9. 潜水艇的截面示意图如图所示,它工作时可以从长江潜行到大海,其中海水的密度大于江水的密度。下列说法正确的是( )
A. 开始时要使潜水艇下沉,水舱应向外排水
B. 当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇总重大于同体积的水重
C. 当它从长江潜行到大海时应向水舱中适当充水
D. 潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的
【答案】C
【解析】A.潜水艇是靠改变自身重力实现沉浮的,由于潜水艇浮力不变,要使潜水艇下沉,则重力应大于浮力,所以应向水舱充水,来增大重力,故A错误;B.当潜水艇悬浮在水中时,浮力等于重力,由于潜水艇排开水的体积与潜水艇体积相同,所以潜水艇总重等于同体积的水重,故B错误;C.工作时它从长江潜行到大海,体积不变,液体密度增大,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水艇所受浮力增大,由于潜水艇是靠改变自身重力实现沉浮的,为了使潜水艇继续潜行,应吸进海水,增大自身重力,故C正确;D.由于潜水艇排开水的体积不变,所受浮力不变,则潜水艇是靠改变自身重力来实现浮沉的,故D错误。故选C。
10.选择优良种子,是农业丰收的基本保证,盐水选种是我国农民常采用的选种方法:将待选的种子放入浓度适当的盐水中后,良种沉入水底,次种则漂浮于水面,很快就能完成选种工作,如图所示。但盐水浓度的把握是关键,如果盐水的浓度太低,则可能 ( )
A. 所有种子都漂浮在水面 B. 所有种子都不受浮力
C. 只有少量次种漂浮 D. 良种漂浮,而次种下沉
【答案】C
【解析】将种子放入盐水中后,由于干瘪、虫蛀的种子密度较小,故受到的浮力大于重力而使种子上浮,直至浮力等于重力时漂浮于水面上;而饱满的种子,密度较大,故重力大于所受浮力,故种子会下沉。但如果盐水的浓度太低,就会有少量的密度小的种子下沉,所以只有少量次种漂浮。故选C。
11. 如图所示,将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,则余下苹果将( )
A. 漂浮 B. 悬浮 C. 下沉 D. 无法确定
【答案】A
【解析】将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上,原因是苹果的密度小于水的密度,若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,苹果的密度和水的密度都没变则余下苹果仍将漂浮,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
12. 如图所示,将一薄塑料瓶瓶底剪去,用瓶盖将瓶口密封,倒入适量的水,使其竖直漂浮在水面上,测出内外水面高度差h1,再将木块放入瓶内,测出内外水面高度差h2,已知瓶身圆柱横截面面积为S,忽略瓶和瓶盖的体积,则下列说法中错误的是( )
A. m瓶=ρ水Sh1
B. h2>h1
C. 如图中,若在瓶内继续加入部分水(塑料瓶仍漂浮),h2不变
D. 如图中,若取出木块,放入实心铁球(塑料瓶仍漂浮),h2变大
【答案】B
【解析】A.物体漂浮,浮力等于重力,则G水+G瓶=ρ水gV排即ρ水gV水+G瓶=ρ水gV排可得
G瓶=ρ水g(V排-V水)=ρ水gSh1m瓶=ρ水Sh1故A正确,不符合题意;B.图2中,放入木块,木块漂浮在水中,所受浮力F浮′=G木木块排开水的体积则瓶内水面上升高度瓶在水中仍漂浮,所以增大的浮力∆F浮=G木则塑料瓶排开水增大的体积可得瓶浸入水中的深度变化为即∆h=∆h′所以h2=h1B错误,符合题意;C.在瓶内继续加入部分水(塑料瓶仍漂浮),瓶内外浮力增大相等,瓶浸在水中的深度不变,h2不变,C正确,不符合题意;D.取出木块,放入实心铁球(塑料瓶仍漂浮),铁球会沉底。瓶外增大的浮力等于铁球的重力,瓶内增大的浮力小于铁球的重力,则外面增大浮力大于瓶内增大的浮力,所以瓶排开水的增大量大于铁块排开水的增大量,h2变大,D正确,不符合题意。故选B。
二.填空题(共24分)
13.距水面0.1米深处水的压强为 帕。重为8牛、体积为1×10-3米3的物体漂浮在水面上,物体受到的浮力为 牛,物体受到的合力为 牛。
【答案】980 8 0
【解析】由题意可知,水深为0.1m,根据液体压强公式可知,距水面0.1米深处水的压强
,距水面0.1米深处水的压强为980Pa。
由题意可知,这物体重为8N,并且漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件,浮力大小等于其重力大小,则物体受到的浮力为8N。由于该物体处于漂浮状态,即静止状态,处于平衡状态,物体受到的合力为0。
14.2026年我国完成定型测试的万米级载人潜水器浮力材料,其密度需足够______,才能为潜水器提供足够浮力,使潜水器的平均密度______海水密度,实现悬浮或上浮,该材料还需承受万米水下的高______以保证体积稳定。
【答案】:小;小于;压力
【解析】:实心物体浮沉的密度条件为ρ物<ρ液时物体上浮/漂浮,因此浮力材料密度要小、潜水器平均密度需小于海水密度;万米水下压强极大,浮力材料需承受高压防止体积收缩,避免V排变小导致浮力减小。
15. 某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将一个质量为100 g的物体放入装满水的深桶中,溢出90 g水,物体受到的浮力是 N,(取g=10 N/kg);这个物体在水中将会 (填“上浮”“下沉”或“悬浮”),放人物体后水对桶底的压强 (填“大于”“小于”或“等于”)放人木块前水对桶底的压强。
【答案】0.9 下沉 大于
【解析】由阿基米德原理知,G排=F浮=10×90×=0.9 N;G=mg=100××10=1 N>F浮,所以这个物体将会下沉;由p=F/S可知,放入后水对桶底压强变大。
16. 如图所示,密度为ρ的液体中有体积均为V的A、B、C三个实心物体,A正在向上运动,B静止,C正在向下运动。此刻它们受到的浮力分别为FA、FB、FC,三者的大小关系是 ____ ,请写出B物体所受的浮力表达式FB= ________ ,B物体的密度为 ________ 。
【答案】 FA=FB=FC
【解析】如图,VA=VB=VC=V,A、B、C三个物体浸没在液体中,则三个物体排开液体的体积相同,大小都为V,根据可知,它们受到的浮力;由题知,B物体静止,全浸入液体中,B物体受到的浮力;B物体静止在液体中,B物体的密度等于液体的密度,即。
17. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计 _________ 在被测液体中(选填“悬浮”、“漂浮”或“下沉”).将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1_____ ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1____ m2.(后两空选“<”、“=”或“>”)
【答案】 漂浮 < =
【解析】 测量液体密度的仪器叫密度计.将其插入被测液体中,待漂浮时直接读取液面处的刻度值.观察图可知密度计漂浮在液体中,因为密度计在两种液体中都是漂浮的,所示受到的浮力等于重力.因为是同一密度计,重力不变,所以密度计在两种液体中受到的浮力是相等的,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,密度计两次排开液体的质量是相等的.观察两图可发现,密度计在密度为ρ1的液体中浸入深度大,即排开液体的体积大,由F浮=ρgV排可知,在F浮,g不变时,V排越大,ρ越小。
18.全球首艘智能型无人系统航母船“珠海云”号(如图所示)在广州下水。“珠海云”号排水量为2000 t,满载时受到的浮力为 N,船上的无人机起飞后船身受到的浮力
(选填“变大”“变小”或“不变”),无人机受到重力的方向为 。(g取10 N/kg)
【答案】2×107 变小 竖直向下
【解析】船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=2000×103 kg×10 N/kg=2×107 N;船上的无人机起飞后,航母仍处于漂浮状态,浮力仍等于重力,由于重力减小,故船受到的浮力减小;无人机受到的重力的方向总是竖直向下的。
19.小金在学习浮力时认识了密度计,接下来是他对密度计的学习和研究的过程。他将同一支密度计先后静止在水和酒精中(如图甲、乙所示),则密度计受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是 (选填“甲”或“乙”)。 接着小金将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,自制了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0 g/cm3;
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9 g/cm3;
如丙图所示,小金制作的密度计上,你认为刻度0.9应该在 点(选填“p”或“q”)。
【答案】不变 乙 p
【解析】密度计在水和酒精中均处于漂浮状态,所受浮力都等于自身重力,即:F浮1=F浮2,由阿基米德原理得:ρ水gV排1=ρ酒精gV排2,因为ρ酒精=0.8×103 kg/m3<ρ水=1×103 kg/m3,所以V排水<V排酒精,由图可知:装水的容器是乙;(2)因为V排水<V排植物油,所以密度计放在植物油中,液面的位置在水密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在p点。
20.小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面,此时甜瓜受到的浮力的大小______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力,小明想知道甜瓜的密度,于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中,静止时溢出水410mL,再使甜瓜向下浸没在水中,又溢出水25mL,此时甜瓜受到的浮力比漂浮时增大了______N(g取10N/kg),甜瓜的密度为______g/cm3。
【答案】 等于 0.25 0.94
【解析】因为甜瓜漂浮,故甜瓜所受的浮力等于重力。由F浮=液gV排可知,甜瓜浸没时增大的浮力等于多溢出的水的重力,多溢出的水的体积V多=25ml=25cm3=2.510-5m3
则浮力的增加量为;由题意可知甜瓜完全浸没时排开水的体积等于物体的体积,即V物=410ml+25ml=435mL=435cm3=4.3510-4m3
甜瓜漂浮时所受重力与浮力相等,漂浮时排开的水的体积为V排=410ml=410cm3=4.110-4m3
甜瓜的重力大小为
则物体质量所以物体密度
三.解答题(共52分)
21.作图题
(1)画出图中木球漂浮在水面时所受浮力的示意图。
(2)如图所示中,重为G的小球静止在水中,请画出小球的受力示意图。
【答案】
【解析】(1)木球漂浮,受到浮力和重力是一对平衡力,大小相等、方向相反,作用在同一直线上,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,作用点可都画在重心处,如图;(2)小球在水中处于静止状态,受两个力:重力与浮力,是一对平衡力,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,两力大小相等,如图。
22..小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力杆,他将一段密度为0.5×103千克/米3,粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示,这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2,其上面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问:
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里?
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
解:(1)木料的体积:V=Sh=0.1m2×0.4m=0.04m3,由得木料的质量为:m0=ρV=0.5×103kg/m3×0.04m3=20kg;
木料处于漂浮状态,浮力等于和重力即F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N,
排开水得体积为:
没入水中的高度:
因为物体上没有放物体,故浮力秤的0刻度线为0.2m;
(2)距离上表面10厘米处时,浮力秤的浮力为:F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.4m﹣0.1m)×0.1m2=300N,
物体的重力为:G物=F′浮﹣F浮=300N﹣200N=100N,
物体的质量为:.
