内容正文:
教学内容
(
浮
沉条件
)
【知识梳理1】物体的沉浮条件
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于F浮和G的大小。(实心物体浸没在液体中)
上 浮
下 沉
悬 浮
漂 浮
沉 底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+FN=G
V排液=V物
V排液<V物
V排液=V物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度处
是“上浮”过程的
最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用。
注意:①上浮和下沉都是不稳定状态,是动态过程。上浮的物体最终会浮出液面,而处于漂浮状态;下沉的物体最终会沉到容器底处于静止状态;
②漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮= G ;
③沉到水底时:F浮+F支=G。
【涨分秘籍】对于浸没在液体中密度均匀的实心物体,判断其在液体中的浮沉情况时,可将比较其所受浮力与重力的大小关系转化为比较其密度与液体密度的大小关系。具体如下:
【例题精讲】
1.小明帮妈妈洗菜时发现,在盆中的茄子浮在水面,而土豆却沉在盆底。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.茄子受到的浮力等于它受到的重力 B.茄子的密度等于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变 D.土豆排开水的重力大于自身重力
2.如图,把一块橡皮泥捏成碗状,它可以漂浮在盛有水的烧杯中。如果将橡皮泥揉成团,它会沉入水底,比较上述两种情况,则下列说法中正确的是( )
A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.橡皮泥沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积大
D.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力
3.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,下列判断中正确的是( )
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
4.如图所示,一个小船中放有ABC三个小球,小船和球一起漂浮在水面上,其中A球密度小于水,B球密度等于水,C球密度大于水,小船可以自由的漂浮在水面上。
①只将A球放入水中, 则A球 (填浮沉状况),液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)
②只将B球放入水中, 则B球 (填浮沉状况),液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)
③只将C球放入水中, 则C球 (填浮沉状况),液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)
④若将ABC三球同时从船中取出放入水中,则液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。
5.(2024秋•永嘉县校级期中)甲、乙、丙、丁四个形状体积都相同而材料不同的球体,它们在水中静止的情况如图所示,其中所受浮力相等的球是( )
A.只有甲和乙 B.甲、乙和丙 C.丙和丁 D.甲、乙、丙和丁
6.(2025杭州一模)小金取两块相同的实心橡皮泥,将一块橡皮泥放入水中如A,发现其沉底。将另一块橡皮泥捏成碗状如B,放入水中,发现漂浮在水面,下列说法正确的是( )
A. 橡皮泥A的密度小于水的密度
B. 橡皮泥B所受浮力大于自身重力
C. 橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积
D. 橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A的质量
【知识梳理2】沉浮条件的应用
实例
原理
特点
轮船
其大小通常用排水量表示。排水量是轮船装满货物后排开水的质量,即为轮船满载时受到水的浮力,排水量可用吃水线来表示。
① 因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海行驶到江河或从河到海,其受到的浮力不变
② 根据F浮=ρ液gV排同一艘轮船从海行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排必增大,即船身稍下沉
潜水艇
它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水而改变自身的重力来实现的
需下沉时,水舱内充水,使得G>F浮;当G=F浮时,能停在任何位置(悬浮);需上浮时,用压缩空气将水排出,使得G<F浮。
密度计
在各种液体中密度计处于漂浮,则 F浮 =G 排=ρ液gV排;上面的示数小,下面的示数大,刻度不均匀,上疏下密,上小下大
因为F浮=ρ液gV排,液体密度不同,密度计排开液体的体积不同,液面所对应的位置也就不同
热气球 和飞艇
采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空
①气体密度本身比空气小
②加热使气体密度变小,比空气密度小
盐水选种
由阿基米德原理知,同一物体在密度较大的液体中时所受的浮力较大,由于盐水的密度大于清水的密度,同样的种子在盐水中受到的浮力比在清水中受到的浮力大。
利用盐水可将干瘪、虫蛀的种子除去。
浮力秤
当浮力秤中放入质量为m的物体时。浮力秤增加的浮力等于物体的重力。
即:△F浮=G;
ρ水g△V排=mg; ρ水S△h=m; 即:;水面升高的高度即刻度,与物体的质量成正比,那么浮力秤的刻度是均匀的。
【例题精讲】
1.如图所示055型驱逐舰是我国自行建造的首款万吨级驱逐舰。下列有关该舰的说法正确的是( )
A.漂浮在海面上时,受到的浮力方向向下
B.漂浮在海面上时,受到的浮力大于重力
C.从密度小的海域行驶到大的海域时,排开海水的体积不变
D.从密度大的海域行驶到小的海域时,受到的浮力大小不变
2.我国研制的水下滑翔机“海燕﹣X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
3.在一只铅笔的下端粘上一块橡皮泥,把它分别置于甲、乙、丙三种不同的液体中,铅笔静止时的情形如图所示,则铅笔分别在三种液体中受到的浮力F的大小和三种液体的密度ρ之间的关系正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.F甲>F乙>F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.F甲=F乙=F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.F甲=F乙=F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
4.(2024宁波一模)小宁所在的科技小组准备制作简易密度计,取。
(1) 取一根粗细均匀的塑料管(塑料管质量忽略不计),在其下端缠绕10g铜丝,初步做成一支密度计,并使其漂浮于水面上,此时密度计受到的浮力为 N。
(2) 若塑料管放到水中的情景如图所示,此时用记号笔在塑料管上液面位置处画一个刻度线A,再将塑料管放到酒精中,塑料管仍处于竖直漂浮状态,此时再用记号笔在塑料管上液面位置处画一刻度线B,则刻度线B位于 (选填“A上方”“A下方”或“与A重合”)。
(3) 小宁发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 。(多选)
A.换更大的容器盛放待测液体 B.换更细的塑料管制作密度计
C.换更长的塑料管制作密度计 D.适当增大塑料管下端铜丝的质量
5.学习了项目化课程后,小宁自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。请计算:
(1)该仪器的重力 。
(2)该仪器竖直漂浮在水中,受到的浮力大小及浸入水中的深度 。
(3)该仪器竖直漂浮在水中,水对该仪器底部的压强大小 。
(4)为了找出该仪器的重心,小宁用细线将它悬挂起来,使其水平平衡,如图丙所示。重心O点离N端的距离d=
.
