10.3 物体的浮沉条件及应用（知识解读）（原卷版）

103 物体的浮沉条件及应用（知识解读）（原卷版） •知识点1 浮力的利用 •知识点2 物体的浮沉条件及其应用 •作业 巩固训练 1、调节浮力的大小：采用“空心”增大体积，从而增大浮力，使物体能漂浮在液面 上。2、轮船采用了把它做成空心的办法，使它能够排开更多的水，增大浮力，使轮船 能漂浮在水面上。 3、潜水艇：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。 4、气球和气艇：气球和飞艇，体内充有密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空 气），从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。 5、密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。 6、浮力的利用：汤圆刚放入水中时，汤圆受到的浮力小于重力；汤圆煮熟时，它的体 积增大，浮力也随之增大。 【典例1-1】（2023 春•郑州月考）生活中应用浮力的例子很多，关于浮力的应用，下列说 法正确的是（ ） ．同一个密度计分别在水和酒精中漂浮时，浮力大小不同 B．潜水艇从淡水区域潜行（未露出水面）到海水区域时，受到的浮力大小不变 ．饺子最初沉在锅底，后来膨胀后平均密度变小，于是浮了起来 D．悬浮的潜水艇排出水舱中的一部分水后将下沉 【典例1-2】（2023•长沙模拟）（多选）浮力的应用非常广泛。下列有关说法正确的是（ ） 浮力的利用 知识点1 ． 液体密度越大，密度计所受的浮力越大 B． 气球是因为充入了密度比空气大的气体而上升 ． 潜水艇是通过改变自身所受重力来实现沉浮 D． 航母是通过空心的办法来增大可利用的浮力 【变式1-1】（2023 春•儋州期末）如图，是巧用物理知识将帽子送到楼上的情景，此过程 中应用的关键知识是（ ） ．气球受到的重力 B．帽子的质量大于气球的质量 ．帽子的密度大于气球的密度 D．空气对帽子和气球有浮力作用 【变式1-2】（2023 春•合阳县期末）有一块体积为27×10 5 ﹣m3、质量为54g 的橡皮泥，浸 没在水中，橡皮泥受到的浮力为 ；若把这块橡皮泥捏成一只小船，使其漂浮在水 面上，橡皮泥受到的浮力为 ；通过以上计算说明可采用 的方法能增大浮力， 人们利用这种方法制造了 。（ρ 水＝10×103kg/m3，g 取10/kg） 1、前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。 2、物体在液体中的浮沉条件 上浮：F 浮＞G 悬浮：F 浮=G 漂浮：F 浮=G。 下沉：F 浮＜G 沉底：F 浮+=G。 3、如果被研究的物体的平均密度可以知道，则物体的浮沉条件可变成以下形式：①ρ 物＜ ρ 液，上浮 ②ρ 物=ρ 液，悬浮 ③ρ 物＞ρ 液，下沉。 4、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、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。 5、漂浮问题的几个规律 规律1：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力。 规律2：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同。 规律3：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小。 规律4：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分 之几。 规律5：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大 的浮力。 【典例2-1】（2023•长沙模拟）小明帮妈妈洗菜时发现，放在盆中的茄子浮在水面，西红 柿沉在盆底。她用所学的物理知识对此现象作出一些分析，其中正确的是（ ） 物体的浮沉条件及其应用 知识点2 ．茄子受到的浮力大于它受到的重力 B．茄子受到的浮力一定大于西红柿受到的浮力 ．西红柿排开水的重力等于自身的重力 D．茄子的密度小于西红柿的密度 【典例2-2】（2023 春•郑州月考）600 年前，我国明代航海家郑和从南京开始了下西洋的 壮举，郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋时，若船上载重不变，则船所 受的浮力 ，轮船的吃水深度 ，该轮船在码头装货物的过程中，轮船受到的 浮力将 。