23. 如图所示,将体积为100cm3,密度为0.6×103kg/m3的木块用细线拴住,在水中处于静止状态(g=10N/kg)。求:
(1)此时木块所受的浮力;
(2)细线受到的拉力;
(3)剪断线后,木块最终静止时受到的浮力。
解:1)由题意可知,该木块浸没在水中,该木块的体积
根据阿基米德原理可知,该木块受到的浮力
该木块受到的浮力为1N。
(2)该木块的体积已知道,密度为0.6×103kg/m3,根据密度公式可知,该木块的质量
该木块的重力 对该木块受力分析,它受到重力、浮力、绳子的拉力作用,处于平衡状态,则细线受到的拉力
细线受到的拉力为0.4N。
(3)剪断线后,木块会上浮,最终漂浮,根据物体的漂浮条件可知,浮力等于重力,该木块的重力为0.6N,木块最终静止时受到的浮力为0.6N。
答:(1)此时木块所受的浮力为1N;(2)细线受到的拉力为0.4N;(3)剪断线后,木块最终静止时受到的浮力为0.6N。
24. 给你一根表面涂蜡、粗细均匀、很轻的小木棒,一段体积小到可以忽略不计的细铁丝,一把刻度尺和一只盛水的容器,现在要测一只鸡蛋的平均密度,且不准用天平、弹簧测力计、量筒或量杯。问:
(1)你还需要什么辅助材料____
(2)写出简要操作步骤①____________________________;②_________________________;
③_________________________________;④_______________________________.
(3)鸡蛋的平均密度的表达式ρ熟鸡蛋=_________________
【答案】(1) 少量的盐 (2) ①把细铁丝缠在细木棒下,做成密度计;
②把密度计放入盛水的烧杯中,静止后,测出浸入水中的深h1,
③把鸡蛋放入盛水的烧杯中,鸡蛋下沉,再加适量的盐,搅拌,直到鸡蛋悬浮在盐水中;
④把密度计放入盐水中,静止后,测出浸入盐水中的深度h2;
(3)计算得:。
【解析】(1)鸡蛋要悬浮在盐水中,需要食盐。(2)实验步骤:①将细铁丝缠在小木棒上,制成简易密度计;②将简易密度计放入水中,简易密度计竖直漂浮在水中,用刻度尺测出浸入水中的深度h1;③取出简易密度计,将鸡蛋放入水中,并加食盐,不断用简易密度计搅拌,直到鸡蛋悬浮在盐水中;④取出鸡蛋,再将简易密度计竖直漂浮在盐水中,同样量出浸入深度h2; (3)设简易密度计的横截面积为S,水的密度为ρ水,密度计漂浮水面时,浸入水中的深度为h1,密度计漂浮在水面时受到浮力F浮水=ρ水gV排水=ρ水gSh1盐水密度为ρ1,密度计漂浮盐水面时,浸入盐水中的深度为h2,密度计漂浮在盐水面时受到浮力
F浮1=ρ盐水gV排1=ρ盐水gSh2两种情况下密度计都漂浮在液面上,受到浮力都等于它的重力
F浮1=F浮水=Gρ盐水gSh2=ρ水gSh1ρ盐水h2=ρ水h1鸡蛋密度为
25.学习了浮力的知识后,小敏找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木寨、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)她猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,她的猜想主要是依据物体的________(选填“体积”,“质量”和“密度”);
(2)小敏用天平测出橡皮泥的质为24g,并将其捏成长方体,用刻度尺测出长5cm宽4cm、高1cm,由此可知橡皮泥的密度为________,据此判断橡皮泥放入水中可能会________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);
(3)小敏将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力____乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”“小于”或“等于”)。而________杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成_________的,增大了排开水的体积;
(4)小敏又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的仪器,将它分别放到盛有不同种类液体的杯中,静止时的情景如图丙所示,由此可以判断出密度计在A、B两种液体的浮力大小关系为:_________选填“”、“”或“,A、B两种液体的密度关系为_________选填“”、“”或“。
【答案】(1)密度;(2)1.2;下沉;(3)小于;乙;空心;(4)=;。
【解析】(1)物体的沉与浮与密度有关,故她猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,主要是依据物体的密度;(2)长方体的体积为:V = abc = 5cm x 4cm x 1cm=20cm3 则橡皮泥的密度为: 因为橡皮泥的密度大于水的密度,故放入水中会下沉。 (3)甲中橡皮泥沉底,所受浮力小于自身重力,乙中漂浮,所受浮力等于自身重力,故甲杯中橡皮泥所受的浮力小于乙杯中橡皮泥所受的浮力。
根据阿基米德浮力公式F浮=ρ液9V排,由于乙杯中橡皮泥所受的浮力较大,故橡皮泥在乙杯中排开的水体积较大,水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成空心的,增大了排开水的体积。(4)图丙中,密度计在A、B两种液体中漂浮,所受浮力等于自身重力,即浮力大小相等,又根据F浮=ρ液9V排,密度计在A中排开的液体体积大,故 A、B两种液体的密度关系为ρA<ρB。
26.小明和小华用图甲所给器材做“探究物体浮沉条件”的实验.
(1)他们首先探究物体下沉的条件,过程如下:
①将部分螺母放入小塑料瓶中旋紧瓶盖,将塑料瓶浸没在水中松手后,观察到小塑料瓶下沉.
②取出小塑料瓶,用抹布擦干小瓶外壁的水.
③将小塑料瓶挂在弹簧测力计下,如图乙所示,测出其重力为 N.
④将小塑料瓶浸没在水中,弹簧测力计示数如图丙所示,则小塑料瓶受到的浮力为 N.
⑤分析比较数据得出物体下沉的条件:重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)浮力.
(2)他们接着探究物体上浮的条件,过程如下:
①取出小塑料瓶,擦干小瓶外壁的水,同时 .
②用弹簧测力计测出小塑料瓶的重力为0.1 N.
③将小塑料瓶浸没在水中后松手,观察到小塑料瓶上浮,在小瓶露出水面前,它受到的浮力
为 N,依据是 .
④分析比较数据得出物体上浮的条件:重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)浮力.