(5)物体浮力作用点位于物体浸入液体部分的几何中心。该仪器的浮力作用点位于重心及以下时,将会在液体中倾倒,难以测量。从理论上分析,该仪器竖直漂浮在某种液体中时,如果浮力作用点恰好与该仪器重心重合,则该液体的密度为 (计算结果精确到)。
6.(2024杭州模拟)校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量,实现潜水器的沉浮。
工作舱体积/cm3
水舱体积/cm3
1
550
250
2
500
300
3
480
320
4
450
350
设计要求:潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换;为保证潜水器正常工作,应尽可能增大工作舱的体积。
(1) 在如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器整体将 (选填“上浮”或“下沉”)。
(2) 已知该小组同学采用的材料总质量为0.5kg,体积为800cm3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积,如表格所示。为满足设计要求,最合适的方案为方案 。g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3
(3) 图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中,潜水器经过的几个位置如图丙,O点开始向水舱内注水,潜水器开始下沉;A点向外排尽水舱中的水;B点潜水器顶端恰好到达水面;C点潜水器弧形部分恰好露出水面;D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线。
7.(2025浙江联考一模)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
8.(2024·台州)某同学用食盐、水和一支装有沙子的薄塑料管来测量新鲜鸡蛋的密度,步骤如下:
(1)室温下,将食盐晶体慢慢加入水中,充分搅拌,当观察到 现象时,所得溶液为饱和溶液。
(2)将新鲜鸡蛋放入上述饱和溶液中,鸡蛋处于漂浮状态。然后慢慢加水,当鸡蛋处于 状态时,鸡蛋的密度等于食盐溶液的密度。
(3)把鸡蛋从食盐溶液中取出,将总质量为10.5克、底面积为1厘米的塑料管放入该食盐溶液中,直立漂浮时测得液面下塑料管的长度为10厘米,如图所示。请计算该新鲜鸡蛋的密度为多少?
9.(2023·浙江温州·中考真题)我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注水使其下沉(如图);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。
(1)拖运管段时,若速度为2千米/时,拖运距离为3千米,需要 小时;
(2)图中,当往水箱中注水的质量为6×104千克时,管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3,则注水前管段与水箱的总质量为多少千克; (海水密度取1.0×103千克/米3)
(3)管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与哪些因素有关?
【知识梳理3】浮力大小的比较
1.针对同一个物体在不同液体中的问题,此类题型主要解决2个问题
第一:比较物体在不同液体中所受浮力大小之间关系
第二:比较各液体的密度大小关系。
由于物体在不同液体中浮沉情况不同,即不同,液体的密度也不同,所以比较浮力的大小关系时不能采用阿基米德原理。
2.浮力大小判断:漂浮、悬浮时,,沉底时。
3.液体密度判断:物体浸入液体体积越大,液体密度越小(密大浸小)。
特别说明:当物体在液体中时都处于漂浮状态时,那么根据浸入体积多少来判断液体密度大小,也满足“密大浸小”的关系,即浸入的体积越小,则液体密度越大。由此得到各液体之间的密度关系。
在上述分析的基础上,根据已知条件,就可以解决例如液体对容器底的压力、压强大小关系,容器对桌面的压力、压强大小关系等。
【例题精讲】
1.如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。重力为12N,体积为2×10-3m3的木块A漂浮在水面上,如图甲所示;现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙所示。求:
(1)图甲中木块A受到浮力的大小;
(2)合金块B的密度。
2.(2024秋•义乌市期中)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中。小球静止后状态如图所示,关于三个容器中小球受到的浮力大小判断正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲<F丙<F乙
C.F甲>F乙=F丙 D.F甲<F乙=F丙
3.如图,将一个苹果和橙子放入水中,苹果漂浮,橙子下沉至底部。若苹果的质量、体积和受到的浮力为m1、V1和F1,橙子的质量、体积和受到的浮力为m2、V2和F2。下列说法正确的是( )
A.若 则F1一定小于F2 B.若 则F1一定大于F2
C.若 则F1可能大于F2 D.若V1>V2, 则F1一定大于 F2
4.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法判断
5、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
6、水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列分析正确的是( )
A.两种液体对容器底部的压强p甲<p乙 B.两种液体的密度p甲<p乙
C.A球受到的浮力小于A球的重力 D.两小球所受浮力FA=FB
7.甲、乙两个完全相同的溢水杯放在水平桌面上,甲溢水杯中装满密度为ρ甲的液体,乙溢水杯中装满密度为ρ乙的液体。如图甲所示,将密度为ρ,重力为G的物块A轻轻放入甲溢水杯中,将物块A轻轻放入乙溢水杯中,物块A沉底( )
A.甲的液体密度大于乙的液体密度
B.放入物块A后,甲容器对桌面的压力变大
C.放入物块A后,甲容器中A所受到的浮力大于乙容器中A所受的浮力
D.放入物块A后,甲容器底部所受液体的压强小于乙容器底部所受液体的压强
(
课堂达标练习
)(认真思考,切勿0帧起手~)
1.小科周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( )
A.FA>FB B.FA<FB C.FA=FB D.无法比较
2.如图是小科用量筒和水测量金属块体积的实验,小科将金属块从量筒上方一定高度匀速放下,直至完全浸入水中并沉至量筒底部的过程中,图中能反映液面高度 h 和金属块下降时间关系的图像是( )
