物体的浮沉条件及应用（分层作业）【解析版】

第3节物体的浮沉条件及应用一、物体的浮沉条件1．质量为0.5kg的冰块漂浮在水面上，所受的浮力大小为_______N，排开水的重力为______N，排开水的质量为______kg。【答案】4.9，4.9，0.5。【解析】①质量为0.5kg的冰块漂浮在水面上，根据二力平衡条件可知，所受浮力的大小等于木块的重力，即F浮=G木=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N；②根据阿基米德原理，排开水的重力为4.9N；排开水的质量m＝EQ\F(G,g)=EQ\F(4.9N,10N/kg)＝0.5kg2．将重为5N的小球放入装有6kg水的容器中，静止后的小球悬浮在水中，状态如图所示，则小球所受浮力的大小为_____N。若向水中加入足量的盐，小球将_____（选填“上浮”、“悬浮”或”下沉”）。【答案】5，上浮。【解析】由图可知，小球处于悬浮状态，根据悬浮条件可知：小球受到的浮力F浮=G=5N若向水中加入足量的盐，液体密度变大，由于排开液体的体积一定，由F浮=ρ液V排g可知，小球受到的浮力变大，当浮力大于重力时，小球将上浮。3．学习了浮力的知识后小明同学进行了如下实验，他将一个小碗侧放入盛有水的容器中，如图甲所示，静止时小碗沉入水底，如图乙所示，此时小碗所受浮力______小碗的重力；接下来，他将小碗平放在水面上，松手后，小碗漂浮在水面上，如图丙所示，此时小碗所受浮力______小碗的重力；图乙中小碗所受浮力________图丙中小碗所受浮力。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】小于，等于，小于。【解析】图乙中小碗沉底，小碗所受浮力小于小碗重力；图丙中小碗漂浮，小碗所受浮力等于小碗重力；由于两图中小碗重力相等，所以图乙中小碗所受浮力小于图丙中小碗所受浮力。4．把体积为200cm3、质量为120g的物体放入水中，判断物体静止时所处的状态（）A．悬浮 B．漂浮 C．沉底 D．上浮【答案】B【解析】假设物体浸没在水中，物体排开水的体积大小等于物体的体积，根据阿基米德原理可知，它受到的浮力大小为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3＝2N该物体的重力G=mg＝0.12kg×10N/kg=1.2N由于物体受到的浮力大于物体的重力，所以该物体浸没在水中，会上浮，物体静止时所处的状态为漂浮；故A、C、D不符合题意，B符合题意。故选B。5．甲、乙两容器盛有密度不同的液体，将同一小球先后放入两容器中，静止后两容器液体深度相同，如图所示。下列判断正确的是（）A．甲容器中的液体密度较大B．乙容器中的液体密度较大C．乙容器中液体对底部的压强较大D．甲容器中小球受到的浮力较大【答案】A【解析】同一小球，放入不同液体中漂浮或悬浮，根据二力平衡条件可知，浮力都等于重力，因此在两种不同液体中，小球受到的浮力相等，故D错误；根据F浮＝ρ水gV排，由于小球在甲液体中V排比较小，因此甲液体密度大，故A正确，B错误；根据p＝ρgh可知，深度相同，则甲液体对容器底的压强大，故C错误，因此正确答案为A。所以选A.二、浮力的应用6.2022年5月，全球首艘智能型无人系统母船“珠海云”号（如图所示）在广州下水。“珠海云”号排水量为2000吨，表示______________，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______（填“变大”、“变小”或“不变”）。（g取10N/kg）【答案】表示满载时排开的水的质量为2000吨；2×107；变小。【解析】排水量为2000吨，表示“珠海云”号满载时排开的水的质量为2000吨；根据阿基米德原理，“珠海云”号受到的浮力为F浮=G排=m排g=2.0×106kg×10N/kg=2.0×107N因为船漂浮，所以F浮=G船，船上的无人机起飞后，船的总重力变小，因此船受到的浮力变小。7．如图3所示“蛟龙”号，它完成了世界最深处下潜，“蛟龙”号潜水器与潜水艇原理相同，都是靠改变______来实现上浮与下沉的。