第9章　浮力

 9.3 物体的浮与沉

1.物体的浮与沉

平衡状态：

非平衡态：

2.物体浮沉的应用

1、密度计的原理：用密度计测量液体的密度时，它所受的浮力总是等于它的重力，根据密度计浸入液体的深度就可以从刻度上读出液体的密。

2、盐水选种的原理：把种子放在一定浓度的盐水里，利用浮力把好种子和坏种子分开来。

3、潜水艇的浮沉原理 ：潜水艇的原理是靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。

4、热气球的升降原理：热气球的升降原理是利用里面充的气体的密度小于空气的密度，空气产生的浮力大于自身的重力来升空；利用减小浮力来下降。

1.物体的浮与沉

【例1】（2020·营口）把重10N，密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中．当物体静止时，物体处于________（选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”）状态，物体所受浮力为________N，排开水的体积是________m3．

【答案】漂浮   10   1×10−3 

【解析】

因为ρ物=0.9×103kg/m3<ρ水，

所以物体静止时，物体漂浮；因为物体漂浮，所以F浮=G物=10N；因为F浮=G排=ρ水gV排，

所以V排=F浮/(ρ水g)=10N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1×10−3m3．    

【常考1】物体的浮与沉

【例1】（2020·福州）如图所示，四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中不同深度处．受到浮力最小的是（        ）
 

 A. 甲  B. 乙  C. 丙  D. 丁

【答案】A

【解析】

解：由图知，四个球排开水的体积：

V甲<V乙<V丙=V丁，

因为F浮=ρ水V排g，ρ液相同，

四个球受到的浮力：

F甲<F乙<F丙=F丁．

【常考2】物体沉浮的应用

【例2】（2019·益阳）海权握，国则兴．建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器．如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程．下列对此潜水艇分析正确的是（    ）

A . 悬浮和漂浮时受到的浮力相等                     B . 漂浮时排开的海水所受的重力最小

C . 上浮过程中所受浮力逐渐变大                     D . 漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大

【答案】B

【解析】

A．由图可知，悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积，由F浮=ρ液gV排可知，潜艇悬浮时所受浮力大，即F悬浮>F漂浮，故A错误；

B．根据阿基米德原理可知，浮力等于排开液体所受的重力；由A项可知F悬浮>F漂浮，所以漂浮时排开海水所受的重力最小，故B正确；

C．潜艇上浮过程中，露出水面前，V排不变，根据F浮=ρ液gV排可知，潜艇所受浮力不变；逐渐露出水面时，V排减小，潜艇所受浮力减小，故C错误；

D．由图可知，潜艇漂浮时其底部所处深度最小，根据p=ρgh可知，此时潜艇底部所受海水压强最小，故D错误．

【热点题型1】物体的浮与沉

【例1】（2020·台州）如图，容器中水面上漂浮着一只空碗，水底沉着一只土豆。若将土豆取出放入碗中（碗仍能漂浮在水面），则水面高度将（ ）
 

 A. 下降        B. 上升         C. 不变       D. 条件不足，难以判断

【答案】B

【解析】

将空碗和土豆看作一个整体，当一只空碗在水面上漂浮，一只土豆沉在水底时，

根据浮沉条件可知：F浮碗＝G碗，F浮土豆<G土豆，

所以，F浮总＝F碗+F浮土豆<G碗+G土豆；

若将土豆取出放入碗中（碗仍能漂浮在水面），则F浮＝G碗+G土豆；

所以，总的浮力比之前变大了，

根据F浮＝ρgV排知，V排变大，故水面上升。

1.（2020·福州）如图所示，四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中不同深度处．受到浮力最小的是（        ）
 

 A. 甲  B. 乙  C. 丙  D. 丁

【答案】A

【解析】

解：由图知，四个球排开水的体积：

V甲<V乙<V丙=V丁，

因为F浮=ρ水V排g，ρ液相同，

四个球受到的浮力：

F甲<F乙<F丙=F丁．

2.（2020·四川省初二期中）体积相同的铁球、铝球和木块，浸在液体中的情况如图所示，则比较它们受到的浮力（　　）

A．铁球受到的浮力最大 B．铝球受到的浮力最大

C．木块受到的浮力最大 D．它们受到的浮力一样大

【答案】D

【解析】

由图可知，铁球、铝球和木块均浸没在液体中，因物体浸没时排开液体的体积相等，所以，体积相同的铁球、铝球和木块排开液体的体积相等，由F浮=G排=ρ液gV排可知，它们受到的浮力一样大。

