2020八年級物理下冊 第十章 浮力 10.3 物體的浮沉條件及應(yīng)用精講精練（含解析）（新版）新人教版

專題10.3 物體的浮沉條件及應(yīng)用 課前預(yù)習 一、浮沉條件上 浮下 沉懸 浮漂 浮沉 底_ F浮G _F浮G_ F浮=G _F浮=GF浮+N=G處于動態(tài)(運動狀態(tài)不斷改變)，受非平衡力作用?？梢酝Ａ粼谝后w的任何深度處。是“上浮”過程的最終狀態(tài)。是“下沉”過程的最終狀態(tài)。處于靜態(tài)，受平衡力作用。二、浮力的應(yīng)用1.密度計：測量液體密度的儀器。密度計在不同的液體中所受的浮力_相等_。2.輪船原理：物體漂浮條件的應(yīng)用。輪船在不同的液體中(如：江水、海水）所受浮力_相等_。輪船排水量是指輪船排開水的_質(zhì)量_。3.潛水艇的原理：是通過改變自身的_重力_來實現(xiàn)浮沉的。4.氣球和飛艇的原理：是通過改變自身的_體積_來實現(xiàn)浮沉的。知識點解讀與例題突破知識點1：物體的浮沉條件1.物體上浮、下沉是運動過程，此時物體受非平衡力作用。下沉的結(jié)果是沉到液體底部，上浮的結(jié)果是浮出液面，最后漂浮在液面。如表：浮力與物重的關(guān)系液體密度與物體密度物體運動狀態(tài)液>物物體上浮液<物物體下沉液=物物體懸浮在液體中任何深度處2.漂浮與懸浮的共同點都是浮力等于重力，在平衡力的作用下靜止不動。但漂浮是物體在液面的平衡狀態(tài)，物體的一部分浸入液體中。懸浮是物體浸沒在液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)，整個物體浸沒在液體中。如表：物體所處狀態(tài)浮力與物重的關(guān)系液體密度與物體密度的關(guān)系F浮=G物液>物F浮=G物液=物F浮<G物液<物3.物體下表面與容器底緊密接觸，沉底：F浮=0N【例題1】（2019山東棗莊）在木棒的一端纏繞一些細銅絲制成簡易的液體密度計，將其分別放入盛有甲乙兩種液體的燒杯中處于靜止狀態(tài)，如圖所示，若密度計在甲乙液體中受到的浮力分別是F甲、F乙，甲乙兩種液體的密度分別為甲、乙則（）AF甲F乙BF甲F乙C甲乙D甲乙【答案】D【解析】（1）同一密度計在兩種液體中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度計受到的重力。（2）由圖可以得出密度計排開液體體積的大小關(guān)系，再根據(jù)阿基米德原理分析液體的密度大小關(guān)系。AB、由于密度計兩次靜止時都處于漂浮，則F浮G，即密度計在兩種液體中受到的浮力都等于密度計受到的重力G所以，F(xiàn)甲F乙，故AB錯誤；CD、由圖知，密度計排開液體的體積：V甲排V乙排，由F浮液gV排可知：甲乙；故C錯誤，D正確。知識點2：物體的浮沉條件的應(yīng)用1.輪船：（1）原理：把密度大于水的鋼鐵制成空心的輪船，使它排開水的體積增大，從而來增大它所受的浮力，故輪船能漂浮在水面上。（2）排水量：輪船滿載時排開的水的質(zhì)量。2.潛水艇：原理：潛水艇體積一定，靠水艙充水、排水來改變重力，使重力小于、大于或等于浮力來實現(xiàn)上浮、下潛或懸浮的。3.氣球和氣艇：原理：氣球和飛艇體內(nèi)充有密度小于空氣的氣體（氫氣、氨氣、熱空氣）?！纠}2】北方人有吃餃子的習慣，剛包好的餃子，為什么放入水中會下沉，而過一會兒餃子會浮起來？答案：剛剛包好的餃子，放入水中時，由于餃子所受浮力小于重力，所以下沉；過一會兒，由于餃子受熱后內(nèi)部空氣膨脹，餃子的體積增大，排開水的體積也增大、浮力增大，當餃子所受到的浮力大于重力時，它會浮起來。解析：此題通過煮水餃的過程及現(xiàn)象考查了物體的浮沉條件，物體在液體中的浮沉是由物體完全浸沒時浮力與重力的大小關(guān)系決定的。