“蛟龙”号潜水器在没入水面下继续下潜时（海水密度不变），它受到的浮力______，它的上表面受到海水的压强______（后两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】自身重力；不变；变大。【解析】潜水器在水下排开的液体的体积时不变的，受到的浮力是不变的，它的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水器在没入水面下继续下潜过程中，ρ液和V排均不变，根据F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力不变。潜水器在下潜的过程中，所处深度h变大，由p=ρgh可知，潜水器受到水的压强变大。图3图4图3图48．如图4所示，用同一支密度计分别测量A、B两种液体的密度，则密度计在两种液体里受到的浮力大小FA______FB，两种液体的密度A_____ρB。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】等于，大于。【解析】密度计在两种液体里都漂浮，根据二力平衡条件可知，在两种液体里受到的浮力都等于物体的重力，所以是相等的；因为VA排＜VB排，根据F浮=ρ液gV排可知：A大于ρB。9.2022年5月15日1时26分，我国自主研发的“极目一号III型浮空艇”从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空，4时40分到达海拔9032米的高度，创造了“浮空艇”大气科学观测海拔高度世界纪录。如图，下列关于浮空艇说法正确的是（）A．浮空艇内充入的气体的密度大于空气的密度B．浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越大C．浮空艇上升过程中受到的浮力越来越小D．浮空艇可以一直上升理由：______。【答案】C；根据阿基米德原理F浮=ρ气V排g可知，V排等于浮空艇体积，大小不变，g不变，ρ气随高度的增加而减小，所以F浮变小。【解析】A．“浮空艇”从地面由静止升空，受到的浮力大于重力，即F浮>G，根据阿基米德原理可得ρ空气gV排>ρ内气体gV，其中V排=V，所以ρ空气>ρ内气体，即浮空艇内充入的气体的密度小于空气的密度，故A错误；B．海拔越高大气压强越小，所以浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越小，故B错误；C．根据阿基米德原理F浮=ρ气V排g可知，V排等于浮空艇体积，大小不变，g不变，ρ气随高度的增加而减小，所以F浮变小，故C正确；D．根据F浮=ρ气V排g可知，V排等于浮空艇体积，大小不变，g不变，ρ气随高度的增加而减小，所以F浮变小，当浮力小于“浮空艇”的总重力时，“浮空艇”就不能上升，故D错误。所以选C。理由：根据阿基米德原理F浮=ρ气V排g可知，V排等于浮空艇体积，大小不变，g不变，ρ气随高度的增加而减小，所以F浮变小。10．小刚自制了一个泡沫救生圈。其质量为8kg，体积为0.06m3。求：（1）救生圈漂浮在水面上时，它所受的浮力为多大？（2）当小刚躺到救生圈上面时，救生圈刚好完全浸没在水中，则小刚的重力是多少？（g＝10N/kg）【答案】（1）80N；（2）520N【解析】（1）救生圈漂浮在水面上时受的浮力F浮1=G圈=mg=8kg×10N/kg=80N（2）救生圈刚好完全浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N故小刚的重力是G=F浮-G圈=600N-80N=520N11.2020年4月22日，在中国海军成立71周年纪念日前夕，075型两栖攻击舰的2号舰在上海某造船厂正式下水。如图所示，这艘两栖攻击舰长约235米，宽约36米，排水量约为3.5×104吨，是中国海军舰艇中尺寸仅次于航母的军舰。下列说法正确的是：_______；理由是：_____________。A．此军舰受到的浮力一直不变B．此军舰满载时受到的浮力约为3.43×104NC．此军舰从长江驶入东海后，船体会下沉一些D．直升机从军舰上飞走后，军舰所受浮力减小【答案】D；因为军舰始终漂浮在水面上，浮力和重力相等，当升机从军舰上飞走后，军舰的总重力减小，相应的浮力也减小。【解析】因为军舰始终漂浮在水面上，浮力和总重力（包括舰自重、物资重等）是平衡力，大小始终相等。A．