故选D。

3.（2020·广东省初三其他）如图所示，两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体，最后甲悬浮在液体中，而乙沉底。已知甲排开液体的重力小于乙排开液体的重力，则甲、乙所受浮力相比（　　）

A．甲所受的浮力更大 B．乙所受的浮力更大

C．甲、乙所受浮力一样大 D．无法判断甲、乙所受浮力大小

【答案】B

【解析】

根据阿基米德原理可知，物体受到的浮力等于物体排开液体的重力，由题可知，甲排开液体的重力小于乙排开液体的重力，所以乙所受的浮力更大。

故选B。

4.（2020·福建省初二期中）把重3 N的铁块放入装满水的溢水杯里，铁块静止时，从杯中溢出的水重为1 N。则铁块受到的浮力（  ）

A．一定是2 N

B．可能是1 N

C．一定是1 N

D．可能是3 N

【答案】C

【解析】

根据阿基米德原理可知铁块受到的浮力

F浮=G排=1N

故选C。

5.（2020·北京初三一模）关于浸在液体中的物体所受浮力F浮与物体重力G物、物体排开液体的重力G排间的大小关系，以下说法中正确的是

A．只有当物体浸没时，F浮等于G物 B．不管物体是否浸没，F浮都等于G物

C．只有物体未浸没时，F浮等于G排 D．不管物体是否浸没，F浮都等于G排

【答案】D

【解析】

AB．根据物体的沉浮条件可知，当物体处于漂浮或悬浮状态时，物体受到的浮力等于自身的重力，故AB错误；

CD．根据阿基米德原理，浸在液体里的物体所受的浮力等于物体排开液体所受的重力，故C错误、D正确。

6.（2021·重庆南开中学初二期中）小杰同学在游玩“海底世界”时，观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示，对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是（　　）

A．浮力不变，压强不变 B．浮力变小，压强变小

C．浮力变大，压强变小 D．浮力变大，压强变大

【答案】C

【解析】

(1)气泡上升时，h变小，由P=ρgh得气泡受到水的压强变小，因此气泡的体积变大，由于一定质量的气体，体积变大，压强变小，所以气泡内的压强变小；(2)由于气泡在上升过程中体积变大,所以根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，气泡所受的浮力在变大．故选C.

7.（2020·湖北省初三其他）如图所示，“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在_____（填“江水”或“海水”）中停泊。轮船的排水量为6000t，在海水中满载时受到的浮力是_____N。（g取10N/kg，，）

【答案】海水    6×107   

【解析】

[1]在海水和江水中，轮船漂浮，浮力和重力相等，即浮力大小不变；因为海水的密度大于江水的密度，根据公式可知，轮船在江水中排开江水的体积大于在海水中排开海水的体积，所以在江水中的吃水线要高于在海水中的吃水线，故图示中的轮船是在海水中停泊。

[2]根据阿基米德原理得轮船所受浮力

8.（2020·湖北省初三其他）2019年12月17日，将成为中国海军发展史上被载入史册的日子，因为在这一天，首艘国产航母“山东”号在海南省三亚军港正式交付。如图所示，该航空母舰舰长315m、舰宽75 m，满载时排水量达5万吨。它满载时所受的浮力为______牛（取g=10N/kg）。 当一架舰载机着舰后，浮力将______ （选填“不变”、“变小”、“变大”）。

【答案】5×108    变大   

【解析】

[1] 该舰满载时所受浮力

[2] 舰载机着舰后，航空母舰的总重力增大，因为航空母舰仍然漂浮，浮力与重力相等，所以浮力变大。

9.（2019·天津）排水量为106kg的轮船在河水中航行，船满载时所受河水的浮力________N（g取10N/kg）；若轮船从河水航行到海水中，它所受到的浮力________（选填“变大”“变小”或“不变”）．

【答案】107   不变 

【解析】

解：轮船满载时受到的浮力：F浮=G排=106kg×10N/kg=107N；

由河里驶入海里时，因船在海水中也处于漂浮状态，所受浮力不变。

10.（2020·广东省初三一模）把重10N，密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中．当物体静止时，物体处于_______（漂浮/悬浮/沉底）状态，物体所受浮力为_____N，排开水的体积是_______m3．（g取10N/kg）