【答案】(1)③2.4 ④0.6 ⑤大于 (2)①取出螺母,旋紧瓶盖 ③0.6 阿基米德原理(或F浮=ρ液gV排;④小于
【解析】(1)③观察可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N下方第2小格处,所以其示数为2N + 0.2N×2= 2.4N,即小塑料瓶的重力为2.4N。④观察可知,弹簧测力计的示数为1.8N。根据称重法F浮=G - F示,其中G = 2.4N,F示=1.8N,则小塑料瓶受到的浮力F浮=2.4N - 1.8N = 0.6N。⑤因为小塑料瓶下沉,此时重力2.4N大于浮力0.6N,所以物体下沉的条件是重力大于浮力。(2)①取出小塑料瓶,擦干小瓶外壁的水,同时取出小塑料瓶中的螺母(因为要探究上浮条件,需减小物体重力)。 ③在小瓶露出水面前,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,液体密度ρ液不变,g不变,V排不变,所以它受到的浮力不变,仍为0.6N。④因为小塑料瓶上浮,此时重力0.1N小于浮力0.6N,所以物体上浮的条件是重力小于浮力。
27.阅读短文,回答问题:
水翼船的力学奥秘
水翼船是一种高速航行的船舶,其底部安装有类似飞机机翼的水翼结构。当水翼船航行时,水翼在水中快速运动,使得水翼上下表面的水流速度不同。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,从而在水翼上下表面产生压强差,这个压强差产生向上的升力。随着船速增加,升力增大,将船体逐渐抬出水面,减小了船体与水的接触面积,进而减小了航行阻力,实现高速航行。当水翼船静止在水面时,又遵循阿基米德原理,依靠浮力保持漂浮状态 。
(1)水翼船在高速航行时,水翼上表面水流速度比下表面______(选填“大”或“小”),水翼受到向上的升力是因为水翼上下表面存在______。
(2)当水翼船静止在水面时,船体受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)船体的重力,此时船体排开水的重力______(选填“大于”“等于”或“小于”)船体的重力,依据的原理是______。
(3)水翼船将船体抬出水面后,能实现高速航行,是因为( )
A. 增大了浮力,减小了阻力 B. 减小了浮力,增大了阻力
C. 减小了与水的接触面积,减小了阻力 D. 增大了与空气的接触面积,增大了动力
(4)已知某水翼船的质量为5000kg,当它静止漂浮在水面上时,受到的浮力大小为______N(g取10N/kg),排开水的体积为______m³(ρ水 = 1.0×10³kg/m³)。
(5)下列关于水翼船的说法正确的是( )
A. 水翼船航行时,水翼产生的升力与飞机机翼产生升力的原理不同
B. 水翼船在加速航行过程中,水翼产生的升力不变
C. 水翼船静止在水面和高速航行时,受到的浮力大小相同
D. 水翼船高速航行时,船体部分离开水面,减小了水对船体的阻力
【答案】(1)大;压强差;(2)等于;等于;阿基米德原理;(3)C;(4)50000;5;(5)D
【解析】(1)根据流体压强与流速的关系,水翼船高速航行时,水翼上表面凸起,水流经过路程长,流速大,压强小;下表面相对较平,水流流速小,压强大,所以水翼上下表面存在压强差,从而产生向上的升力。(2)当水翼船静止在水面时,处于平衡状态,根据二力平衡条件,船体受到的浮力等于船体的重力;根据阿基米德原理F_{浮}=G_{排},所以此时船体排开水的重力等于船体的重力 。(3)水翼船将船体抬出水面后,减小了与水的接触面积,从而减小了水对船体的阻力,实现高速航行,C选项正确;船体抬出水面过程中,排开水的体积减小,浮力减小,A、B错误;与空气接触面积增大并不会增大动力,D错误。
(4)水翼船静止漂浮时,F浮=G = mg = 5000kg×10N/kg = 50000N;根据F浮=ρ水gV排,可得;(5)水翼船航行时水翼产生升力与飞机机翼产生升力原理都是利用流体压强与流速的关系,A错误;水翼船加速航行时,水翼上下表面流速差变大,升力变大,B错误;静止时浮力等于重力,高速航行时船体部分离开水面,浮力小于重力,C错误;水翼船高速航行时,船体部分离开水面,减小了水对船体的阻力,D正确。
(
1
)
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物理匠心·苏科版八年级物理下
《第九章压强和浮力第五节物体的浮与沉》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.通过实验探究,掌握物体上浮、下沉、悬浮、漂浮、沉底五种浮沉状态的受力条件和密度判定规律;熟记浮沉相关物理公式,规范掌握F
浮
、G
物
、V
排
、
ρ
液
、
ρ
物
等物理量下标书写格式。
2.通过分组实验探究物体浮沉的影响因素,学会对比分析受力情况与物体运动状态的关系,掌握利用浮沉条件解释生活中浮沉现象的解题思路。
3.感受物理知识与生活、科技的紧密联系,了解轮船、潜水艇、密度计等设备的工作原理,培养科学探究和学以致用的物理思维。
4.熟练区分漂浮与悬浮的异同,掌握浮沉条件的常规计算题、辨析题解题方法,规避易错考点。
)
二.思维导图
(
)
三.知识清单
(
1.浸在液体中的物体,其浮沉取决于它所受到的______力和______力的大小关系。
2.当浮力______重力时,物体上浮;当浮力______重力时,物体下沉;当浮力______重力时,物体处于悬浮或漂浮状态。(均选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)
3.物体浸没在液体中时:
(1)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体上浮,最终漂浮;
(2)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体悬浮;
(3)若
ρ
液
______
ρ
物
,物体下沉,最终沉底。(均选填
“
>
”“
<
”
或
“
=
”
)
4.物体漂浮在液面上时,浮力______重力,且物体的密度______液体的密度(选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)。
5.