（三空均选填“变大”、“变小”或“不变”） 【典例2-3】（2023 春•兴宁区校级月考）如图所示，底面积为200m2的圆柱形容器内盛有 一定量的水，将一重力为6 的木块放入水中，再将另一重力为2 的合金块B 放在木块的 上方，此时木块恰好有 的体积浸入水中（ρ 水＝10×103kg/m3）。求： （1）此时木块受到的浮力大小； （2）木块浸入水中的体积； （3）木块的密度； （4）若取走合金块B，水对容器底部压强的变化量。 【变式2-1】（2023 春•崂山区校级月考）如图，碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底， 下列说法正确的是（ ） ．碗沉入水底时比漂浮在水面上时的浮力大 B．碗沉入水底时受到的浮力等于它的重力 ．碗沉入水底时比漂浮时排开的水更多 D．碗沉入水底时容器底部受到水的压强变小了 【变式2-2】（2023 秋•渝中区校级期末）一个底面积为100m2的足够高的薄壁柱形容器放 在水平电子秤上，向容器中缓慢注入某种液体，停止注入液体时，容器内液体的深度为 5m；将一个均匀实心柱体放入液体中，实心柱体静止时如图甲，柱体露出液面部分高 度为5m。整个过程电子秤的示数与容器内液体深度的关系如图乙（部分数据没有标 识），则容器的质量 g，该实心柱体的密度 kg/m3。 【变式2-3】（2023 春•和县期末）如图所示，用一细线将木块系于容器的底部，木块完全 浸没在水中处于静止状态，已知木块的重力为6，体积为1×10 3 ﹣m3，求： （1）木块受到的浮力； （2）绳子的拉力； （3）将细绳剪断，木块静止后露出水面的体积。 1．（2023 春•启东市校级月考）、B 两个用不同材料做成的球。都漂浮在水面，它们露出 水面的体积分别是各自体积的1/2 和1/3，则构成、B 球材料的密度之比为（ ） ．2：3 B．3：4 ．3：2 D．4：3 2．（2023 春•湟中区校级月考）质量为06kg、边长为20m 的正方体木块漂浮在水面上，则 该物体在水中受到的浮力是（ ） ．2 B．4 ．6 D．8 3．（2023 春•小店区校级月考）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01，若把细线剪断， 两个球的情况是（ ） ．甲、乙都上浮 B．甲、乙都下沉 ．甲上浮，乙下沉 D．甲下沉，乙上浮 4．（2023 秋•金山区校级期中）漂浮在水面上的物体，所受的浮力大小表述正确的有（ ） ①等于该物体的重力； ②等于该物体排开的水所受的重力； ③等于该物体下表面受到水对它向上的压力； ④等于ρ 水v 物g。 ．1 个 B．2 个 ．3 个 D．4 个 5．（2023 春•东湖区月考）下列物理量最接近实际的是（ ） ．中学生体重大约50 B．悬浮在盐水中的鸡蛋受到得浮力大约是05 ．成年人双脚站立在水平地面时对地面的压强大约是100P D．南昌八一公在夏季的大气压大约是16×104P 6．（2023 春•宜阳县月考）把同一支密度计分别放在甲、乙两种液体中静止时如图所示， 则下列说法正确的是（ ） ．密度计在乙液体中的读数较大 B．密度计在甲液体中所受浮力大于在乙液体中所受浮力 ．甲液体的密度小于乙液体的密度 D．密度计在甲、乙液体中所受到的浮力都等于它的重力 7．（2023 春•宜兴市月考）有甲、乙、丙三个材料不同的小球，质量相同，放入容器中静 止时如图所示，则所受浮力最小的球是（ ） ．甲 B．乙 ．丙 D．无法判断 8．（2023 春•南关区校级月考）把一个小球轻轻放入盛满水的杯子里，溢出了50g 水，则 小球的质量（ ） ．一定等于50 g B．一定大于50 g ．大于或等于50 g D．小于或等于50 g 9．（2023 秋•昌平区期末）两个完全相同的圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上，它们分别 装有密度不同的盐水，甲容器中盐水的密度为ρ 甲，乙容器中盐水的密度为ρ 乙。将同 一个鸡蛋先后放入甲、乙两容器中，如图所示，当鸡蛋静止时，两容器中的液面到容器 内底部的距离相等，两容器内盐水对容器内底部的压强分别为p 甲和p 乙，鸡蛋受到的浮 力分别为F 浮甲和F 浮乙，下列判断中正确的是（ ） ．ρ 甲＜ρ 乙 p 甲＝p 乙 B．ρ 甲＞ρ 乙 p 甲＞p 乙 ．ρ 甲＜ρ 乙 F 浮甲＝F 浮乙 D．F 浮甲＜F 浮乙 p 甲＝p 乙 10．（2023•陕西模拟）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/m 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26t，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080kg/m3，取g＝10/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（ ） ．