10.3物体的浮沉条件及应用

10.3物体的浮沉条件及应用【巩固精练】一个鸡蛋悬浮在盐水中处于静止状态，请在图中画出鸡蛋受力的示意图。【答案】【解析】鸡蛋所受浮力的方向是竖直向上的，从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力，并标出F浮；物体的重力与浮力大小相等，方向相等，作用点都在重心，同理做出重力的示意图，如下图所示：测量液体密度的仪器叫密度计，将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值（图甲）。图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，由图中现象可以判断（）。A．密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大B．丙烧杯中液体的密度较大C．密度计在丙烧杯液体中受到的浮力较大D．乙烧杯中液体的密度较大【答案】B【解析】从图可知，密度计放在甲、乙液体中都漂浮，受到的浮力都等于密度计受到的重力，所以：，密度计在液体中所受浮力是相等的，故A、C错误，由图知密度计排开液体的体积V排乙＞V排丙，又F浮＝ρ液V排g，浮力相等，则ρ乙＜ρ丙，因此D错误，B正确。

故选：B。潜水艇在水中是靠改变自身重力实现上浮和下沉的。下列分析正确的是（）。A．潜水艇上浮未露出水面的过程中，它的水舱需要吸入水B．潜水艇上浮未露出水面的过程中，它受到的浮力变小C．潜水艇在水面下继续下沉时，它受到的浮力会变大D．潜水艇在水面下继续下沉时，它受到的浮力会不变【答案】D【解析】在水中上浮未露出水面过程中，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，

∵，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，

∴潜水艇受到水的浮力不变；

把压缩空气压入潜水艇的压力舱，将海水排出，潜水艇自重G减小，当F浮＞G时，潜水艇上浮；

打开压力舱的阀门，让海水进入压力舱内，潜水艇自重G增大，当F浮＜G时，潜水艇下沉；

当F浮＝G时，潜水艇悬浮，可以停留在任何深度；

由此可见，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的。故A、B不符合题意。

②潜水艇下沉越深，而排开液体的体积不变，由公式可知，所受的浮力不变；故C不符合题意，D符合题意。

故选：D。关于在欢乐的节日里放飞的气球，下列说法正确的是（）。A．气球里面充的是空气B．气球里面气体的密度比空气密度小C．气球里面气体的密度比空气密度大D．气球里面气体的密度与空气密度相等【答案】B【解析】根据气球浮力产生的原因是由于物体上下表面的压力差，通过改变气体的密度从而改变浮力与重力的关系实现升降。在欢乐的节日里放飞的气球是利用浮力升空的，根据可得，体积一定时，只有当填充气体的密度小于空气的密度时，浮力大于重力。

故选：B。某潜艇在海上正常航行时，突然遭遇海水密度变化，引发潜艇“掉深”，即突然快速向海底沉降。造成潜艇沉降的原因可能是（）。A．潜艇所受浮力突然增大B．潜艇所受压强突然增大C．潜艇所受浮力突然减小D．潜艇所受压强突然减小【答案】C【解析】潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的，海水中不同深度下海水的密度不同，这给潜水艇的下潜会带来极大的危险。由于海水中不同深度下海水的密度会是变化的，所以潜艇突遇“断崖”险情是因为遇到海水的密度突然变小，潜水艇排开海水的体积不变，根据排可知浮力会突然变小，而潜水艇的重力还没有来得及减小，造成潜水艇所受浮力突然比潜水艇的重力小很多，使潜水艇迅速下沉。潜水艇突然遭遇海水密度突变引发潜艇“掉深”，“掉深”到潜艇的极限深度便会艇毁人亡，由此分析可知ABD错误，C正确。

故选：C。在下列情形中，物体所受浮力不变的是（）。A．从海水中走向沙滩的游泳者B．从黄河入海口驶向大海的轮船C．正在码头装载货物的轮船D．逐渐露出水面的潜水艇【答案】B【解析】A选项，从海水中出来排开水的体积减小，根据可知，受到的浮力减小，故A不符合题意；