物体沉底时,受到______个力的作用,分别是______、和,此时浮力______重力(选填
“
大于
”“
小于
”
或
“
等于
”
)。
6.轮船:采用
“
______
”
的方法增大排开液体的体积,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。轮船漂浮时,浮力______重力。
7.排水量:指轮船满载货物时排开水的______,单位通常为吨(t)。轮船从河里驶入海里,受到的浮力______,排开海水的体积______(选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
8.潜水艇:通过改变自身的______来实现上浮和下沉。潜水艇浸没在水中时,排开液体的体积______,受到的浮力______(选填
“
变大
”“
变小
”
或
“
不变
”
)。
9.气球和飞艇:利用空气的______升空,气囊内充入密度______空气密度的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力大于重力而上升。
)
(
10.密度计:是测量液体______的仪器,工作原理是物体的______条件。密度计在不同液体中均处于______状态,受到的浮力______自身重力;液体密度越大,密度计浸入液体的深度越______(选填
“
深
”
或
“
浅
”
)。
11.同一物体漂浮在不同液体中,受到的浮力大小______(选填
“
相等
”
或
“
不相等
”
),因为浮力始终______物体的重力。
12.把鸡蛋放入清水中会下沉,向水中加盐并搅拌后,鸡蛋会上浮,这是通过增大______来增大浮力的;把橡皮泥捏成空心的船形,它能漂浮在水面上,这是通过增大______来增大浮力的。
13.当物体悬浮或漂浮时,根据阿基米德原理和受力平衡,可推出公式:F
浮
=G
物
=G
排
,即
ρ
液
gV
排
=
ρ
物
gV
物
,漂浮时V
排
___V
物
,悬浮时V
排
___V
物
(选填
“
>
”“
<
”
或
“
=
”
)。
)
A卷·基础过关
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共24分)
1.在湖底的鱼吐出一个气泡,气泡在上升的过程中,所受的浮力变化是( )
A. 变小 B. 不变 C. 变大 D. 条件不足,无法确定
2.如图所示,一船在某水域作业时,将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水.第一次放,因水太深,铁箱没触碰到水底,此时船的吃水线在A处.换个地方第二次再放,铁箱才接触到水底.下列说法正确的是( )
A. 铁箱在船上时,船的吃水线在A处下方
B. 铁箱接触到水底时,船的吃水线仍在A处
C. 铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下
D. 铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之上
3. 在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A. 水对石头的压强比对木头的小 B. 木头受到的浮力大于它自身的重力
C. 鱼受到的浮力等于它排开水的重力 D. 石头受到的浮力等于它自身的重力
4. 刚下锅的汤圆沉在水底,煮熟后的漂浮在水面上,则煮熟后的汤圆( )
A. 受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的小
B. 受到的浮力大于重力,排开水底体积比刚下锅的小
C. 受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的大
D. 受到的浮力大于重力,排开水的体积比刚下锅的大
5.一艘船从东海驶入黄浦江时,船受的浮力将会( )
A. 浮力减少,船身下沉些 B. 浮力增大,船身上浮些
C. 浮力不变,船身下沉些 D. 浮力不变,船身不动
6.如图所示,空心小木盒分别放入和吊上相同的铜块,然后把它们放入水中,则下列判断正确的是( )
A. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,容器里的水面升高
B. 把铜块由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面升高
C. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都不变
D. 把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都降低
7.下列几种情况中,通过改变物体受到的浮力大小使物体上升的是( )
A. 向盛有清水的杯子中加入食盐,沉在杯底的鸡蛋逐渐上浮
B. 潜水艇从水底向水面升起
C. 点燃孔明灯中的松脂后,灯就能够腾空而起
D. 打捞沉船时向浮筒内压人高压气体
8.将同一木块分别漂浮在甲、乙两种液体中,木块在甲液体中露出液面的体积大于在乙液体中露出液面的体积,则下列说法中正确的是( )
A. 木块在甲液体中受到的浮力大 B. 木块在乙液体中受到的浮力大
C. 木块在两种液体中受到的浮力一样大 D. 甲液体的密度小于乙液体的密度
9. 如图所示水平桌面上有两个相同的烧杯,分别盛有质量相等的甲、乙两种液体。将材料相同的a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,a球体积大于b球体积。静止时,a球漂浮在液面上,b球悬浮在液体中,a、b两球受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为、,分析正确的是( )
A. ; B. ; C. ; D. ;
10. 生活中应用浮力例子很多,关于浮力的应用,下列说法正确的是( )
A. 一艘轮船从长江驶入大海,受到的浮力变大
B. 一艘轮船从长江驶入大海,排开的液体的体积变大
C. 悬浮的潜水艇排出水舱中的一部分水后将上浮
D. 热气球里充入的是密度比空气大的气体
11. 如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中。物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。则( )
A. <、= B. <、> C. >、= D. >、<
12. 中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304 m、舰宽70.5m,满载时排水量达67500t。下列说法正确的是( )
A. 它满载时的排水体积是6.75×104m3
B. 当舰载机着舰后,航母受到的浮力不变
C. 轮船靠改变自身体积来改变浮力
D. 辽宁号航空母舰返航驶进淡水区后浮力变小
二.填空题(共24分)
13. 在海水中游泳的人要上岸,从深水处向浅水处走的过程中,人所受的重力________,所受的浮力________,海底对人的支持力________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
14. 取一只空牙膏皮,一次将它挤瘪,一次将它撑开,两次都拧紧盖后,先后放入同一杯水中,如图所示。两次牙膏皮的质量m甲和m乙的大小关系为m甲____m乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系为F甲___F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关p甲_____p乙。
15.2026年南天门计划中“鸾鸟”空天母舰的水上应急浮体采用空心设计,该设计可增大浮体的______,从而增大排开水的体积,使浮体受到的______增大,最终让浮体的平均密度______水的密度实现漂浮。
16.用手将一重为8N的物体全部压入水中,物体排开的水重为10N,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);待物体静止时所受浮力为 ____ N。
17.潜水艇能够上浮和下沉是通过改变_______来实现的;潜水艇由东海潜行到长江执行任务中,所受到的浮力将_______(选填“不变”“变大”或“变小”)。
18.飞艇内充的气体的密度_____空气密度,当飞艇匀速上升时,浮力等于飞艇的______,如果此时从飞艇上抛下一些重物,则飞艇将_____上升;要使飞艇回到地面上可以采用_________的方法.
