2023学年八年级物理下册第十章浮力10.3物体的浮沉条件及应用精讲精练含解析新版（人教版）.doc

专题10.3 物体的浮沉条件及应用 课前预习 一、浮沉条件 上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮 沉 底 ___ F浮＞G __ F浮＜G ____ F浮=G ___ F浮=G F浮+N=G 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。 二、浮力的应用 1.密度计：测量液体密度的仪器。密度计在不同的液体中所受的浮力____相等____。 2.轮船原理：物体漂浮条件的应用。轮船在不同的液体中(如：江水、海水）所受浮力____相等____。轮船排水量是指轮船排开水的____质量_____。 3.潜水艇的原理：是通过改变自身的____重力____来实现浮沉的。 4.气球和飞艇的原理：是通过改变自身的____体积__来实现浮沉的。 知识点解读与例题突破 知识点1：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。如表： 浮力与物重的关系 液体密度与物体密度 物体运动状态 ρ液>ρ物 物体上浮 ρ液<ρ物 物体下沉 ρ液=ρ物 物体悬浮在液体中任何深度处 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。悬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。如表： 物体所处状态 浮力与物重的关系 液体密度与物体密度的关系 F浮=G物 ρ液>ρ物 F浮=G物 ρ液=ρ物 F浮<G物 ρ液<ρ物 3.物体下表面与容器底紧密接触，沉底：F浮=0N 【例题1】（2023年山东枣庄）在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示，若密度计在甲乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙．则（　　） A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙 【答案】D 【解析】（1）同一密度计在两种液体中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度计受到的重力。 （2）由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系，再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。 AB、由于密度计两次静止时都处于漂浮，则F浮＝G， 即密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G．所以，F甲＝F乙，故AB错误； CD、由图知，密度计排开液体的体积：V甲排＞V乙排， 由F浮＝ρ液gV排可知：ρ甲＜ρ乙；故C错误，D正确。 知识点2：物体的浮沉条件的应用 1.轮船： （1）原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。 （2）排水量：轮船满载时排开的水的质量。 2.潜水艇： 原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水、排水来改变重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。 3.气球和气艇： 原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体（氢气、氨气、热空气）。 【例题2】北方人有吃饺子的习惯，刚包好的饺子，为什么放入水中会下沉，而过一会儿饺子会浮起来？ 答案：刚刚包好的饺子，放入水中时，由于饺子所受浮力小于重力，所以下沉；过一会儿，由于饺子受热后内部空气膨胀，饺子的体积增大，排开水的体积也增大、浮力增大，当饺子所受到的浮力大于重力时，它会浮起来。 解析：此题通过煮水饺的过程及现象考查了物体的浮沉条件，物体在液体中的浮沉是由物体完全浸没时浮力与重力的大小关系决定的。 物体的浮沉条件：上浮：F浮＞G，悬浮：F浮=G，下沉：F浮＜G；物体在液体中的浮沉最终是由物体完全浸没时浮力与重力的大小关系决定的，根据浮沉条件判断水饺在水中上浮和下沉的原因。 习题精练 一、选择题 1.（2023年山东临沂）将两个完全相同的小球分别放入装有不同液体的甲、乙两烧杯中，球静止时两烧杯液面相平，如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 两小球所受浮力大小相等 B. 乙烧杯中液体的密度大 C. 乙烧杯中小球排开的液体质量大 D. 甲烧杯底部受到液体的压强小 【答案】A 【解析】A．因为物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只小球在两杯中受到的浮力相等，都等于小球的重力，故A正确； B．由图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。根据浮沉条件可知，ρ甲液＞ρ球，ρ乙液=ρ球．所以ρ甲液＞ρ乙液，故B错误； C．由于两球漂浮或悬浮，排开液体的重力等于球的重力，则小球排开的液体质量等于球的质量，故C错误； D．由于两杯中液面相平，所以根据p=ρ液gh可知，烧杯底受到液体的压强：p甲液＞p乙液．故D错误。 2．（2023年山东泰安）如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同容器，分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体，将两个相同的小球分别放在两容器中，小球静止时，两容器液面相平，两个小球受到的浮力分别为F1、F2，则下列判断中（　　） ①F1＞F2 ②ρ1＞ρ2 ③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强 ④甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力 A．只有②③正确 B．只有①②正确 C．只有③④正确 D．只有①③④正确 【答案】A 【解析】①因为物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力都等于小球的重力，则：F1＝F2，故①错误； ②由图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态，根据浮沉条件可知，ρ1＞ρ球，ρ2＝ρ球．