专题15 物体沉浮条件及其应用（原卷版）

专题15 物体沉浮条件及其应用（解析版） 【内容播报】 特别说明：典例是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关是 2022 年的期末考试题和2023 年的模拟考试题和2023 年的中考真题中经过多次筛选。知识点 以挖空的形式设计，便于学生提前预习，考点通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记 忆，好题冲关分层设计，针对于不同的学生。 知识点 考点 好题冲关 物体的沉浮条件 物体的沉浮条件及其判断（1 典例+3 即时检测） 基础过关（20） 浮力的应用 漂浮状态下密度的计算（1 典例+3 即时检测） 能力提升（25） 浮力与液面上将问题（3 典例+4 即时检测） 真题感悟（19 题） 浮力的利用（1 典例+3 即时检测） 1. 加强对浮力公式的理解和应用； 2. 掌握物体漂浮状态下密度的计算问题； 3. 掌握冰融化时液面的升降变化问题； 4. 理解浮力在生产与生活中的运用 知识点1：物体的沉浮条件 浸在液体中的物体同时受到浮力和重力的作用，物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的关系如下： 上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底 F 浮______G 物 F 浮______G 物 F 浮______G 物 F 浮______G 物 F 浮+F 支=G 物 ρ 液 _____ρ 物 ρ 液 _____ρ 物 ρ 液 _____ρ 物 ρ 液 _____ρ 物 ρ 液 _____ρ 物 物体处于动态，受到的是非平衡力 物体处于静止状态，受平衡力 知识点2：浮力的应用 1. 轮船 （1）原理 物体的密度大于液体的密度，制成________的可以漂浮在液体的表面上，也增大了可以利用的浮力 （2）排水量 轮船载重的大小用_______表示，是指轮船按照设计要求满载货物时排开水的________； 2. 潜水艇 因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变，所以，潜水艇受到的浮力_________，潜水艇的上浮 和下沉全靠改变_________； 3. 气球和飞艇 靠充入密度_____________空气的气体来工作的； 4. 密度计 （1）原理 根据物体__________时的受力平衡及阿基米德原理制成，用来测定液体密度的仪器； （2）特点：浸入液体的体积越小，说明液体的密度越______； 考点一 物体的沉浮条件及其判断 浸在液体中物体的浮沉条件 1 . 物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出 液面，最后漂浮在液面。 2 . 漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。 但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中，浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体 浸没在液体中。 上浮 漂浮 悬浮 下沉 ρ 物＜ρ 液 ρ 物＜ρ 液 ρ 物=ρ 液 ρ 物＞ρ 液 G 物＜F 浮 G 物=F 浮 G 物=F 浮 G 物＞F 浮 【典例1】（2023·北京·统考中考真题）小京洗水果时，发现体积较小的桔子漂浮在水面上，而体积较 大的芒果却沉在水底，如图所示。下列说法正确的是（ ） ．桔子的密度小于芒果的密度 B．桔子受到的浮力大于它受到的重力 ．桔子受到的重力小于芒果受到的重力 D．桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力 【即时检测1】（2022·湖南长沙·统考一模）水平桌面上放有两个完全相同的烧杯，分别盛有甲、乙两 种液体。将质量相等、体积不等 的正方体实心物块M、分别放入两烧杯中，静止时如图所示， 液面刚好相平。以下判断正确的是（ ） ．M 受到的浮力大于受到的浮力 B．M 的密度小于的密度 ．甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强 D．若将M 也放入乙液体中静止时，M 将沉在杯底 【即时检测2】（2023·山东泰安·统考二模）两个相同的烧杯中装有不同的液体，把质量相等的甲、乙 两球分别轻轻放入、B 两杯液体中，静止时处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等，则下列说法 正确的是（ ） 甲球所受浮力更大 两球所受浮力一样大 杯中液体密度小于B 杯中液体密度 甲球对容器底的压力小于乙球对容器底的压力 ．只有 正确 B．只有 正确 ．只有 正确 D．