物體的浮沉條件：上?。篎浮G，懸?。篎浮=G，下沉：F浮G；物體在液體中的浮沉最終是由物體完全浸沒時浮力與重力的大小關(guān)系決定的，根據(jù)浮沉條件判斷水餃在水中上浮和下沉的原因。習題精練一、選擇題1.（2019山東臨沂）將兩個完全相同的小球分別放入裝有不同液體的甲、乙兩燒杯中，球靜止時兩燒杯液面相平，如圖所示。下列判斷正確的是（）A. 兩小球所受浮力大小相等B. 乙燒杯中液體的密度大C. 乙燒杯中小球排開的液體質(zhì)量大D. 甲燒杯底部受到液體的壓強小【答案】A【解析】A因為物體漂浮或懸浮時，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只小球在兩杯中受到的浮力相等，都等于小球的重力，故A正確； B由圖可知，小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)。根據(jù)浮沉條件可知，甲液球，乙液=球所以甲液乙液，故B錯誤； C由于兩球漂浮或懸浮，排開液體的重力等于球的重力，則小球排開的液體質(zhì)量等于球的質(zhì)量，故C錯誤； D由于兩杯中液面相平，所以根據(jù)p=液gh可知，燒杯底受到液體的壓強：p甲液p乙液故D錯誤。 2（2019山東泰安）如圖所示，水平桌面上有甲、乙兩個相同容器，分別裝有密度為1、2的兩種不同液體，將兩個相同的小球分別放在兩容器中，小球靜止時，兩容器液面相平，兩個小球受到的浮力分別為F1、F2，則下列判斷中（）F1F212甲容器底部受到液體的壓強大于乙容器底部受到液體的壓強甲容器對桌面的壓力小于乙容器對桌面的壓力A只有正確B只有正確C只有正確D只有正確【答案】A【解析】因為物體漂浮或懸浮時，受到的浮力和自身的重力相等，所以兩個相同的小球在兩杯中受到的浮力都等于小球的重力，則：F1F2，故錯誤；由圖可知，小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)，根據(jù)浮沉條件可知，1球，2球所以12，故正確；兩杯中液面相平，12，所以根據(jù)p液gh可知，燒杯底受到液體的壓強：p1p2，故正確。由于兩球漂浮或懸浮，排開液體的重力等于球的重力，則兩種情況下容器內(nèi)的總重力等于等高的液體產(chǎn)生的壓力，所以可以認為甲杯內(nèi)液體的體積等于乙杯內(nèi)液體的體積，且12，由GmgVg可知，甲杯內(nèi)總重力較大，甲、乙兩燒杯相同，所以甲杯對桌面的壓力較大，故錯誤；由此分析可知：只有正確。3（2019山東威海）一個質(zhì)量為80g的圓柱形瓶身的空玻璃瓶，內(nèi)裝10cm高的水密封后放在水平地面上，如圖甲所示，再將玻璃瓶分別倒置在盛有水和某種未知液體的容器中，靜止后，瓶內(nèi)、外液面的高度差如圖乙和圖丙所示（水1×103kg/m3，g10Nkg，瓶壁厚度忽略不計）。下列說法正確的是（）A玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液體中受到的浮力B玻璃瓶底的面積為50cm2C未知液體的密度為0.75g/cm3D玻璃瓶在水中受到的浮力為4.8N【答案】CD【解析】A圖乙和丙中，玻璃瓶都處于漂浮狀態(tài)，則F浮水F浮液G瓶總，故A錯誤；B圖乙中玻璃瓶處于漂浮狀態(tài)，浮力等于其總重力，G杯m杯g0.08kg×10N/kg0.8N，F(xiàn)浮水G杯+G水，水gS（h1+h2）G杯+水gSh1，水gSh2G杯，玻璃瓶底面積S4×103m240cm2，故B錯誤；C設(shè)玻璃瓶的底面積為S，玻璃瓶在水中和在液體中受的浮力相等，F(xiàn)浮水F浮液，水gV排液gV排，水g（V水+Sh2）液g（V水+Sh3），因為水的體積V水Sh1，圖中h10.10m，h20.02m，h30.06m，解得：液0.75×103kg/m30.75g/cm3；故C正確；D玻璃瓶中水的體積V水Sh14×103m2×0.10m4×104m3，根據(jù)Gmg和可得：G水水V水g1.0×103kg/m3×4×104m3×10N/kg4N，則F浮水G杯+G水0.8N+4N4.8N，故D正確。