军舰漂浮在海面上，根据二力平衡条件可知，所受浮力的大小等于军舰的总重力，当起降直升机时，舰艇的重力会发生改变，因此浮力也会随之改变，所以A错误。B.此军舰满载时受到的浮力约为F浮=G=mg=3.5kg×107千克×9.8N/kg=3.43×108N；所以B错误。C．东海的海水密度要大于长江的江水密度，根据F浮＝ρ水gV排，因为军舰漂浮在水面，浮力不变，当液体的密度变大时，排开液体的体积减小，船体会上浮一些，故C错误；D．因为军舰始终漂浮在水面上，浮力和重力相等，当升机从军舰上飞走后，军舰的总重力减小，相应的浮力也减小，故D正确。理由是因为军舰始终漂浮在水面上，浮力和重力相等，当升机从军舰上飞走后，军舰的总重力减小，相应的浮力也减小。12.如图所示，甲、乙两杯盐水静止放在水平桌面上。把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中，鸡蛋在甲杯中漂浮，在乙杯中悬浮，此时两液面相平。下列说法中不正确的是（）A．鸡蛋在甲、乙两杯盐水中受到的浮力相等B．鸡蛋的平均密度等于乙杯盐水的密度C．甲杯中盐水的密度大一些D．在乙杯盐水中加入清水后，鸡蛋会上浮一些【答案】D【解析】A．由图可知，同一个鸡蛋在甲、乙两杯液体中分别处于漂浮和悬浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只鸡蛋在两杯中受到的浮力相等，都等于鸡蛋的重力，故A正确，不符合题意；BC．由图可知，鸡蛋在甲杯中漂浮，可得ρ甲＞ρ鸡蛋；鸡蛋在乙杯中悬浮，可得ρ乙＝ρ鸡蛋，所以ρ甲＞ρ乙，故BC正确，不符合题意；D．在乙杯液体中加入清水后，乙杯中液体密度变小，根据F浮＝ρ液gV排可知，排开液体的体积不变，浮力变小，所以鸡蛋会下沉，故D错误，符合题意。故选D。13．把一个木块ρ木=0.6×103kg/m3放入盛满酒精ρ酒精=0.8×103kg/m3的溢水杯中，溢出的酒精；若将此木块从酒精中取出，擦干后放入盛满水的溢水杯中，则溢出的水的质量是（）A．等于50g B．小于50g C．大于50g D．无法确定【答案】A.【解析】由于ρ木＜ρ酒精，所以木块在酒精面上将漂浮，木块受到酒精的浮力：F浮酒精＝G木＝G排酒精＝m排酒精g……①由于由于ρ木＜ρ水，所以木块在水面上漂浮，木块受到水的浮力：F水浮＝G木＝G排水＝m排水g……②因为木块都是漂浮，所以浮力相等，F浮酒精＝F水浮由①②可知木块排开酒精和水的质量相等（溢出的质量）：m排酒精=m排水=50g故选A。14．如图所示，一座质量为10t的冰山漂浮在水面上。求：（1）冰山受到的重力；（2）冰山受到的浮力；（3）冰山浸入水中的体积。【答案】（1）105N；（2）105N；（3）10m3。【解析】（1）冰山的重力为G=mg＝10×103kg×10N/kg=105N（2）因为冰山漂浮，所以冰山受到的浮力等于重力，即F浮=G=105N（3）由F浮=ρ水gV排可知，冰山浸入水中的体积为V浸=V排=EQ\F(F浮,ρ水g)=EQ\F(105N,1.0×103kg/m3×10N/kg)=10m315．中国在海军装备现代化的进程中，已拥有世界最先进的核潜艇。如图为某种型号的导弹型核潜艇，该艇水上排水量为16600吨，水下排水量为18700吨。艇长170.7m、艇宽12.8m。下潜深度可达300m。（1）它在水下航行时所受浮力是多少？（2）它在水面航行时露出水面的体积是多少？（海水密度近似取作ρ水=1.0×103kg/m3）。【答案】（1）1.87×108N；（2）2.1×103m3。【解析】（1）由阿基米德原理可知，潜艇受到的浮力F浮=G排=1.87×107kg×10N/kg=1.87×108N（2）潜艇在水面上时，浮力等于重力F浮=G，即ρV排g＝mgV排＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(1.66×107kg,1.0×103kg/m3)=1.66×104m3同理，核潜艇的总体积V总＝eq\f(m,ρ)＝eq\f(1.87×107kg,1.0×103kg/m3)=1.87×104m3所以露出的体积为V露＝V总-V排＝1.87×104m3-1.66×104m3=2.1×103m316．