A. B.
C. D.
3.甲、乙体积相同, 乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是 ( )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力
B.乙物体受到的浮力最大
C.丙物体的平均密度最小
D.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
4.水平桌面上有一盛有水的容器,质量分布均匀的木块用细线系住浸没在水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两图中木块受到的浮力相等
B.甲、乙两图中容器底部受到的水的压强相等
C.甲图中容器对水平桌面的压力大于乙图中容器对水平桌面的压力
D.若将乙图中木块浸在水中部分切掉取走,则木块静止时,仍有剩余木块体积的五分之二露出水面
5.重5千克的L形容器放在桌面上,底部面积 厘米2 ,上端开口面积 厘米2 ,容器下部分高度为h1=20厘米。倒入12千克水,放入重1.6牛的实心塑料小球。小球静止时如图,此时容器上壁给小球0.4牛的作用力,容器内水的总高度为 h2以下说法正确的是 ( )
A.塑料小球的密度是0.8千克/米3
B.此时容器对桌面的压力为171.2牛
C.此时液面到容器底的高度为 厘米
D.若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),这两个球将可以悬浮在水中
6.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 ( )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
7.如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰好能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球 ( )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
8.装有一定量水(水的密度为ρ0)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中,如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为h1;若将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h2;若将小石块系在木块下面放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h3。则下列判断中正确的是( )
A.石块的质量m= (h3-h1)l2
B.石块的体积 V=(h2-h3)l2
C.石块的密度
D.石块完全浸没在水中受到的浮力
9.一个质量为m的圆柱形瓶身的空玻璃瓶(瓶壁厚度忽略不计),内装高度为h.密度为 的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内外液体液面高度差如图乙和丙所示下列说法中不正确的是( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力等于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为
C.玻璃瓶在未知液体中受到的浮力
D.未知液体的密度
10.如图所示的容器中有水,一根下面挂一实心小铁块的塑料管漂浮在水面上。下列说法中,正确的是 ( )
A.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
B.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面上升
C.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
D.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则塑料管外壁上的A 点受到液体的压强变小
11.4个边长均为L 的相同的立方体木块,用胶水(胶水质量不计)粘在一起放入水中,露出水面的高度为L2,如图所示。当胶水溶于水后,木块散开,这时出现( )
A.a、b 露出水面的高度为L/2,c、d 露出水面的高度为0
B.a、b露出水面的高度为L/2,c、d 沉入水底
C.a、b、c、d 露出水面的高度都为
D.a、b、c、d露出水面的高度都为L4
12.小敏要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究.
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知物体排开液体的体积越大,所受的浮力 .
(2)实验结束后,庆林绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图乙所示分析图像可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受重力为 N,金属圆柱体浸没时受到的浮力为 .
13、学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图)。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是( )
A. 冷水、热水中都下沉 B. 冷水中下沉,热水中上升
C. 冷水、热水中都上升 D. 冷水中上升,热水中下沉
14、如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B。当冰块A完全熔化后,下列分析不正确的是( )
A. 烧杯中盐水的密度变小 B. 烧杯内液面不发生变化
C. 杯底受到液体的压强变小 D. 物块B受到的浮力变小
(
课后巩固练习
)(认真思考,切勿0帧起手~)
1.如图所示,体积相同的两个实心小球甲、乙用细线连接在一起,把它们放入水中恰好处于悬浮状态,并且细线被拉紧,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两球的密度
B.两球受到的浮力
C.剪断细线后,两球仍悬浮
D.剪断细线前后容器底受到水的压强不变
2.如图所示,将空的饮料罐开口朝上,缓缓按入装满水的桶中(饮料罐未浸没),桶中水不断溢出,此过程中手用力的大小将 ,饮料罐受到浮力的大小将 ,水桶底部受到桶内水的压强将 。(以上均选填“变大”“不变”或“变小”)
3.如图所示,采用两种方式使B浸没,物块A压在物块B上,物块C通过细绳吊在物块B下,整体均在水中保持静止,则mA mC(选填“>”、“=”或“<”)。
4.三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与甲、乙、丙三个体积相同的实心球相连,向容器内倒入水,待水和球都稳定后,观察到如图所示的情况,此时乙球下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是( )
A.乙球的重力小于它受到的浮力
B.甲球的重力大于它受到的浮力
C.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为F甲>F乙>F丙