只有 正确 【即时检测3】（多选）（2022·辽宁·统考模拟预测）三个完全相同容器内分别装满酒精、水和盐水 （ρ 酒精<ρ 水<ρ 盐水），将、b、三个不同的小球放入容器中，小球静止后位置如图所示，下列说法中正确的 是（ ） ．三个容器底部受到液体的压力关系是F 甲=F 乙=F 丙 B．三个小球密度关系是ρ<ρb<ρ ．若将小球b 放入丙杯中，小球b 排开液体的体积小于小球b 的体积 D．若将小球放入甲杯中，小球排开液体的质量小于小球的质量 考点二 漂浮状态下密度的计算 当物体漂浮时，如下图所示： 【典例2】（2023·山东淄博·统考中考真题）如图，将高为5m 的长方体木块缓慢放入盛满水的容器中， 静止时木块在水面上漂浮，下表面到水面的距离为3m，排开水的重力为3。则木块下表面受到水的压强是 P，木块受到的浮力是 ，木块的质量是 kg，木块的密度是 kg/m3（ ，g 取 10/kg）。 【即时检测1】（2023·山东临沂·统考模拟预测）将一个边长为10m 的正方体木块放在水中，木块静 止时有四分之一的体积露出水面。此木块的密度为 kg/m3；受到的浮力为 ；木块底部受到水的压强 为 P（g 取10/kg）。 【即时检测2】（2023·福建福州·福建省福州第十九中学校考模拟预测）如图所示，水平桌面上两个相 同的烧杯中分别装有甲、乙两种液体，将、B 两个正方体按图示方式放入液体中，待静止后，B 刚好浸没 在甲液体中，刚好浸没在乙液体中，且两杯中液面恰好相平。已知 ，排开液体的质量分别为 和 ，则 ∶ ；甲、乙液体对杯底的压力分别为 和 ，则 ∶ 。 【即时检测3】（2023·海南·校联考二模）如图所示，将一边长为10m 的正方体木块放入装有某液体 的圆柱形容器中。木块静止时露出液面的高度为2m，液面比放入前升高1m，容器底部受到液体的压强变 化了80P。则液体密度为 kg/m3，木块的重为 。（g 取10/kg，ρ 水＝10×103kg/m3） 考点三 浮力与液面升降问题 确定液面的升降，只要比较变化后的V 排与变化前的V 排的大小。 1 冰熔化后液面升降 （1）纯冰在液体中，冰熔化后液面升降。 ① ，如冰浮于盐水中，冰熔化后，液面上升。 ② ，冰熔化后，液面下降。 ③ ，液面不变。 （2）冰中含杂质，冰熔化后，水面升降。 ① ，若冰中有铁、铜、铝、石块等，冰熔化后，水面下降。 ② ，如冰中有木块、蜡、气泡，冰熔化后，水面不变。 ③ ，水面不变。 2 漂浮在液面的“载体” 当把所载的物体取出放入液体中时，如 ，容器中液面下降，当 时，容器中液面不 变。 【典例3】（2023·辽宁营口·统考中考真题）将冰块轻轻放入水平桌面上盛满煤油的烧杯中，冰块静止 时如图所示（ ）。下列分析正确的是（ ） ．放入冰块后，烧杯对桌面的压力变大 B．冰块完全熔化后，杯中液面高度下降 ．冰块完全熔化后，杯底受到液体的压强变大D．冰块完全熔化后，煤油的密度变大 【典例4】（2021·江西·统考中考真题）地球气候变暖，冰川熔化加剧，是造成海平面变化的原因之一； 小明同学根据所学知识，通过比较冰川完全熔化成水后，水的体积与冰川熔化前排开海水的体积，就能推 断海平面的升降。如图所示，是冰川漂浮在海面上的情景，若冰川的质量为m 冰，海水的密度为ρ 海，水的 密度为ρ 水，g 用符号表示，求： （1）冰川熔化前受到的浮力； （2）冰川熔化前排开海水的体积； （3）冰川完全熔化成水后水的体积； （4）推断海平面的升降，并说明理由。 【即时检测1】（2022·上海·九年级校考竞赛）容器内盛有部分盐水，在盐水中放入一块淡水凝固成的 冰，冰熔化后（ ） ．盐水的密度减小，液面上升 B．盐水的密度减小，液面不变 ．盐水的密度减小，液面下降 D．盐水的密度不变，液面也不变 【即时检测2】（2019 上·上海·九年级校考期中）如所示，放在水平地面上的柱形容器中盛有水，漂 浮在水面上的木块和冰块的质量均为04 千克，木块所受的浮力大小为 牛，方向为 。一段时间后，冰 全部融化成水，与冰融化前相比，木块受到的浮力将 ，水对容器底部的压强将 。（后两空均选填 “变大”、“变小”或“不变”） 【典例5】（2021·广西·统考中考真题）图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图，底面积为200m2 的柱形水箱内装有质量为5kg 的水，竖直硬细杆上端通过力传感器固定，下端与不吸水的实心长方体连接。 打开水龙头，水箱中的水缓慢排出，细杆对力传感器作用力F 的大小随排出水的质量m 变化的关系如图乙 所示，当排出水的质量达到4kg 时，刚好全部露出水面，由传感器控制开关开始注水。不计细杆重力，水 的密度为10×103kg/m3。求： （1）开始注水时，水箱内的水受到的重力； （2）的密度； （3）水从上表面下降至传感器示数为零的过程，水箱底部受到水的压强变化量。 【即时检测1】（2023·陕西西安·校考三模）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、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 200m2，空盒底面积为100m2，金属块B 为体积是125×10-4m3的正方体。