19. 如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根长16cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在__________方向.密度计在液体中漂浮时,受到的浮力__________重力(填“大于”、“小于”或“等于”).把密度计放入水中,露出液面的长度是7.9cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7cm,则此液体的密度为__________kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/ m3)
20. 小明自制了一个简易实用的“救生圈”,用一个三通塑料管将3个大号空塑料瓶固定,如图所示.已知每个空塑料瓶的体积是2L,则此“救生圈”浸没在水中时所受浮力为____N(忽略三通塑料管和绳子的体积,g取10 N/kg).扔到水中救人时,人和“救生圈”漂浮在水面上所受的总浮力____(填“大于”“等于”或“小于”)总重力.若在该“救生圈”上固定更多的空塑料瓶,使用时可_____ (填“增大”或“减小”)浮力.
三.解答题(共52分)
21.作图题
(1)如图所示,铁球正在水中下沉,请画出此时铁球的受力示意图.
(2)图是一铁球从A点下沉至C点的过程,作出铁球在B点时受到的浮力和重力的示意图。
22.将体积为1 000 cm3,质量为600 g的正方体实心木块放入水中,静止时如图所示,
求:(1)木块的密度;
(2)木块在水中静止时受到浮力.
23. 将边长为10厘米的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内,待木块静止时,从杯中溢出600克的水,如图所示。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强。
24.称重法测浮力,如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如图甲所示实验,物重G=______N。
(2)当用手向上托物体时,如乙实验所示,手对物体向上的托力F=______N。
(3)当物体浸入水后,如丙实验所示。将丙实验与甲、乙实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=_________N。
(4)该实验是通过___________________物理方法,建立起浮力概念的。
(5)对图丙中的物体进行受力分析后再结合力的平衡知识可得F浮=_________ 。
25. 小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______;
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______的关系;这种研究方法叫做______;
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______N;还可以测得物体的密度为______kg/m3;
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______N,盐水的密度为______g/cm3。
26. 甲、乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究。
(1)甲同学的探究方案
实验器材:弹簧测力计(量程0~5 N,分度值0.2 N)、天平(带砝码盒)、量筒及水、蜡块(约10 g)
探究问题:蜡块的上浮条件。
实验过程:
①首先测量蜡块的重力:方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力;方案二是用天平测出蜡块的质量,再求出重力,你支持方案 ,理由是 。
②测量蜡块受到的浮力:量筒中装有适量的水,把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力。你认为上述操作存在的问题是 。
③通过比较蜡块的重力和受到的浮力,可知物体上浮的条件。
(2)乙同学的探究方案
实验器材:装有水的大烧杯、蜡块、铁钉(如图)。
探究问题:蜡块的下沉条件。
实验过程:把蜡块浸没在水中,松手后,发现蜡块要上浮直至漂浮在水面。为了使浸没在水中的蜡块会下沉,设计了两种实验方案。
方案一:将一根铁钉全部插入蜡块中,然后将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块沉入水底。
方案二:用同样的铁钉,但只将其部分插入蜡块中,然后将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块也沉入水底。
①从物体受力的角度看,在蜡块中插入铁钉是为了改变 的大小。
②能够得到的实验结论是: 。
③虽然两种方案的实验结果基本一致,但老师认为方案一更科学。你认为老师这样评价的主要理由是 。
27.阅读短文,回答问题:
大国重器:国产新型常规动力潜艇的浮沉奥秘
2025年底,我国自主研发的新一代常规动力潜艇在南海某海域完成了深度测试任务,该潜艇采用了全新的压载水舱控制技术,标志着我国水下装备技术迈上了新台阶。潜艇的浮沉控制,核心原理正是苏科版八年级物理下册所学的物体浮与沉规律。
潜艇的艇体外壳内设有多个压载水舱,通过向水舱内充水或排水,改变潜艇自身的重力,从而实现上浮、下潜和悬浮。当潜艇漂浮在水面时,水舱内充入的海水较少,此时潜艇的总重力小于它所受到的浮力,大部分艇体露出水面;当潜艇需要下潜时,向压载水舱内注入海水,潜艇自身重力增大,当重力大于浮力时,潜艇开始下潜;当潜艇悬浮在水中某一深度时,重力与浮力大小相等,潜艇可以在水中保持静止。
此外,该新型潜艇还配备了先进的浮力调节系统,能根据海水密度的微小变化,精准调整水舱内的水量,确保潜艇在复杂海况下也能稳定控制浮沉状态。这一技术的突破,大幅提升了潜艇的隐蔽性和水下续航能力,为我国海洋权益维护提供了坚实的装备支撑。
结合上述材料与所学物理知识,回答下列问题:
(1)潜艇是通过改变自身的______来实现上浮和下潜的;当潜艇漂浮在水面上时,所受浮力______自身的重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)当潜艇从水面下潜至刚好完全浸没的过程中,它受到的浮力将( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 先变大后不变
(3)潜艇悬浮在海水中某一深度时,若此时向压载水舱中再注入少量海水,潜艇的重力将______(选填“增大”“减小”或“不变”),潜艇将______(选填“上浮”或“下沉”)。
(4)下列关于潜艇浮沉状态的说法中,正确的是( )
A. 潜艇上浮时,浮力一定大于重力 B. 潜艇悬浮时,浮力等于排开海水的重力
C. 潜艇下潜时,排开海水的重力逐渐变小 D. 潜艇漂浮在水面时,不受浮力作用
(5)若某潜艇在海水中悬浮时,排开海水的质量为3×106kg,则此时潜艇受到的浮力为______N;若该潜艇从密度较大的海域驶入密度较小的海域,仍保持悬浮状态,则潜艇的重力需要______(选填“增大”“减小”或“不变”)。(取g=10N/kg)
B卷·强化提优
(时间:60分钟 满分:100分)
一.选择题(共24分)
1.有一艘轮船从东海缓慢驶入黄浦江中,关于轮船受到的浮力F和露出液面的体积V的说法,正确的是(已知ρ海水>ρ江水)( )
A. F不变,V不变 B. F不变,V变小 C. F变小,V变小 D. F变小,V变大
2.如图所示,一个重为10N的长方体物块,用手将其浸没在水中某一深度时,已知水对物块下表面竖直向上的压力为30N,水对物块上表面竖直向下的压力为18N,放手后,该物块将( )
A.上浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判断