5.一根长为l0粗细均匀的蜡烛密度为ρ0、横截面积为S0。它的底部粘有一块密度为6ρ0、质量为m1的金属块,现将该蜡烛放在装有水的容器中,静止后直立漂浮于水中(水的密度为1.2ρ0),如图所示,现将蜡烛点燃,其燃烧速度为v0(v0保持不变),请你推导并计算:
(1)当该蜡烛没有点燃,直立漂浮于水中时,蜡烛露出水面的长度;
(2)从蜡烛刚被点燃到蜡烛烛焰熄灭的时间。(设燃烧时油不流下来)
6.三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后,可以竖直升降,大大缩短船只过坝的时间,为了确保运行的安全性,工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式,如图所示为它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时,竖井中水位下降,两个相同的浮筒也随之下降,船厢就会上升;反之船厢就会下降。已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg,每个浮筒的质量为1.8×107kg。当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢,船厢上升到与上游水位相平时(即图中所示位置),进水阀、排水阀都关闭,此时每个浮筒排开水的体积是多少立方米?(不计钢绳和滑轮的重力及摩擦,g取10 N/kg)。
7.如图所示容器内放有一长方体木块M,上面压有一铁块m,木块浮出水面的高度为h1(图甲);用细绳将该铁块系在木块的下面,木块浮出水面的高度为h2(图乙);将细绳剪断后(图丙),则木块浮出水面的高度h3为( )
A.h1+(h2﹣h1) B.h2+(h2﹣h1) C.h1+(h2﹣h1) D.h2+(h2﹣h1)
8.(2025金华一模)劳动实践中,小宁把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗,他先将一个重为的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出并放置在桶内,桶仍漂浮在水面(不考虑捞出过程中带出的水)。
(1) 某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力_ _ _ _ (选填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。
(2) 全部鹅卵石捞出放置在桶内时,水池内水面高度与鹅卵石未捞出时相比会_ _ _ _ (选填“上升”“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为,则桶内鹅卵石的总质量为_ _ _ _ 取,取。
9.(2025·浙江自主招生)用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物,当重物浸没在水中时,拉力为11.6N,滑轮组的机械效率为75%,当重物离开水面时,拉力为14.5N(整个装置的摩擦和绳重不计),求重物的密度。
10.“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某科学兴趣小组模仿这一现象,制作了一“浮力秤”,将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图所示,已知玻璃杯的质量为300克,底面积为30厘米,高度为15厘米,(g取10牛/千克)求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(水未进入杯内),杯子受到的浮力;
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置);
(3)此浮力秤的最大称量为多少克?
11.全球变暖,冰川融化、海平面上升,正悄悄改变地球的“模样”。 右图是科学家拍下北冰洋巨型冰山的一角,是冰川漂浮在海面上的情景。已知海水密度为ρ海=1.03×103kg/m3,某同学根据所学知识,进行分析:
(1)冰川熔化前受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“登云”)冰块的重力。
(2)若此冰川质量为2.06×108kg,则冰川熔化前排开海水的体积为多少?
(3)请通过计算说明冰川熔化后海平面的升降情况。
12.如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼-15舰载机,若每架舰载机质量为25吨。(海水的密度取1.0×103千克/立方米,g取10N/kg)。
(1)若每架歼-15舰载机轮胎总面积为0.5m2,则每架歼-15舰载机对甲板的压强是多少?
(2)在标准排水量时,航母所受的浮力为多少N?
(3)当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了多少立方米?
13.小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B为体积是1.25×10-4m3的正方体。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出;(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,求盒底部受到水的压强大小;
(2)求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小;
(3)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,求盒A受到的浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(4)请计算第(3)问中水槽里的水位变化的高度。
1
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教学内容
(
浮
沉条件
)
【知识梳理1】物体的沉浮条件
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于F浮和G的大小。(实心物体浸没在液体中)
上 浮
下 沉
悬 浮
漂 浮
沉 底
F浮>G
F浮<G
F浮=G
F浮=G
F浮+FN=G
V排液=V物
V排液<V物
V排液=V物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用。
可以停留在液体的任何深度处
是“上浮”过程的
最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用。
注意:①上浮和下沉都是不稳定状态,是动态过程。上浮的物体最终会浮出液面,而处于漂浮状态;下沉的物体最终会沉到容器底处于静止状态;
②漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮= G ;
③沉到水底时:F浮+F支=G。
【涨分秘籍】对于浸没在液体中密度均匀的实心物体,判断其在液体中的浮沉情况时,可将比较其所受浮力与重力的大小关系转化为比较其密度与液体密度的大小关系。具体如下:
【例题精讲】
1.小明帮妈妈洗菜时发现,在盆中的茄子浮在水面,而土豆却沉在盆底。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( D )