二、填空題4（2019湖北荊州）2018年10月20日，全球最大水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600在湖北荊門成功實現(xiàn)水上首飛起降。若某次AG600漂浮停在水面上時，飛機排開水的體積為45m3，飛機底部距水面2m深處受到水的壓強為 Pa，飛機所受重力為 N（g10N/kg，水1.0×103kg/m3）【答案】2×104；4.5×105?！窘馕觥浚?）飛機底部距水面2m深處受到水的壓強：p水gh1.0×103kg/m3×10N/kg×2m2×104Pa；（2）飛機漂浮停在水面上時，由漂浮條件和阿基米德原理可得飛機所受重力：G飛機F浮水gV排1.0×103kg/m3×10N/kg×45m34.5×105N。5.（2019湖南懷化）一個重為0.5 N的木塊放入裝有水的燒杯中，木塊處于漂浮狀態(tài)，則木塊受到的浮力是 N；若再沿燒杯壁往燒杯中緩慢地倒入濃鹽水，則木塊受到的浮力將 （選填“變大”、“不變”或“變小”）【答案】0.5；不變?！窘馕觥浚?）將重為0.5N的木塊放入裝有水的燒杯中，靜止時木塊處于漂浮狀態(tài)，所以木塊所受浮力的大小為F=G=0.5N；（2）木塊漂浮，所以木塊的密度小于水的密度，如果再沿燒杯壁往燒杯中緩慢地倒入濃鹽水，木塊的密度不變，水的密度變大，所以，木塊仍然漂浮，所受浮力F=G=0.5N，所以浮力不變。6（2019福建?。┤鐖D，氣球下面用細線懸掛一石塊，它們恰好懸浮在水中。已知石塊與氣球的總重力為G總，則氣球受到的浮力F浮 G總（選填“”“”或“”）；若水溫升高，石塊將 （選填“上浮”“下沉”或“保持懸浮”）?！敬鸢浮?；上浮。【解析】（1）氣球下面用細線懸掛一石塊，它們恰好懸浮在水中。則F浮氣球+F浮石塊G總，所以則氣球受到的浮力F浮氣球G總；（2）水溫升高時，氣球內(nèi)空氣的體積變大，排開水的體積變大，由F浮水V排g，氣球受到的浮力將變大；石塊受到的重力不變，此時氣球和石塊受到的浮力大于自重，石塊將上浮。7（2019四川內(nèi)江）質(zhì)量為8kg的木塊漂浮在水面上，它受到的浮力大小為 N浮力的方向是 。（g10N/kg）【答案】80；豎直向上。【解析】木塊漂浮在水面上，則木塊受到浮力F浮Gmg8kg×10N/kg80N；浮力的方向是豎直向上的。8（2019四川達州）將密度為0.9×103kg/m3、體積為V的冰塊放入盛有適量水的圓柱形容器中（無水溢出），冰塊靜止時露出水面的體積V露 V，當冰塊完仝熔化后（總質(zhì)量不變）容器中的水面將 （選填“升高”、“降低”或“不變”）?！敬鸢浮?；不變?！窘馕觥坑深}意可知冰浮在水面上，則F浮G冰，由阿基米德原理和重力公式可得：水gV排冰gV，則V排×VV，所以露出水面的體積：V露VV排VVV；當冰塊完全熔化后，熔化為水的質(zhì)量和冰的質(zhì)量相同，即水V冰化水冰V，所以V冰化水V，即熔化為水的體積與原來排開水的體積相同，故液面高度不變。9（2019四川巴中）兩個完全相同容器內(nèi)分別盛滿不同的液體，現(xiàn)將兩個完全相同的小球輕輕放入容器中，小球靜止后的狀態(tài)如圖所示，則液體對容器底部的壓強關(guān)系是p甲p乙；兩小球所受的浮力關(guān)系是F甲F乙（選填“”、“”或“”）?！敬鸢浮?；?！