3.小明把同一个鸡蛋分别放入盛有不同浓度的盐水中,如图所示,鸡蛋在甲中沉底,在乙中悬浮,在丙中漂浮。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度 B.鸡蛋排开液体的质量
C.鸡蛋受到的浮力 D.液体对杯底的压强
4.将两块质量相等的橡皮泥捏成两只小船,分别装 4个和6个相同的玻璃球,然后轻轻放入盛有盐水和水的甲、乙两个相同的烧杯内,使其漂浮在液面上,如图所示,此时两杯中液体的深度相同。下列分析正确的是( )
A.甲杯中的小船所受的浮力较大 B.两杯杯底受到的液体的压强相等
C.乙杯中小船排开液体的质量较大 D.两小船底部受到的液体的压力相等
5. 如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮.经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示.现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A. 先下沉然后上浮 B. 浮力变小,一直下沉
C. 先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
6.容器内原来盛有水银,有一只小铁球浮在水银面上,如图(a)所示.现再向容器里倒入油,使小铁球完全浸没在这两种液体中,如图(b)所示,则( )
A. 铁球受到的浮力增大 B. 铁球受到油的压力而下沉了些
C. 铁球上升些使它在水银中的体积减小 D. 铁球保持原来的位置不动
7.水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水
C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大
8. 如下图所示,一木块下面用细线系一铝块,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往杯中缓慢注入一些水,则木块及铝块( )
A. 向上运动 B. 仍然静止 C. 向下运动 D. 向上、静止、向下运动都有可能
9. 潜水艇的截面示意图如图所示,它工作时可以从长江潜行到大海,其中海水的密度大于江水的密度。下列说法正确的是( )
A. 开始时要使潜水艇下沉,水舱应向外排水
B. 当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇总重大于同体积的水重
C. 当它从长江潜行到大海时应向水舱中适当充水
D. 潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的
10.选择优良种子,是农业丰收的基本保证,盐水选种是我国农民常采用的选种方法:将待选的种子放入浓度适当的盐水中后,良种沉入水底,次种则漂浮于水面,很快就能完成选种工作,如图所示。但盐水浓度的把握是关键,如果盐水的浓度太低,则可能 ( )
A. 所有种子都漂浮在水面 B. 所有种子都不受浮力
C. 只有少量次种漂浮 D. 良种漂浮,而次种下沉
11. 如图所示,将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,则余下苹果将( )
A. 漂浮 B. 悬浮 C. 下沉 D. 无法确定
12. 如图所示,将一薄塑料瓶瓶底剪去,用瓶盖将瓶口密封,倒入适量的水,使其竖直漂浮在水面上,测出内外水面高度差h1,再将木块放入瓶内,测出内外水面高度差h2,已知瓶身圆柱横截面面积为S,忽略瓶和瓶盖的体积,则下列说法中错误的是( )
A. m瓶=ρ水Sh1
B. h2>h1
C. 如图中,若在瓶内继续加入部分水(塑料瓶仍漂浮),h2不变
D. 如图中,若取出木块,放入实心铁球(塑料瓶仍漂浮),h2变大
二.填空题(共24分)
13.距水面0.1米深处水的压强为 帕。重为8牛、体积为1×10-3米3的物体漂浮在水面上,物体受到的浮力为 牛,物体受到的合力为 牛。
14.2026年我国完成定型测试的万米级载人潜水器浮力材料,其密度需足够______,才能为潜水器提供足够浮力,使潜水器的平均密度______海水密度,实现悬浮或上浮,该材料还需承受万米水下的高______以保证体积稳定。
15. 某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将一个质量为100 g的物体放入装满水的深桶中,溢出90 g水,物体受到的浮力是 N,(取g=10 N/kg);这个物体在水中将会 (填“上浮”“下沉”或“悬浮”),放人物体后水对桶底的压强 (填“大于”“小于”或“等于”)放人木块前水对桶底的压强。
16. 如图所示,密度为ρ的液体中有体积均为V的A、B、C三个实心物体,A正在向上运动,B静止,C正在向下运动。此刻它们受到的浮力分别为FA、FB、FC,三者的大小关系是 ____ ,请写出B物体所受的浮力表达式FB= ________ ,B物体的密度为 ________ 。
17. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计 _________ 在被测液体中(选填“悬浮”、“漂浮”或“下沉”).将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1_____ ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1____ m2.(后两空选“<”、“=”或“>”)
18.全球首艘智能型无人系统航母船“珠海云”号(如图所示)在广州下水。“珠海云”号排水量为2000 t,满载时受到的浮力为 N,船上的无人机起飞后船身受到的浮力
(选填“变大”“变小”或“不变”),无人机受到重力的方向为 。(g取10 N/kg)
19.小金在学习浮力时认识了密度计,接下来是他对密度计的学习和研究的过程。他将同一支密度计先后静止在水和酒精中(如图甲、乙所示),则密度计受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是 (选填“甲”或“乙”)。 接着小金将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,自制了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0 g/cm3;
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9 g/cm3;
如丙图所示,小金制作的密度计上,你认为刻度0.9应该在 点(选填“p”或“q”)。
20.小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面,此时甜瓜受到的浮力的大小______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力,小明想知道甜瓜的密度,于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中,静止时溢出水410mL,再使甜瓜向下浸没在水中,又溢出水25mL,此时甜瓜受到的浮力比漂浮时增大了______N(g取10N/kg),甜瓜的密度为______g/cm3。
三.解答题(共52分)
21.作图题
(1)画出图中木球漂浮在水面时所受浮力的示意图。
(2)如图所示中,重为G的小球静止在水中,请画出小球的受力示意图。
22..小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力杆,他将一段密度为0.5×103千克/米3,粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示,这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2,其上面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问:
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里?