A.茄子受到的浮力等于它受到的重力 B.茄子的密度等于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变 D.土豆排开水的重力大于自身重力
2.如图,把一块橡皮泥捏成碗状,它可以漂浮在盛有水的烧杯中。如果将橡皮泥揉成团,它会沉入水底,比较上述两种情况,则下列说法中正确的是( B )
A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.橡皮泥沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积大
D.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力
3.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,下列判断中正确的是( C )
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
4.如图所示,一个小船中放有ABC三个小球,小船和球一起漂浮在水面上,其中A球密度小于水,B球密度等于水,C球密度大于水,小船可以自由的漂浮在水面上。
①只将A球放入水中, 则A球 漂浮 (填浮沉状况),液面 不变 (填“上升”或“下降”或“不变”)
②只将B球放入水中, 则B球 悬浮 (填浮沉状况),液面 不变 (填“上升”或“下降”或“不变”)
③只将C球放入水中, 则C球 下沉 (填浮沉状况),液面 下降 (填“上升”或“下降”或“不变”)
④若将ABC三球同时从船中取出放入水中,则液面 下降 (填“上升”或“下降”或“不变”)。
5.(2024秋•永嘉县校级期中)甲、乙、丙、丁四个形状体积都相同而材料不同的球体,它们在水中静止的情况如图所示,其中所受浮力相等的球是( C )
A.只有甲和乙 B.甲、乙和丙 C.丙和丁 D.甲、乙、丙和丁
6.(2025杭州一模)小金取两块相同的实心橡皮泥,将一块橡皮泥放入水中如A,发现其沉底。将另一块橡皮泥捏成碗状如B,放入水中,发现漂浮在水面,下列说法正确的是( D)
A. 橡皮泥A的密度小于水的密度
B. 橡皮泥B所受浮力大于自身重力
C. 橡皮泥B排开水的体积大于橡皮泥A的体积
D. 橡皮泥B排开水的质量大于橡皮泥A的质量
【知识梳理2】沉浮条件的应用
实例
原理
特点
轮船
其大小通常用排水量表示。排水量是轮船装满货物后排开水的质量,即为轮船满载时受到水的浮力,排水量可用吃水线来表示。
① 因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海行驶到江河或从河到海,其受到的浮力不变
② 根据F浮=ρ液gV排同一艘轮船从海行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排必增大,即船身稍下沉
潜水艇
它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水而改变自身的重力来实现的
需下沉时,水舱内充水,使得G>F浮;当G=F浮时,能停在任何位置(悬浮);需上浮时,用压缩空气将水排出,使得G<F浮。
密度计
在各种液体中密度计处于漂浮,则 F浮 =G 排=ρ液gV排;上面的示数小,下面的示数大,刻度不均匀,上疏下密,上小下大
因为F浮=ρ液gV排,液体密度不同,密度计排开液体的体积不同,液面所对应的位置也就不同
热气球 和飞艇
采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空
①气体密度本身比空气小
②加热使气体密度变小,比空气密度小
盐水选种
由阿基米德原理知,同一物体在密度较大的液体中时所受的浮力较大,由于盐水的密度大于清水的密度,同样的种子在盐水中受到的浮力比在清水中受到的浮力大。
利用盐水可将干瘪、虫蛀的种子除去。
浮力秤
当浮力秤中放入质量为m的物体时。浮力秤增加的浮力等于物体的重力。
即:△F浮=G;
ρ水g△V排=mg; ρ水S△h=m; 即:;水面升高的高度即刻度,与物体的质量成正比,那么浮力秤的刻度是均匀的。
【例题精讲】
1.如图所示055型驱逐舰是我国自行建造的首款万吨级驱逐舰。下列有关该舰的说法正确的是( D )
A.漂浮在海面上时,受到的浮力方向向下
B.漂浮在海面上时,受到的浮力大于重力
C.从密度小的海域行驶到大的海域时,排开海水的体积不变
D.从密度大的海域行驶到小的海域时,受到的浮力大小不变
2.我国研制的水下滑翔机“海燕﹣X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是( B )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
3.在一只铅笔的下端粘上一块橡皮泥,把它分别置于甲、乙、丙三种不同的液体中,铅笔静止时的情形如图所示,则铅笔分别在三种液体中受到的浮力F的大小和三种液体的密度ρ之间的关系正确的是( D )
A.F甲<F乙<F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.F甲>F乙>F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.F甲=F乙=F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.F甲=F乙=F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
4.(2024宁波一模)小宁所在的科技小组准备制作简易密度计,取。
(1) 取一根粗细均匀的塑料管(塑料管质量忽略不计),在其下端缠绕10g铜丝,初步做成一支密度计,并使其漂浮于水面上,此时密度计受到的浮力为 0.1 N。
(2) 若塑料管放到水中的情景如图所示,此时用记号笔在塑料管上液面位置处画一个刻度线A,再将塑料管放到酒精中,塑料管仍处于竖直漂浮状态,此时再用记号笔在塑料管上液面位置处画一刻度线B,则刻度线B位于 (A上方)选填 “A上方”“A下方”或“与A重合”)。
(3) 小宁发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 BD 。(多选)
A.换更大的容器盛放待测液体 B.换更细的塑料管制作密度计
C.换更长的塑料管制作密度计 D.适当增大塑料管下端铜丝的质量
5.学习了项目化课程后,小宁自制一支能测液体密度的仪器。如图甲所示,取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN,N端用合金块封口,再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值,仪器就完成制作。如图乙所示,当仪器竖直漂浮在待测液体中时,液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm,质量m1为3g,塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2;合金块高l2为2cm,质量m2为18g。g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。请计算:
(1)该仪器的重力 0.21N 。
(2)该仪器竖直漂浮在水中,受到的浮力大小及浸入水中的深度 0.175m 。
(3)该仪器竖直漂浮在水中,水对该仪器底部的压强大小 1750pa 。
(4)为了找出该仪器的重心,小宁用细线将它悬挂起来,使其水平平衡,如图丙所示。重心O点离N端的距离d=
3 .