【答案】漂浮    10    0.001   

【解析】

根据题意知道，实心物体密度小于水的密度，由物体的浮沉条件知道，此物体会漂浮在水面上；由于物体漂浮在水面上时，浮力等于物体重力，故物体所受浮力是：

F浮=G物 =10N；

由阿基米德原理知道，F浮=ρ水gV排，所以，排开水的体积是：

V排==10N/1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-3 m3．

1.（2019·南宁）在潜水艇浸没下潜过程中(忽略潜水艇体积的变化)，所受海水的（        ）

 A. 压强减小，浮力不变  B. 压强不变，浮力增大 

 C. 压强增大，浮力减小  D. 压强增大，浮力不变

【答案】D

【解析】

根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，物体浸没在水中，无论深度如何，V排不变，水的密度不变，F浮不变；

液体压强公式p=ρ液gh表明了物体受到的压强只与液体的密度和深度有关，与其他因素无关，潜水艇向深处潜时，液体密度不变，深度增加，所以压强增大．

故选D．

2.（2020·黑龙江省初三其他）如图所示，水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙，盛有适量的水，把一个橡皮泥做的小船放入乙后，小船处于漂浮状态，此时两鱼缸内的水面刚好相平；然后把它们分别放在台秤上，则台秤的示数（  ）

A．甲放上时大 B．乙放上时大

C．甲或乙放上一样大 D．无法判断

【答案】C

【解析】

可用等效替代法来分析此题，小船漂浮在水面上，所以小船受到的浮力与其重力相等，则小船的重力等于排开水的重力，可得船的质量等于排开水的质量，从而可以判断出台秤示数的变化。

鱼缸乙中橡皮泥的重力等于其浮力，根据阿基米德原理，该浮力等于其排开水的重力，所以橡皮泥的重力等于其排开水的重力，显然，两鱼缸的总重力相等，所以把它们分别放在台秤上时，台秤的示数相同。

故选C。

3.（2020·北京初三一模）水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯，装满不同密度的液体。现将小球A分别放入两溢水杯中，小球静止时的情景和溢出的液体如图所示，从甲杯中溢出的液体所受重力为G甲 =0.9N，从乙杯中溢出的液体所受重力为G乙=0.8N，小球在甲杯中所受的浮力为F甲，在乙杯中所受的浮力为F乙。则下列说法中正确的是（　　）

A．因为A在乙杯中排开的液体体积较大，所以有F乙>F甲

B．A的重力为0.9N，它在乙杯中受到浮力为0.8N

C．液体对甲杯底的压强等于液体对乙杯底的压强

D．甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力

【答案】B

【解析】

AB．由阿基米德原理可知，浮力等于排开液体的重力，G甲＞G乙，因此F甲> F乙，又因为甲中A漂浮，浮力等于重力为0.9N，乙中浮力等于排开液体的重力为0.8N，故A错误，B正确；

C．由图像可知甲中A漂浮，，乙中A沉底，，因此，由可知深度相同时，液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强，故C错误；

D．甲杯对桌面的压力为

乙杯对桌面的压力

由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积，同时甲的密度大于乙的密度，由

可知

因此可得

故D错误。

故选B。

4.（2020·江苏省初二月考）把一个铁球放入盛满酒精的杯子中时，从杯中溢出8g酒精，若将该铁球放入盛有水的杯中时，从杯中溢出水的质量是（铁球全部浸在液体中）（ρ酒=0.8×103kg/m3）（　　）

A．可能大于10g B．一定等于10g C．可能小于10g D．一定等于8g

【答案】C

【解析】

若铁球在酒精中漂浮，因为水的密度大于酒精的密度，所以铁球在水中一定漂浮，因为漂浮，所以铁球受到的浮力等于铁球的重力，根据阿基米德原理铁球所受的浮力等于排开液体的重力，所以排开液体的重力等于铁球的重力，因为铁球重力一定，所以排开水的重力等于排开酒精的重力，所以排开水的质量等于排开酒精的质量等于8g；若在酒精中悬浮，则在水中一定漂浮，同理可得此时排开水的质量等于排开酒精的质量等于8g；若在酒精中沉底，在水中漂浮，在酒精中浮力小于球的重力，即排开酒精的质量小于球的质量，在水中漂浮所以排开水的质量等于球的质量，所以排开水的质量大于排开酒精的质量，即大于8g。