（2022山东淄博•统考中考真题）小明洗碗时发现，同一只碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底，如图所示。下列说法正确的是（）A．碗漂浮时所受的浮力大于它所受的重力B．碗漂浮时所受的浮力等于它排开的水所受的重力C．碗沉底时所受的浮力大于它漂浮时所受的浮力D．碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积【答案】B【解析】A．当碗漂浮时，碗静止在水面上处于平衡状态，所受的浮力和重力二力平衡，浮力等于碗的重力，故A错误；B．当碗漂浮时，根据阿基米德原理可知，物体受到的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小，故B正确；CD．当碗沉底后，浮力小于自身重力，漂浮时浮力等于自身重力，所以沉底时所受的浮力小于漂浮时受到的浮力；根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，碗沉底时排开水的体积小于它漂浮时排开水的体积，故CD错误。所以选B。17．（2022山东日照•统考中考真题）成语“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸过的李子和瓜，形容夏天消暑的生活。“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，从物理学的角度分析，下列判断正确的是（）A．李子的质量大于瓜的质量B．李子的体积小于瓜的体积C．李子受到的重力大于瓜受到的重力D．李子的密度大于水的密度，水的密度大于瓜的密度【答案】D【详解】AC．李子的质量小于瓜的质量，根据G=mg可知，李子受到的重力小于瓜受到的重力，故AC错误；B．李子的体积小于瓜的体积，但不是“沉李浮瓜”的原因，故B错误；D．李子的密度大于水的密度，水的密度大于瓜的密度，根据F浮=ρ液gV排可知，李子在水中受到的浮力小于李子的重力，瓜在水中受到的浮力大于自身的重力，因此“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，故D正确。故选D。18.（2022山东潍坊•统考中考真题）2022年5月15日，我国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇，从青藏高原海拔4270m的中科院珠峰站附近升空，顺利升至9032m，超过珠峰高度，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。该浮空艇通过一条缆绳与地面的锚泊设备连接，利用所受的浮力和缆绳的拉力控制可实现升空和驻空。忽略浮空艇体积的变化，在其匀速直线上升过程中，下列说法正确的是（

）A．浮空艇周围的大气压不变 B．浮空艇受非平衡力的作用C．浮空艇所受浮力大小不变 D．浮空艇所受浮力大于自身的重力【答案】D【解析】A．浮空艇在匀速直线上升过程中，海拔越高，空气越稀少，空气密度越小，浮空艇周围的大气压越小，故A错误；B．浮空艇在匀速直线上升，处于平衡状态，所以浮空艇受平衡力的作用，故B错误；C．浮空艇在匀速直线上升过程中，海拔越高，空气密度越小，忽略浮空艇体积的变化，由F浮=ρ液gV排可知，浮空艇所受浮力变小，故C错误；D．浮空艇在匀速直线上升过程中，处于平衡状态，浮空艇受到竖直向上的浮力和受到竖直向下的重力、拉力，即F浮=G+F拉所以浮空艇所受浮力大于自身的重力，故D正确。故选D。19．（2022内蒙古通辽•统考中考真题）放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水，将A，B两个体积相同的实心物体分别放入容器内，待物体静止后，如图所示，物体受到的浮力FA____FB，物体的密度ρA_____ρB（两空均选填“>”、“<”或“=”）。【答案】<，<。【解析】由图可知，A、B两个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排根据F浮=ρ液gV排可知，浮力的大小关系为FA<FB由题知，A、B两个正方体的体积相同；由图可知，A和B处于漂浮，则由浮沉条件可知GA=FA浮，GB=FB浮由于FA<FB，所以GA<GB，即mA<mB