(5)物体浮力作用点位于物体浸入液体部分的几何中心。该仪器的浮力作用点位于重心及以下时,将会在液体中倾倒,难以测量。从理论上分析,该仪器竖直漂浮在某种液体中时,如果浮力作用点恰好与该仪器重心重合,则该液体的密度为 2.9 (计算结果精确到)。
6.(2024杭州模拟)校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量,实现潜水器的沉浮。
工作舱体积/cm3
水舱体积/cm3
1
550
250
2
500
300
3
480
320
4
450
350
设计要求:潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换;为保证潜水器正常工作,应尽可能增大工作舱的体积。
(1) 在如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器整体将 下沉 (选填“上浮”或“下沉”)。
(2) 已知该小组同学采用的材料总质量为0.5kg,体积为800cm3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积,如表格所示。为满足设计要求,最合适的方案为方案 3 。g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3
(3) 图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中,潜水器经过的几个位置如图丙,O点开始向水舱内注水,潜水器开始下沉;A点向外排尽水舱中的水;B点潜水器顶端恰好到达水面;C点潜水器弧形部分恰好露出水面;D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线。
7.(2025浙江联考一模)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( C )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
8.()某同学用食盐、水和一支装有沙子的薄塑料管来测量新鲜鸡蛋的密度,步骤如下:食盐晶体不能继续溶解
(1)室温下,将食盐晶体慢慢加入水中,充分搅拌,当观察到 现象时,所得溶液为饱和溶液。
(2)将新鲜鸡蛋放入上述饱和溶液中,鸡蛋处于漂浮状态。然后慢慢加水,当鸡蛋处于 状态时,鸡蛋的密度等于食盐溶液的密度。
(3)把鸡蛋从食盐溶液中取出,将总质量为10.5克、底面积为1厘米的塑料管放入该食盐溶液中,直立漂浮时测得液面下塑料管的长度为10厘米,如图所示。请计算该新鲜鸡蛋的密度为多少?
1)食盐晶体不能继续溶解
(2)补充常见配套计算/解析示例(结合食盐溶解度典型题型):
以20℃为例,NaCl溶解度S=36g(100g水最多溶解36g氯化钠)
① 若溶剂为m,饱和时最大溶解食盐质量:
m(NaCl)=S/100g × m
② 浓度计算:饱和溶液溶质质量分数
ω=S/(100+S)×100%=36/136×100%≈26.47%
9.我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注水使其下沉(如图);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。
(1)拖运管段时,若速度为2千米/时,拖运距离为3千米,需要 小时;
(2)图中,当往水箱中注水的质量为6×104千克时,管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3,则注水前管段与水箱的总质量为多少千克; (海水密度取1.0×103千克/米3)
(3)管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与哪些因素有关?
1)1.5。(2)注水前管段与水箱的总质量为3.0×10^6kg。(3)管段隔墙下沉到海底时受到的压力大小与海水的密度、海底深度、隔墙面积等有关。
【知识梳理3】浮力大小的比较
1.针对同一个物体在不同液体中的问题,此类题型主要解决2个问题
第一:比较物体在不同液体中所受浮力大小之间关系
第二:比较各液体的密度大小关系。
由于物体在不同液体中浮沉情况不同,即不同,液体的密度也不同,所以比较浮力的大小关系时不能采用阿基米德原理。
2.浮力大小判断:漂浮、悬浮时,,沉底时。
3.液体密度判断:物体浸入液体体积越大,液体密度越小(密大浸小)。
特别说明:当物体在液体中时都处于漂浮状态时,那么根据浸入体积多少来判断液体密度大小,也满足“密大浸小”的关系,即浸入的体积越小,则液体密度越大。由此得到各液体之间的密度关系。
在上述分析的基础上,根据已知条件,就可以解决例如液体对容器底的压力、压强大小关系,容器对桌面的压力、压强大小关系等。
【例题精讲】
1. 如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。重力为12N,体积为2×10-3m3的木块A漂浮在水面上,如图甲所示;现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙所示。求:
(1)图甲中木块A受到浮力的大小;
(2)合金块B的密度。
1)12 N;
(2)1.52×10³ kg/m³
2.三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中。小球静止后状态如图所示,关于三个容器中小球受到的浮力大小判断正确的是( D )
A.F甲>F乙>F丙 B.F甲<F丙<F乙
C.F甲>F乙=F丙 D.F甲<F乙=F丙
3.如图,将一个苹果和橙子放入水中,苹果漂浮,橙子下沉至底部。若苹果的质量、体积和受到的浮力为m1、V1和F1,橙子的质量、体积和受到的浮力为m2、V2和F2。下列说法正确的是( B )
A.若 则F1一定小于F2 B.若 则F1一定大于F2
C.若 则F1可能大于F2 D.若V1>V2, 则F1一定大于 F2
4.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( A )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法判断
5、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( C )
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
6、水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列分析正确的是( D )
A.两种液体对容器底部的压强p甲<p乙 B.两种液体的密度p甲<p乙
C.A球受到的浮力小于A球的重力 D.两小球所受浮力FA=FB
7.甲、乙两个完全相同的溢水杯放在水平桌面上,甲溢水杯中装满密度为ρ甲的液体,乙溢水杯中装满密度为ρ乙的液体。如图甲所示,将密度为ρ,重力为G的物块A轻轻放入甲溢水杯中,将物块A轻轻放入乙溢水杯中,物块A沉底( A )
A.甲的液体密度大于乙的液体密度
B.放入物块A后,甲容器对桌面的压力变大
C.放入物块A后,甲容器中A所受到的浮力大于乙容器中A所受的浮力
D.放入物块A后,甲容器底部所受液体的压强小于乙容器底部所受液体的压强
(
课堂达标练习
)(认真思考,切勿0帧起手~)
1.小科周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( A )
A.FA>FB B.FA<FB C.FA=FB D.无法比较
2.如图是小科用量筒和水测量金属块体积的实验,小科将金属块从量筒上方一定高度匀速放下,直至完全浸入水中并沉至量筒底部的过程中,图中能反映液面高度 h 和金属块下降时间关系的图像是( D )