她先把金属块B 放入水槽中沉底， 当空盒漂浮在水面上时，盒底浸入水中1m 深。整个实验中，水槽里的水未溢出；（ρB=70×103kg/m3） （1）空盒漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小； （2）求空盒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并漂浮在水面上时，求盒受到的浮力的大小；（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。 【即时检测2】（2023·重庆·重庆八中校考二模）水平地面上有一个工件如图甲所示，由上下两个不同 物质组成的柱体连接在一起，上半部分是边长为10m 的正方体，下半部分B 为圆柱体，高为10m，底面积 为40m2。另有一高为12m，底面积为200m2的轻质圆柱形容器乙放在水平地面上，里面装有10m 深的水， 如图乙，则此时水对容器底部的压力为 。先将工件竖直正放入容器乙中，此时容器对水平桌面的压强 为p1，溢出水的质量为m1；接着将工件取出并马上竖直倒放入容器乙中，则此时容器对水平桌面的压强为 p2，溢出水的质量为m2，已知m2-m1=200g，求p1：p2= 。 考点四 浮力的应用 1. 轮船 （1）原理：排开的水较多，受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上轮船的大小通常用排水量来表示 （2）排水量：轮船装满货物时排开水的质量 2 潜水艇：因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变，所以潜水艇受到的浮力不变艇的上浮和下沉全 靠改变自身的重力 3 气球和飞艇：靠充入密度小于空气的气体来工作 4 密度计 （1）原理：根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成，是用来测定液体密的仪器 （2）特点：浸入液体的体积越小，说明液体的密度越大 【典例6】（2023·江苏泰州·统考中考真题）用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等， 制作如图所示的潜水艇模型（不计进排气管体积），然后将模型放入水中，使其上浮或下沉。下列说法正 确的是（ ） ．当模型漂浮于水面时，它受到的浮力小于重力 B．向瓶中充气时，瓶内气体压强变大，模型将下沉 ．从瓶中抽气时，模型会下沉，它受到的浮力将变小 D．让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮，应使瓶内的水先增加后减少 【即时检测1】（2023·江苏盐城·校考模拟预测）分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细 沙，制成了、B 两支密度计，放入盛有水的烧杯中，静止后如图所示。有以下两个判断：（1）两支密度计 受到的浮力相等；（2）将两支密度计，放入同一个盛有盐水的烧杯中，静止后与图中相比，密度计上升 的高度等于B 上升的高度。关于这两个判断下列选项正确的是（ ） ．只有（1）正确 B．只有（2）正确 ．（1）（2）都正确 D．（1）（2）都不正确 【即时检测2】（多选）（2023·湖南娄底·统考一模）如图所示的四幅图中，可以利用流体压强与流速 的关系解释的是（ ） ．用吸管将饮料吸到嘴里 B．热气球腾空而起 ．向烧瓶浇冷水，停止沸腾的水又沸腾了 D．往b 管中吹气，管中的水面上升 【即时检测3】（多选）（2023·河南信阳·校考三模）如图是潜艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过 程模拟示意图，下列对潜艇训练过程分析正确的是（ ） ．潜艇漂浮和悬浮受到的浮力大小相等 B．潜艇上浮和悬浮时受到的重力大小相等 ．潜艇漂浮时排开的海水所受的重力最小D．潜艇在上浮过程中所受的浮力不变 一、单选题 1．甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中。当鸡蛋静止时，两个 杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示。则（ ） ．甲杯底部所受的液体压力较大 B．乙杯底部所受的液体压强较大 ．鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大 D．鸡蛋在乙杯中受到液体的浮力较大 2．如图所示，把一个苹果放入浓盐水中，苹果处于漂浮状态。如果把水面以上的部分切去，则余下的部 分（ ） ．沉入水底 B．仍然漂浮 ．刚好悬浮 D．无法判断 3．把同一个鸡蛋先后放入到盛有密度为ρ 甲、ρ 乙的甲、乙两种液体的烧杯中，如图所示，鸡蛋在甲中悬浮， 在乙中漂浮，则鸡蛋在甲、乙中受到的浮力分别F 甲和F 乙，则下列说法正确的是（ ） ．