B选项，轮船始终漂浮，浮力等于重力，浮力大小不变，故B符合题意；

C选项，轮船装货，货越多，排开水的体积越大，所受浮力越大，故C不符合题意；

D选项，逐渐露出水面的潜水艇排开水的体积逐渐变小，根据阿基米德原理可知浮力逐渐变小，故D不符合题意。

故选：B。把一小球轻轻放入盛满酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）的溢水杯中，静止时它漂浮在液面上，从杯中溢出8g酒精；若将该小球轻轻放入盛满水的溢水杯中，它静止时从杯中溢出水的质量（）。A．等于8g B．大于8g C．小于8g D．无法判断【答案】A【解析】小球在酒精和水中都漂浮，根据阿基米德原理和漂浮条件可以知道，小球重等于受到的浮力等于排开酒精重，现在知道了溢出酒精的质量，也就知道了溢出水的质量。小球静止时它漂浮在酒精液面上，所以，小球在水中也是漂浮的，溢出水的质量为8g。∵小球漂浮在酒精面和水面上

∴

∴可以得出放入小球后，溢出水的质量和溢出酒精的质量相等。

故选：A。把一小球轻轻放入盛满水的溢水杯中，静止时它漂浮在液面上，从杯中溢出8g水，若将该小球轻轻放入盛满酒精的溢水杯中，它静止时从杯中溢出酒精（ρ酒精=0.8×103kg/m3）的质量（）。A．等于8g B．大于8g C．小于8g D．无法判断【答案】D【解析】小球静止时它漂浮在水面上，所以，但，所以，不能判断小球在酒精中也是浮沉，当在酒精中漂浮时，溢出酒精的质量为8g，当下沉时溢出酒精的质量小于8g，无法确定。如图所示，将苹果放在水中，静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉，余下部分重新放入水中，则余下苹果将（）。A．漂浮 B．悬浮 C．下沉 D．无法确定【答案】A【解析】由物体的浮沉条件可知苹果与水的密度关系，根据切去露出水面的部分后苹果的密度不变可以判断浮沉情况。苹果处于漂浮状态，若将苹果露出水面的部分切掉后，苹果自重减小，其所受浮力减小，苹果排开液体的体积将减小，也就是说苹果会上浮一些，所以仍可处于漂浮状态。

故选A。将冰块放在浓盐水中，液面位置如图所示，若冰完全熔化，杯中液面高度将（）。A．上升B．下降C．不变 D．无法确定【答案】A【解析】由于冰块漂浮在浓盐水面上，所以，F浮=G冰，即：，则①当冰熔化成水之后，状态变化，质量不变，所以，m冰=m水，即：，则②已知ρ盐水＞ρ水，则比较①②可得：V水＞V排，所以，若冰完全熔化，杯中液面上升。选A。将冰块放在水中，液面位置如图所示，若冰完全熔化，杯中液面高度将（）。A．上升B．下降C．不变 D．无法确定【答案】C【解析】由于冰块漂浮在水面上，所以，F浮=G冰，即：，则①当冰熔化成水之后，状态变化，质量不变，所以，m冰=m水，即：，则②则比较①②可得：V水=V排，所以，若冰完全熔化，杯中液面不变。选C。用细绳连在一起的气球和铁块，恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内如图所示位置，若用力向下轻轻拨动一下铁块，则气球和铁块的沉浮情况及水对容器底部的压强将（）。A．下沉，变小 B．下沉，变大C．上浮，变小D．悬浮，不变【答案】A【解析】用力向下轻轻拨动一下铁块后，气球浸入水中的深度增大，由可知，气球所受水的压强变大，压力也变大，其体积变小，由可知，气球所受浮力减小，而气球和铁块的总重力不变，所以，所以整体将下沉，液面下降，水对容器底的压强将变小。选A。某物理兴趣小组在研究物体沉浮条件时做过一个小实验，他们将一土豆放入水槽中发现其在水中悬浮，然后将几枚大头针完全插入土豆中后发现土豆（）A．下沉B．上浮C．悬浮D．漂浮【答案】A【解析】水中悬浮时，；大头针插入土豆中后，土豆和大头针的平均密度增大，且，所以下沉。如图甲所示，烧杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好悬浮．经研究发现，水的密度随温度的变化如图乙所示。现在烧杯四周放上大量的冰块，在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中，假设小球的体积始终不变，关于小球的浮沉情况判断正确的是（）。A．先下沉然后上浮 B．浮力变小，一直下沉C．先上浮然后下沉 D．浮力变大，一直上浮【答案】C【解析】：物体的密度等于液体的密度相等时物体悬浮，物体的密度小于液体的密度时物体上浮、最终漂浮，物体的密度大于液体的密度时物体下沉、沉入水底，因烧杯里盛有6℃的水时，小球恰好悬浮，所以，小球的密度与此时水的密度相等，。由图象可知：4℃的水的密度最大，6℃的水的密度比0℃时水的密度大，则当水的温度从6℃降到4℃时，水的密度增大，大于小球的密度，使小球上浮、最后漂浮；当水的温度从4℃降到0℃时，水的密度减小，最后小于小球的密度，使小球下沉、悬浮、最后下沉，综上可知，小球先上浮后下沉，故C正确。