“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 ．浮空艇在营地升空时所受空气浮力大小约为72×104 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 11．（2023•亭湖区校级二模）如图所示，水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中，漂浮着冰块， 悬浮着物块B，当冰块完全熔化后，下列分析正确的是（ ） ．烧杯中水的密度变大 B．烧杯内液面不发生变化 ．杯底受到液体的压强变小 D．物块B 受到的浮力变大 12．（2023•铁东区校级开学）某货轮的满载排水量为100t，则该货轮载满货物时排开水的 体积为 m3，当该货轮卸掉货物后，它受到的浮力 （选填“变大”“变小” 或“不变”）。（水的密度为10×103kg/m3，g 取10/kg） 13．（2023 秋•宝山区期中）用手将重为10 牛的物体全部压入水中，物体排开的水重为15 牛，此时物体受到的浮力为 牛。放开手后物体将 （选填“上浮”“下沉” 或“不动”），待物体静止时所受的合力为 牛。 14．（2023 秋•杨浦区期末）如图（）所示，重为6×107牛的潜艇悬停在海水某深度处，它 排开海水的重力为 牛。潜艇的水舱向外排出1×107 牛的海水后开始上浮，在图 （b）所示位置时潜艇受到的浮力为 牛。最终潜艇静止在图（）所示海面，潜 艇受到的浮力为 牛。 15．（2023 秋•静安区期末）水面下02 米处，水产生的压强为 帕。重为20 牛的木块 漂浮在水中，木块受到浮力的大小为 牛，若该木块漂浮在酒精中（ρ 酒精＜ρ 水）， 与漂浮在水中相比，木块受到的浮力 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 16．（2023 春•启东市校级月考）“彩球温度计”是一种家居装饰品。如图所示，在圆柱 形玻璃容器内装有对温度敏感的液体，将一些体积相同的小球，按照密度大小排序，依 次沉入液体中，球上标有设定好的温度用来读数。当外界气温降低时，容器内液体的密 度 ，小球受到的浮力 （变大/变小/不变），使沉在容器底部的一些小球依 次浮起，我们就用最后浮起的小球上标记的温度来表示外界的气温。根据图中小球的位 置可以判断，浮起的三个小球中 （填字母）球的密度最大。 17．（2023 春•如皋市校级月考）（1）如图所示，水平桌面上放置两个溢水杯，分别装满 甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0 的小球放入甲液体中，小球静止时，溢出液体的质 量为m 甲；再将小球放入乙液体中，小球静止时，溢出液体的质量为m 乙。则m 甲 m 乙（选填“＞”、“＝”或“＜”）；乙液体的密度ρ 乙＝ （用已知条件所给 的字母表示）。 （2）小明在水盆中洗碗，发现一个大碗正漂浮在水盆中，如图丙所示。他将水盆中的 一些水放入大碗中，但大碗仍然漂浮。与原先相比，大碗所受到的浮力将 （选填 “变大”、“不变”或“变小”），水盆中的水面将会 （选填“上升”、“不 变”或“下降”）。 （3）将一个小物块完全放入容积为350mL 的杯内，向杯中加入310g 水或210g 汽油都 恰能将杯装满。小物块的体积为 m3，密度为 kg/m3（ρ 汽油＝07g/m3）。 18．（2023•灌云县校级开学）某物体的质量为2kg，体积为3dm3。将其浸没在水中，然后 松手，问： （1）该物体是上浮，还是下沉？（请通过计算得出结论） （2）最后物体静止时受到的浮力是多大？（g 取10/kg） 19．（2023 春•启东市校级月考）若将边长为10m 的正方体木块放入水中如图所示，木块 静止时，有一半体积露出液面，求： （1）木块所受浮力； （2）木块的密度； （3）要使木块完全浸没，至少需要施加多大的压力。 20．（2022 秋•玉林期末）《宋史•方技传》中记载，“河中府浮梁，用铁牛八维之，一牛 且数万斤。后水暴涨绝梁，牵牛没于河。募能出之者，怀丙以二大舟实土，夹牛维之。 用大木为权衡状钓牛。徐去其土，舟浮牛出”。现在常用的沉船打捞技术为“浮筒打捞 法”。原理图如图所示，若某质量为M＝100 吨、体积为V＝25m3 的轮船沉没在深＝ 10m 的淡水湖底，一个浮筒的质量为m ＝100kg 、体积为V0 ＝4m3 ，（ρ 水＝ 10×103kg/m3，g 取10/kg）求： （1）浮筒的密度； （2）水对湖底的压强； （3）轮船受到的浮力； （4）打捞沉船需要的最少浮筒数。