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
23. 如图所示,将体积为100cm3,密度为0.6×103kg/m3的木块用细线拴住,在水中处于静止状态(g=10N/kg)。求:
(1)此时木块所受的浮力;
(2)细线受到的拉力;
(3)剪断线后,木块最终静止时受到的浮力。
24. 给你一根表面涂蜡、粗细均匀、很轻的小木棒,一段体积小到可以忽略不计的细铁丝,一把刻度尺和一只盛水的容器,现在要测一只鸡蛋的平均密度,且不准用天平、弹簧测力计、量筒或量杯。问:
(1)你还需要什么辅助材料____
(2)写出简要操作步骤①____________________________;②_________________________;
③_________________________________;④_______________________________.
(3)鸡蛋的平均密度的表达式ρ熟鸡蛋=_________________
25.学习了浮力的知识后,小敏找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木寨、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)她猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,她的猜想主要是依据物体的________(选填“体积”,“质量”和“密度”);
(2)小敏用天平测出橡皮泥的质为24g,并将其捏成长方体,用刻度尺测出长5cm宽4cm、高1cm,由此可知橡皮泥的密度为________,据此判断橡皮泥放入水中可能会________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);
(3)小敏将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力____乙杯中橡皮泥所受的浮力(选填“大于”“小于”或“等于”)。而________杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成_________的,增大了排开水的体积;
(4)小敏又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的仪器,将它分别放到盛有不同种类液体的杯中,静止时的情景如图丙所示,由此可以判断出密度计在A、B两种液体的浮力大小关系为:_________选填“”、“”或“,A、B两种液体的密度关系为_________选填“”、“”或“。
26.小明和小华用图甲所给器材做“探究物体浮沉条件”的实验.
(1)他们首先探究物体下沉的条件,过程如下:
①将部分螺母放入小塑料瓶中旋紧瓶盖,将塑料瓶浸没在水中松手后,观察到小塑料瓶下沉.
②取出小塑料瓶,用抹布擦干小瓶外壁的水.
③将小塑料瓶挂在弹簧测力计下,如图乙所示,测出其重力为 N.
④将小塑料瓶浸没在水中,弹簧测力计示数如图丙所示,则小塑料瓶受到的浮力为 N.
⑤分析比较数据得出物体下沉的条件:重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)浮力.
(2)他们接着探究物体上浮的条件,过程如下:
①取出小塑料瓶,擦干小瓶外壁的水,同时 .
②用弹簧测力计测出小塑料瓶的重力为0.1 N.
③将小塑料瓶浸没在水中后松手,观察到小塑料瓶上浮,在小瓶露出水面前,它受到的浮力
为 N,依据是 .
④分析比较数据得出物体上浮的条件:重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)浮力.
27.阅读短文,回答问题:
水翼船的力学奥秘
水翼船是一种高速航行的船舶,其底部安装有类似飞机机翼的水翼结构。当水翼船航行时,水翼在水中快速运动,使得水翼上下表面的水流速度不同。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,从而在水翼上下表面产生压强差,这个压强差产生向上的升力。随着船速增加,升力增大,将船体逐渐抬出水面,减小了船体与水的接触面积,进而减小了航行阻力,实现高速航行。当水翼船静止在水面时,又遵循阿基米德原理,依靠浮力保持漂浮状态 。
(1)水翼船在高速航行时,水翼上表面水流速度比下表面______(选填“大”或“小”),水翼受到向上的升力是因为水翼上下表面存在______。
(2)当水翼船静止在水面时,船体受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)船体的重力,此时船体排开水的重力______(选填“大于”“等于”或“小于”)船体的重力,依据的原理是______。
(3)水翼船将船体抬出水面后,能实现高速航行,是因为( )
A. 增大了浮力,减小了阻力 B. 减小了浮力,增大了阻力
C. 减小了与水的接触面积,减小了阻力 D. 增大了与空气的接触面积,增大了动力
(4)已知某水翼船的质量为5000kg,当它静止漂浮在水面上时,受到的浮力大小为______N(g取10N/kg),排开水的体积为______m³(ρ水 = 1.0×10³kg/m³)。
(5)下列关于水翼船的说法正确的是( )
A. 水翼船航行时,水翼产生的升力与飞机机翼产生升力的原理不同
B. 水翼船在加速航行过程中,水翼产生的升力不变
C. 水翼船静止在水面和高速航行时,受到的浮力大小相同
D. 水翼船高速航行时,船体部分离开水面,减小了水对船体的阻力
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