故选：C。潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示，潜水艇在水中处于悬浮状态，此时其所受浮力与重力的大小关系为：F浮______（填“＞”“＜”或“＝”）G。当压缩空气将水舱中的水排出一部分时，潜水艇将________（填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。【答案】＝；上浮【解析】潜水艇在水中处于悬浮状态时，由浮沉条件可知，此时其所受浮力与重力的大小关系为：当压缩空气将水舱中的水排出一部分时，重力减小，浮力不变，此时浮力会大于自身的重力，所以潜水艇将上浮；

潜水艇保持水面下10m的深度由长江进入大海，其排开水的体积不变，水的密度变大，根据可知，潜水艇受到的浮力变大；此过程中潜水艇处于悬浮状态，浮力等于重力，浮力变大，其重力也变大。

故答案为：＝；上浮；变大。一艘船重为8.0×104N，当船漂浮在水面上时，船排开水的重力为________N，此时船排开水的体积为______m3（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。【答案】8×104；8【解析】船漂浮时受到的浮力等于其重力；根据的变形公式求出排开水的体积。因为船漂浮时受到的浮力F浮＝G＝8×104N；根据得：

故答案为：8×104；8。如图所示，将一个体积为1.0×103m3、重6N的木块用细线系在底面积为400cm2的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够的水使木块被浸没时，求：（g=10N/kg）（1）木块浸没在水中受到的浮力。（2）剪断细线后，木块处于静止时，木块露出水面的体积多大；（3）木块露出水面处于静止后，容器底部所受水的压强减小了多少。【答案】（1）10N（2）4×104m3（3）100Pa【解析】已知木块的体积，则就可以知道它浸没时排开水的体积，那么知道了V排和水的密度，则可以根据阿基米德原理公式就可以算出木块浸没在水中时受到的浮力；（1）木块浸没在水中时受到的浮力：

F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10−3m3＝10N；

（2）由题意可知，剪断细线后，木块时漂浮在水面上的，则F浮＝G，知道了木块受到的浮力大小，就可以根据阿基米德原理公式的变形式算出此时木块在水中的V排，最后用木块的体积减去V排就算出了木块露出水面的体积；因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力，所以剪断细线后，木块会上浮直至漂浮在水面上，由于漂浮，所以F浮′＝G＝6N，

由F浮＝ρ水gV排得排开水的体积：则V露＝V−V排′＝1.0×10−3m3−6×10−4m3＝4×10−4m3；

（3）液体压强公式是P＝ρ液gh，要算容器底部所受水的压强减小了多少，就需要先算出液面高度下降了多少，而液面下降的高度取决于木块露出水面的体积，所以用木块露出水面的体积除以容器的底面积，就可以算出水面减小的高度，从而就可以算出减小的压强。木块露出水面处于静止后，水面下降的高度：

则容器底部所受水的压强减小了：△p＝ρ水g△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m＝100Pa。