A. B.
C. D.
3.甲、乙体积相同, 乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是 ( B )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力
B.乙物体受到的浮力最大
C.丙物体的平均密度最小
D.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
4.水平桌面上有一盛有水的容器,质量分布均匀的木块用细线系住浸没在水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是 ( D )
A.甲、乙两图中木块受到的浮力相等
B.甲、乙两图中容器底部受到的水的压强相等
C.甲图中容器对水平桌面的压力大于乙图中容器对水平桌面的压力
D.若将乙图中木块浸在水中部分切掉取走,则木块静止时,仍有剩余木块体积的五分之二露出水面
5.重5千克的L形容器放在桌面上,底部面积 厘米2 ,上端开口面积 厘米2 ,容器下部分高度为h1=20厘米。倒入12千克水,放入重1.6牛的实心塑料小球。小球静止时如图,此时容器上壁给小球0.4牛的作用力,容器内水的总高度为 h2以下说法正确的是 ( C )
A.塑料小球的密度是0.8千克/米3
B.此时容器对桌面的压力为171.2牛
C.此时液面到容器底的高度为 厘米
D.若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),这两个球将可以悬浮在水中
6.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 ( C )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
7.如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰好能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球 ( B )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
8.装有一定量水(水的密度为ρ0)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中,如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为h1;若将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h2;若将小石块系在木块下面放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h3。则下列判断中正确的是( C )
A.石块的质量m= (h3-h1)l2
B.石块的体积 V=(h2-h3)l2
C.石块的密度
D.石块完全浸没在水中受到的浮力
9.一个质量为m的圆柱形瓶身的空玻璃瓶(瓶壁厚度忽略不计),内装高度为h.密度为 的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内外液体液面高度差如图乙和丙所示下列说法中不正确的是( D )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力等于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为
C.玻璃瓶在未知液体中受到的浮力
D.未知液体的密度
10.如图所示的容器中有水,一根下面挂一实心小铁块的塑料管漂浮在水面上。下列说法中,正确的是 ( C )
A.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
B.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面上升
C.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
D.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则塑料管外壁上的A 点受到液体的压强变小
11.4个边长均为L 的相同的立方体木块,用胶水(胶水质量不计)粘在一起放入水中,露出水面的高度为L2,如图所示。当胶水溶于水后,木块散开,这时出现( D )
A.a、b 露出水面的高度为L/2,c、d 露出水面的高度为0
B.a、b露出水面的高度为L/2,c、d 沉入水底
C.a、b、c、d 露出水面的高度都为
D.a、b、c、d露出水面的高度都为L4
12.小敏要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究.
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知物体排开液体的体积越大,所受的浮力 越大 .
(2)实验结束后,庆林绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图乙所示分析图像可知:
①曲线 a (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受重力为 2.7 N,金属圆柱体浸没时受到的浮力为 1.0 .