所以ρ1＞ρ2，故②正确； ③两杯中液面相平，ρ1＞ρ2，所以根据p＝ρ液gh可知，烧杯底受到液体的压强：p1＞p2，故③正确。 ④由于两球漂浮或悬浮，排开液体的重力等于球的重力，则两种情况下容器内的总重力等于等高的液体产生的压力，所以可以认为甲杯内液体的体积等于乙杯内液体的体积，且ρ1＞ρ2，由G＝mg＝ρVg可知，甲杯内总重力较大，甲、乙两烧杯相同，所以甲杯对桌面的压力较大，故④错误； 由此分析可知：只有②③正确。 3．（2023年山东威海）一个质量为80g的圆柱形瓶身的空玻璃瓶，内装10cm高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、外液面的高度差如图乙和图丙所示（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10Nkg，瓶壁厚度忽略不计）。下列说法正确的是（　　） A．玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液体中受到的浮力 B．玻璃瓶底的面积为50cm2 C．未知液体的密度为0.75g/cm3 D．玻璃瓶在水中受到的浮力为4.8N 【答案】CD 【解析】 A．图乙和丙中，玻璃瓶都处于漂浮状态，则F浮水＝F浮液＝G瓶总，故A错误； B．图乙中玻璃瓶处于漂浮状态，浮力等于其总重力， G杯＝m杯g＝0.08kg×10N/kg＝0.8N， F浮水＝G杯+G水， ρ水gS（h1+h2）＝G杯+ρ水gSh1， ρ水gSh2＝G杯， 玻璃瓶底面积S＝＝＝4×10﹣3m2＝40cm2，故B错误； C．设玻璃瓶的底面积为S，玻璃瓶在水中和在液体中受的浮力相等， F浮水＝F浮液， ρ水gV排＝ρ液gV排′， ρ水g（V水+Sh2）＝ρ液g（V水+Sh3）， 因为水的体积V水＝Sh1，图中h1＝0.10m，h2＝0.02m，h3＝0.06m， 解得：ρ液＝0.75×103kg/m3＝0.75g/cm3；故C正确； D．玻璃瓶中水的体积V水＝Sh1＝4×10﹣3m2×0.10m＝4×10﹣4m3， 根据G＝mg和ρ＝可得：G水＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×4×10﹣4m3×10N/kg═4N， 则F浮水＝G杯+G水＝0.8N+4N＝4.8N，故D正确。 二、填空题 4．（2023年湖北荆州）2023年年10月20日，全球最大水陆两栖飞机“鲲龙”AG600在湖北荆门成功实现水上首飞起降。若某次AG600漂浮停在水面上时，飞机排开水的体积为45m3，飞机底部距水面2m深处受到水的压强为　 　Pa，飞机所受重力为　 　N．（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3） 【答案】2×104；4.5×105。 【解析】（1）飞机底部距水面2m深处受到水的压强： p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2m＝2×104Pa； （2）飞机漂浮停在水面上时，由漂浮条件和阿基米德原理可得飞机所受重力： G飞机＝F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×45m3＝4.5×105N。 5.（2023年湖南怀化）一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中，木块处于漂浮状态，则木块受到的浮力是 N；若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水，则木块受到的浮力将 （选填“变大”、“不变”或“变小”） 【答案】0.5；不变。 【解析】（1）将重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中，静止时木块处于漂浮状态，所以木块所受浮力的大小为F=G=0.5N； （2）木块漂浮，所以木块的密度小于水的密度，如果再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水，木块的密度不变，水的密度变大，所以，木块仍然漂浮，所受浮力F=G=0.5N，所以浮力不变。 6．（2023年福建省）如图，气球下面用细线悬挂一石块，它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总，则气球受到的浮力F浮　 　G总（选填“＞”“＜”或“＝”）；若水温升高，石块将　 　（选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”）。 【答案】＜；上浮。 【解析】（1）气球下面用细线悬挂一石块，它们恰好悬浮在水中。 则F浮气球+F浮石块＝G总， 所以则气球受到的浮力F浮气球＜G总； （2）水温升高时，气球内空气的体积变大，排开水的体积变大， 由F浮＝ρ水V排g， 气球受到的浮力将变大； 石块受到的重力不变， 此时气球和石块受到的浮力大于自重，石块将上浮。 7．（2023年四川内江）质量为8kg的木块漂浮在水面上，它受到的浮力大小为　 　N．浮力的方向是　 。（g＝10N/kg） 【答案】80；竖直向上。 【解析】木块漂浮在水面上，则木块受到浮力F浮＝G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N； 浮力的方向是竖直向上的。 8．（2023年四川达州）将密度为0.9×103kg/m3、体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中（无水 溢出），冰块静止时露出水面的体积V露＝　 　V，当冰块完仝熔化后（总质量不变）容器中的水面 将　 　（选填“升高”、“降低”或“不变”）。 【答案】；不变。 【解析】由题意可知冰浮在水面上，则F浮＝G冰， 由阿基米德原理和重力公式可得：ρ水gV排＝ρ冰gV， 则V排＝＝×V＝V， 所以露出水面的体积：V露＝V﹣V排＝V﹣V＝V； 当冰块完全熔化后，熔化为水的质量和冰的质量相同，即ρ水V冰化水＝ρ冰V， 所以V冰化水＝＝V，即熔化为水的体积与原来排开水的体积相同，故液面高度不变。 9．（2023年四川巴中）两个完全相同容器内分别盛满不同的液体，现将两个完全相同的小球轻轻放入容器中，小球静止后的状态如图所示，则液体对容器底部的压强关系是p甲　　p乙；两小球所受的浮力关系是 F甲　　F乙．（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】＜；＜。 【解析】由题意可知，两个完全相同容器内盛满不同的液体时，液体的深度相同， 由图可知，两个完全相同的小球轻轻放入容器中静止后，甲中小球沉底，乙中小球漂浮， 因物体的密度大于液体的密度时下沉，物体的密度小于液体的密度，