故答案为：（1）木块浸没在水中受到的浮力为10N。

（2）剪断细线后，木块处于静止时，木块露出水面的体积为4×10−4m3。

（3）木块露出水面处于静止后，容器底部所受水的压强减小了100Pa。【能力进阶】把体积为2×10－3m3、重为12N的物块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为（g取10N/kg）（）。A．漂浮，F浮＝20NB．漂浮，F浮＝12NC．沉底，F浮＝20ND．沉底，F浮＝12N【答案】B【解析】，物体在水中处于漂浮状态，所以F浮＝12N。故答案为：B如图所示，a、b是两种物质质量与体积的关系图像，分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体，浸没在水中。松手稳定后（）。A．乙漂浮，乙受到的浮力小B．甲漂浮，甲受到的浮力大C．乙下沉，甲受到的浮力大D．甲下沉，乙受到的浮力大【答案】A【解析】由图可知：；，所以甲下沉，乙漂浮。；，本题讨论的是不同的物体浸入同种液体。故答案为:A如图所示，把一小球先后放入盛有不同液体的甲、乙两个容器中，在甲容器中小球漂浮在液面上，在乙容器中小球加速下沉到容器底部。已知：小球在甲容器中受到的浮力为F1，小球在乙容器中受到的浮力为F2，甲容器中的液体密度为ρ1，乙容器中的液体密度为ρ2，则下列判断正确的是（）。A．F1=F2B．F1＜F2C．ρ1＞ρ2D．ρ1＜ρ2【答案】C【解析】；本题讨论的是同一物体浸入不同的液体。故选C。两个底面积不等的圆柱形容器（S甲＜S乙），分别盛有甲、乙两种不同的液体，将两个完全相同的小球分别放入这两种液体中，小球静止时的位置如图所示，此时两液面刚好齐平。若将这两小球从液体中取出，则液体对容器底部压强的变化量△p甲、△p乙的大小关系是（） A．△p甲一定大于△p乙 B．△p甲一定等于△p乙 C．△p甲一定小于△p乙 D．△p甲可能小于△p乙【答案】A【解析】，取走小球后两柱形容器底所受压力的减小量都分别等于小球所受的浮力，所以压力的减小量相等，由可知，△p甲>△p乙。故选A。如图所示，两只完全相同的溢水杯分别盛满甲、乙两种液体，把一小球放入甲液体中，小球下沉，溢出的液体质量为30g；把完全相同的另一小球投入乙液体中，小球一半漂浮在液面上，溢出的液体质量为40g；则球在_______中所受的浮力大（选填甲或乙）；甲液体的密度要________乙的液体的密度（选填“大于”或“小于”）；两种液体对容器底部的压强之比为P甲：P乙=_______．【答案】答案：乙；小于；3∶8【解析】①物体受到的浮力F浮＝G排＝m排g，已知小球排开甲液体的质量30g小于排开乙液体的质量40g，所以在乙液体中受到的浮力较大；

②已知小球在甲液体中下沉，说明甲液体的密度小于小球的密度；小球在乙液体中漂浮，说明乙液体的密度大于小球的密度。所以甲液体的密度小于乙液体的密度；

③由图知，两溢水杯中液体深度相同，根据公式P＝ρgh可得：两种液体对容器底的压强之比等于液体密度之比，也就是3：8。

故答案为：乙；小于；3：8。如图所示，将一个鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉，则鸡蛋的密度______（填“大于”“小于”或“等于”）水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中，鸡蛋受到的压强______，所受浮力的大小______（填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】大于；变大；不变【解析】由于鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉，根据浮沉可知：鸡蛋的密度大于水的密度。

在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中，所处的深度h变大，根据p＝ρgh可知：受到水的压强将变大。

而鸡蛋排开水的体积不变，根据排可知：所受浮力的大小不变。将一密度比水小的木块，系好绳子后放入甲图容器中，并把绳子的另一端固定在容器底部的中央，然后沿器壁缓慢匀速倒入水（忽略其他因素影响），容器中水浴木块位置变化如乙图。请你在丙图中画出木块从加水到浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图。（t1时木块恰好离开杯底，t2时绳子刚好拉直，t3时木块刚好完全浸没）【答案】【解析】由F浮＝ρ液gV排，ρ液、g不变，V排越大，F浮越大；

从0→t1加水过程中，木块没有离开杯底，木块排开水的体积增大，浮