故选C。

5.潜艇在正常航行时，有时突然遭遇海水密度变化，可能会引发潜艇“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. 海水密度变大，潜艇所受浮力突然增大         B. 海水密度变大，潜艇所受压强突然增大

C. 海水密度变小，潜艇所受浮力突然减小         D. 海水密度变小，潜艇所受压强突然减小

【答案】C

【解析】

由于海水中不同深度下海水的密度是变化的，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F浮＝ρ海水gV排可知浮力会突然变小，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。

6.潜艇能在水下航行（图甲），也能浮出水面（图乙），下面说法正确的是（　　）

A. 潜艇从图乙状态下潜到图甲状态，排开水的体积不变

B. 当潜艇以图乙状态从河里开到海里，潜艇会下沉一些

C. 潜艇在图甲状态，下潜越深，所受水的压强不变

D. 潜艇靠改变自身的重力来控制浮沉

【答案】D

【解析】

A、潜艇从图乙状态下潜到图甲状态，排开水的体积增大，故A错误；

B、当潜艇以图乙状态从河里开到海里，受到的浮力不变，但海水的密度变大，所以排开水的体积会减小，会上浮一些，故B错误；

C、潜艇在图甲状态，下潜越深，所受水的压强越大，故C错误；

D、潜艇靠改变自身的重力来控制浮沉，故D正确。

7.为了延长水果的存放时间，果农先将水果浸没到自己配制的保鲜液中．再用保鲜纸包住就能存放比较长的时间．若将同一个苹果先后放入甲乙两个容器的保鲜液中静止后苹果的浮沉情况如图所示，则甲乙两容器中保鲜液的密度大小比较．正确的是（　　）

A . 甲中的大B . 乙中的大C . 一样大D . 条件不够，不能比较

【答案】A

【解析】

解：甲图中，苹果漂浮在保鲜液中，所以F浮A=G，且ρ液>ρ苹果，

乙图中，苹果悬浮在保鲜液中，所以ρ液=ρ苹果．

所以，ρ甲>ρ乙．

故选A．

8.将密度计分别放到甲、乙两种液体中，液体表面位置分别在密度计的A、B处，如图所示，由此可知（        ）

A . 甲种液体密度大B . 甲、乙两种液体密度一样大C . 乙种液体密度大D . 无法判断

【答案】A

【解析】

解：密度计在水中悬浮，所受重力与浮力相等，即在这两种液体中密度计所受浮力相等，乙液体中排开水的体积大，由F=ρgV得乙液体的密度要小．
故选A

9.（2019·石家庄）某微型潜水艇由江面逐渐下潜到浸没的过程中，受到的浮力逐渐________（填“变大”“变小”或“不变”），潜水艇潜到水面下深处，此处的液体压强为________．潜水艇从长江潜行驶入大海中仍保持悬浮，其排开液体所受的重力________（填“变大”“变小”或“不变”）．（，，）

【答案】变大   105   变大 

【解析】

潜水艇由江面逐渐下潜到浸没的过程中，水的密度一定，V排变大，由F浮=G排=ρ水V排g可知，它所受的浮力变大；潜水艇潜到水面下10m深处，此处的液体压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10m=105Pa；

悬浮在水中的潜水艇从长江潜行到大海，由于始终完全浸没，所以排开液体的体积不变，等于潜艇的体积，因为ρ水<ρ海水，液体的密度变大，V排不变，所以根据F浮=G排=ρ水V排g可知，潜艇受到的浮力变大，其排开液体所受的重力变大．

10.（2020·上海）“中国海监”是目前我国最先进的海监船（如图所示），它的排水量达吨。若在黄浦江码头补给吨货物后达到满载，则该船自身的质量为________吨，所受浮力为________牛，补给后它便驶向钓鱼岛海域执行任务，在入海过程中，它所受浮力大小将________（选填“变大”、“不变”成“变小），船身将________（选填“上浮”或“下沉”）一些。

【答案】2980   3.98×107   不变   上浮 

【解析】

船漂浮，由漂浮条件可知：F浮＝G排＝G船+G货，

若满载时，所装物品的质量为1000吨，则该船自身的重力：G船＝G排−G货＝m排g−m货g，则该船自身的质量为：m船＝m排−m货＝3980t−1000t＝2980t。

船入海的过程中始终处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，

由船的重力不变可知，船受到的浮力不变，因为ρ海水>ρ江水，

由F浮＝ρ液gV排可知，排开海水的体积比排开江水的体积小，所以，船要上浮一些。