ρ 甲>ρ 乙；F 甲=F 乙 B．ρ 甲＜ρ 乙；F 甲=F 乙 ．ρ 甲>ρ 乙；F 甲>F 乙 D．ρ 甲＜ρ 乙；F 甲>F 乙 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（ ） ．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 ．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．课外实践活动中，小雨用橡皮泥造“船”并放入水中，往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量，如 图所示。在逐渐装入豆粒的过程中（船未沉底） （ ） ．小船受的浮力不变 B．小船排开水的质量变大 ．小船浸在水中的体积变小 D．小船受的浮力大于它和豆粒的总重力 6．将重为3 牛的泡沫板轻轻放入盛水的自制溢水杯中，杯中水重5 牛，则溢出水的重力为 ．0 牛 B．2 牛 ．3 牛 D．5 牛 7．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 ．一定等于 3 牛 B．一定等于 5 牛 ．可能等于 2 牛 D．可能等于 3 牛 8．同一艘轮船从长江航行驶入东海的过程中，若排开江水和海水的体积分别为V 江、V 海，排开江水和海 水的质量分别为m 江、m 海（ρ 江＜ρ 海），则（ ） ．V 江＝V 海，m 江＜m 海 B．V 江＞V 海，m 江＜m 海 ．V 江＞V 海，m 江＝m 海 D．V 江＜V 海，m 江＜m 海 9．同一密度计分别漂浮在浓盐水、水、煤油中时（ρ 浓盐水＞ρ 水＞ρ 燃油），密度计所受的浮力（ ） ．在浓盐水中最大 B．在水中最大 ．在煤油中最大 D．在三种液体中一样大 10．质量相同的、B 两个正方体，当它们在水中分别静止在如图所示位置时，正方体底部受到的水的压力 分别为F、FB，则对F、FB大小判断正确的是 （ ） ．F 大 B．FB大 ．一样大 D．无法确定 二、填空题 11．在水平桌面上有一个盛有水的柱状容器，高10m 的长方体木块用细线系住浸没在水中，如图甲所示， 细线绷直，已知木块底面积为20m2、质量为008kg，则细线所受拉力为 ，剪断细线后，木块最终浮在 水面上，如图乙所示，则相比之前，水对容器底部的压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（g 取 ）。 12．冬至，小静煮饺子时发现，当饺子刚刚下锅会沉在水底，此时饺子所受的浮力 重力；在水中煮 一会，饺子就会胀浮在水面上，此时饺子所受的浮力 重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 13．浸没在水中的空心铝球重49，体积07×10﹣3m3，则它受到的浮力是 ，它在水中将 （选填“上 浮”、“下沉”或“悬浮”）。（g 取10/kg） 14．质量为05 千克的木块漂浮在水面上，它所受到的浮力为 牛，排开水的重力为 牛．若该木块同样漂 浮在海面上，则它排开海水的质量 05 千克．(选填“大于”、“等于”或“小于”) 15．如图是一项民族传统体育项目“独竹漂”的表演场景．若表演者脚下的楠竹的质量为12kg，此时排开 水的体积为006m3，则楠竹受到的浮力为 , 运动员和手中细竹竿共重 （ρ 水=10×103kgm3， g=10/kg) 16．如图所示，将木块和金属块B 按甲、乙两种不同的方式放在同一杯水中，则木块受到的浮力F 甲 F 乙； 容器底部受到水的压强p 甲 p 乙．（均选填“大于”、“等于”或“小于”） 三、计算题 17．如图所示，将一个体积为 、重6 的木球用细线系在底面积为 的圆柱形容器的底部， 当容器中倒入足够的水使木球被浸没时，（ ）求： （1）木球浸没在水中受到的浮力； （2）细线对木球的拉力； （3）剪断细线，木球处于静止时，液面会下降多少？ 18．把边长为10m 正方体和圆球形B 用细线拴在一起，放在水中静止时如图所示。细线的拉力为4，B 的 体积是的 ，求： （1）物体受到的浮力大小。 （2）若剪断细线，待物体静止时，漂浮在液面上，下表面受到水的压强。 （3）物体B 的密度是多少？ 19．先把密度为05×103kg/m3，质量为05kg 的正方体木块放在水平地面上，如图甲所示，后来又把木块漂 浮在水面上，如图乙所示。已知ρ 水=10×103kg/m3，g 取10/kg。 （1）求木块放在水平地面上时对地面的压强多大？ （2）求木块漂浮时，木块受到的浮力多大？ （3）求木块漂浮时，浸在水中的体积多大？ 20．如图所示，边长为10m 的正方体木块放入水中，静止时有 的体积露出水面。如图b 所示，将边长为 5m 的正方体合金块轻轻放在木块上，木块刚好浸没。已知水的密度为10×103kg/m3，g=10/kg。求： （1）图中木块所受的浮力；