窘馕觥坑深}意可知，兩個完全相同容器內(nèi)盛滿不同的液體時，液體的深度相同，由圖可知，兩個完全相同的小球輕輕放入容器中靜止后，甲中小球沉底，乙中小球漂浮，因物體的密度大于液體的密度時下沉，物體的密度小于液體的密度，所以，甲中液體的密度小于乙中液體的密度，由pgh可知，甲液體對容器底部的壓強小于乙液體對容器底部的壓強，即p甲p乙；因物體沉底時受到的浮力小于自身的重力，物體漂浮時受到的浮力和自身的重力相等，所以，甲中小球受到的浮力小于乙中小球受到的浮力，即F甲F乙。三、綜合應(yīng)用題10（2019貴州貴陽）小明運用浮力相關(guān)知識制作了可以用來測量物體質(zhì)量的“浮力秤”其構(gòu)造如圖所示，在水平支架的左端固定刻度盤，支架橫梁兩端各固定一個滑輪，將一根無彈性的細繩跨過兩個滑輪，細線的一端懸掛砰盤，另一端連接裝有適量細沙的圓柱形浮筒（浮筒自重不計），在線的適當位置固定一根大頭針作為指針，把浮筒浸入裝有適量水的水槽中，稱量時，把待測物體放入砰盤后，指針下降浮筒上升，靜止后，待測物體的質(zhì)量就可以通過指針在刻度盤上的位置反映出來。請你回答下列問題（不計細線、砰盤、指針的質(zhì)量以及線與滑輪的摩擦）（1）為了制作量程為1kg的浮力秤，向砰盤添加1kg的砝碼，逐漸向空浮筒內(nèi)加入細沙，當浮筒的_（選填“上”或“下”）表面剛好與水面齊平并保持靜止時，在刻度盤上將指針所指的位置標定為最大刻度線。（2）取下砝碼，當浮筒受到_力和_力是一對平衡力時，浮筒能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應(yīng)標定為零刻度線，在均勻地標定其余刻度線。（3）若將質(zhì)量為m（m<1kg）的待測物體放在砰盤上，當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h，若細沙的質(zhì)量是M，浮筒的橫截面積是S，水的密度為水，請寫出待測物體質(zhì)量的表達式m=_。（4）若將原來的浮筒更換為長度相同、橫截面積更小的另一個浮筒，細沙的質(zhì)量和細線的長度等不變，則重新標定的刻度線與原來刻度線相比發(fā)生變化的是_（選填“零刻度線上升”或“最大刻度線下降”），請你分析帶來這一變化的原因是：_?！敬鸢浮浚?）下 （2）重 浮 （3）M水Sh （4）零刻度線上升 當浮筒受至重力和浮力是一對平衡力時，指針指的是零刻度線，根據(jù)題意，即是要使浮力不變，也就是在水中的V排不變，根據(jù)V=Sh可知，當浮筒橫截面積變小，那h越大，也就是指針會上升。【解析】（1）為了制作量程為1kg的浮力稱，向秤盤添加1kg的砝碼，即最大質(zhì)量，此時細線對浮簡的拉力最大，則浮內(nèi)加入細沙，則浮簡浸在水中的深度最小，可為0；故當浮簡的下表面剛好與水面齊平并保持靜止時，在刻度盤上將指針所指的位置標定為最大刻度線。（2）取下砝碼，細線對浮筒的拉力為0，當浮簡受到重力和浮力是一對平衡力時，浮簡能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應(yīng)標定為零刻度線，在均勻地標定其余刻度線；（3）若將質(zhì)量為m（m<1kg）的待測物體放在秤盤上，重力為G=mg，對細線的拉力為T=mg，即線對簡的拉力；若細沙的質(zhì)量是M，當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h，浮筒的橫截面積是S，水的密度為水，根據(jù)阿基米德原理，則浮筒受到的浮力，F(xiàn)=水gV=水gSh，浮筒處于靜止狀態(tài)，根據(jù)力的平衡有：F+T=Mg，即水gSh+mg=Mg，測物體質(zhì)量的表達式m=M-水Sh；（4）當浮簡受到的重力和浮力是一對平衡力時，指針指的是零刻度線，根據(jù)題意，即是要使浮力不變，也就是在水的V排不變，根據(jù)V=Sh，當浮筒橫截面積變小，h變大，也就是指針會上升。9