13、学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图)。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是( D )
A. 冷水、热水中都下沉 B. 冷水中下沉,热水中上升
C. 冷水、热水中都上升 D. 冷水中上升,热水中下沉
14、如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B。当冰块A完全熔化后,下列分析不正确的是( B )
A. 烧杯中盐水的密度变小 B. 烧杯内液面不发生变化
C. 杯底受到液体的压强变小 D. 物块B受到的浮力变小
(
课后巩固练习
)(认真思考,切勿0帧起手~)
1.如图所示,体积相同的两个实心小球甲、乙用细线连接在一起,把它们放入水中恰好处于悬浮状态,并且细线被拉紧,下列说法正确的是( B )
A.甲、乙两球的密度
B.两球受到的浮力
C.剪断细线后,两球仍悬浮
D.剪断细线前后容器底受到水的压强不变
2.如图所示,将空的饮料罐开口朝上,缓缓按入装满水的桶中(饮料罐未浸没),桶中水不断溢出,此过程中手用力的大小将 变大 ,饮料罐受到浮力的大小将 变大 ,水桶底部受到桶内水的压强将 不变 。(以上均选填“变大”“不变”或“变小”)
3.如图所示,采用两种方式使B浸没,物块A压在物块B上,物块C通过细绳吊在物块B下,整体均在水中保持静止,则mA < mC(选填“>”、“=”或“<”)。
4.三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与甲、乙、丙三个体积相同的实心球相连,向容器内倒入水,待水和球都稳定后,观察到如图所示的情况,此时乙球下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是( C )
A.乙球的重力小于它受到的浮力
B.甲球的重力大于它受到的浮力
C.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为F甲>F乙>F丙
5.一根长为l0粗细均匀的蜡烛密度为ρ0、横截面积为S0。它的底部粘有一块密度为6ρ0、质量为m1的金属块,现将该蜡烛放在装有水的容器中,静止后直立漂浮于水中(水的密度为1.2ρ0),如图所示,现将蜡烛点燃,其燃烧速度为v0(v0保持不变),请你推导并计算:
(1)当该蜡烛没有点燃,直立漂浮于水中时,蜡烛露出水面的长度;
(2)从蜡烛刚被点燃到蜡烛烛焰熄灭的时间。(设燃烧时油不流下来)
(1) 蜡烛露出水面的长度为
(2) (2)从蜡烛刚被点燃到蜡烛烛焰熄灭的时间为。
6.三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后,可以竖直升降,大大缩短船只过坝的时间,为了确保运行的安全性,工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式,如图所示为它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时,竖井中水位下降,两个相同的浮筒也随之下降,船厢就会上升;反之船厢就会下降。已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg,每个浮筒的质量为1.8×107kg。当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢,船厢上升到与上游水位相平时(即图中所示位置),进水阀、排水阀都关闭,此时每个浮筒排开水的体积是多少立方米?(不计钢绳和滑轮的重力及摩擦,g取10 N/kg)。
每个浮筒排开水的体积是2500立方米。
7.如图所示容器内放有一长方体木块M,上面压有一铁块m,木块浮出水面的高度为h1(图甲);用细绳将该铁块系在木块的下面,木块浮出水面的高度为h2(图乙);将细绳剪断后(图丙),则木块浮出水面的高度h3为( A )
A.h1+(h2﹣h1) B.h2+(h2﹣h1) C.h1+(h2﹣h1) D.h2+(h2﹣h1)
8.(2025金华一模)劳动实践中,小宁把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗,他先将一个重为的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出并放置在桶内,桶仍漂浮在水面(不考虑捞出过程中带出的水)。
(1) 某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力_ _ 小于_ _ (选填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。
(2) 全部鹅卵石捞出放置在桶内时,水池内水面高度与鹅卵石未捞出时相比会_ _ 上升_ _ (选填“上升”“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为,则桶内鹅卵石的总质量为_ _3.2kg _ _ 取,取。
9.(2025·浙江自主招生)用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物,当重物浸没在水中时,拉力为11.6N,滑轮组的机械效率为75%,当重物离开水面时,拉力为14.5N(整个装置的摩擦和绳重不计),求重物的密度。
4000kg/m3
10.“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某科学兴趣小组模仿这一现象,制作了一“浮力秤”,将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图所示,已知玻璃杯的质量为300克,底面积为30厘米,高度为15厘米,(g取10牛/千克)求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(水未进入杯内),杯子受到的浮力;
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置);
(3)此浮力秤的最大称量为多少克?
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(水未进入杯内),杯子受到的浮力为 3N。
(3) 此时杯子浸入水中的深度为 0.1m。
(4) (3)此浮力杯最大能够称 150g 的物体。
11.全球变暖,冰川融化、海平面上升,正悄悄改变地球的“模样”。 右图是科学家拍下北冰洋巨型冰山的一角,是冰川漂浮在海面上的情景。已知海水密度为ρ海=1.03×103kg/m3,某同学根据所学知识,进行分析:
(1)冰川熔化前受到的浮力 等于 (填“大于”、“小于”或“登云”)冰块的重力。
(2)若此冰川质量为2.06×108kg,则冰川熔化前排开海水的体积为多少?
(3)请通过计算说明冰川熔化后海平面的升降情况。
(1)等于 (2)2×10⁵ m³
(3)海平面会升高,计算过程见解析 【解析】(1) 因为冰川熔化前处于漂浮状态,所以冰川熔化前受到的浮力等于冰川的重力,即 F 浮 = G。 (2) 根据阿基米德原理可知,冰川熔化前排开水的体积 V 排 = F 浮 /(ρ 海水 g)=G/(ρ 海水 g)
12.如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼-15舰载机,若每架舰载机质量为25吨。(海水的密度取1.0×103千克/立方米,g取10N/kg)。
(1)若每架歼-15舰载机轮胎总面积为0.5m2,则每架歼-15舰载机对甲板的压强是多少?
(2)在标准排水量时,航母所受的浮力为多少N?
(3)当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了多少立方米?
(1)若每架歼 - 15 舰载机轮胎总面积为 0.5m²,则每架歼 - 15 舰载机对甲板的压强是 5×10⁵Pa; (2)在标准排水量时,航母所受的浮力为 5×10⁸N; (3)当 36 架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了 900m³。
13.小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B为体积是1.25×10-4m3的正方体。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出;(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,求盒底部受到水的压强大小;
(2)求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小;
(3)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,求盒A受到的浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(4)请计算第(3)问中水槽里的水位变化的高度。
1)空盒 A 漂浮在水面上时,盒底部受到水的压强大小为 100Pa。 (2)空盒 A 漂浮在水面上时所受浮力的大小为 1N。 (3)小红把金属块 B 从水中捞起后放进盒 A 并漂浮在水面上时,盒 A 受到的浮力的大小为 9.75N。 (4)第(3)问中水槽里水位升高 3.75cm。
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