苏科版八年级下册物体的浮与沉精品复习练习题
展开10.5物体的浮与沉
【知识梳理】
一、物体的浮沉条件
前提条件:物体浸在液体或气体中,且只受浮力和重力。
二、浮力的利用
1.轮船:
(1)工作原理:通过把铁、钢等密度大于水的材料制成空心的结构,使得船的密度小于水的密度,使它能够排开更多的水,增大船受到的浮力,从而能够漂浮在水面上。
(2)排水量:轮船满载时排开水的质量。单位:t。
由排水量可计算出:
①排开液体的体积;②排开液体的重力;
③轮船受到的浮力;④轮船和货物共重。
2.潜水艇:
工作原理:由于潜水艇的体积无法改变,因此在浸没于水时,无法改变受到的浮力。因此,潜水艇的下沉和上浮是靠改变自身重力来实现的。
3.气球和飞艇:
工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
热气球 氢(氦)气球 飞艇
4.密度计:
(1)构造:
密度计由玻璃、塑料等制成空心的结构,上半部分为细圆柱体,下半部分为粗圆柱体,粗圆柱体中还放置了铝粒来密度计的重心,使密度计能直立在液体中;
(2)工作原理:根据物体在不同液体中漂浮时受到的浮力相同但排开液体的体积不同的特点,从而利用露出的体积(长度)来测量密度。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大,且密度越大的部分,刻度越密。推导过程如下:
由得
由此画出露出长度与液体的关系图象,见下图
当时,,可见,随着液体密度的均匀增大,露出长度的增加量却越来越小,即密度计相邻刻度离的越来越近,也就是说,液体密度越大,密度计刻度越密。
(4)使用:将密度计置于待测液体中,液面对齐的刻度即为待测液体的密度。
5.浮沉子
如下图所示,将小玻璃瓶内装上适量的水,瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,旋紧塑料瓶盖,这就做成“浮沉子”。用力抓握塑料瓶,小玻璃瓶就会往水下沉落,松开塑料瓶,它又会浮上来,调整握塑料瓶的力度,小玻璃瓶就可以悬浮在水中。
工作原理:挤压大塑料瓶,大瓶内空气被压缩,大瓶内气压变大,部分水被压入小瓶中,当小瓶重力大于浮力时,浮沉子下沉;当松手后,大瓶内气压变小,小瓶内气压大于大瓶气压,部分水被压出小瓶,当小瓶重力小于浮力时,浮沉子上浮;当用适当的力握塑料瓶,小瓶重力等于浮力时,浮沉子悬浮。
【易错点】
1.密度均匀的物体切去一块后浮沉情况不变。
由于密度均匀的物体切去一块后,密度不变,和液体间的密度关系不变,所以浮沉情况不变。
2.冰化水的问题:
(1)纯水和纯水凝固成的冰,冰化为水后水面高度不变。
分析:
,即
当冰化成水后,
则,即
有
说明,冰化成水后,将刚好填满冰排开水的体积,水面高度不变。
(2)纯水和盐水凝固成的冰,冰化为水后水面高度降低。
分析:在(1)中,,即
由可得,
说明,盐水冰化成盐水后,不能填满排开水的体积,水面高度降低。
(3)盐水和纯水凝固成的冰,冰化为水后水面高度升高。
分析:在(1)中,,即
由可得,
说明,纯水冰化成水后,能填满排开盐水的体积之外,还会多出一部分,水面高度升高。
3.冰中有物化水的问题:
冰化为水后,物体沉底,水面降低。
推导:由前可知,冰化成水,不引起水面变化,但物体原本处于漂浮状态,
冰熔化后物体沉底,
可见,,,即
由此可知,物体排开水的体积减小,液面降低。
【规律总结】
漂浮问题“五规律”
①规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
②规律二:同一物体漂浮在不同液体里,所受浮力相同;
无论在什么液体里,只要是同一物体处于漂浮状态,浮力始终等于重力,所以浮力均相同。
③规律三:同一物体漂浮在不同液体里,在密度大的液体里浸入的体积小;
例如同一物体放在水和盐水中均处于漂浮状态,则有
,由于,所以。
④规律四: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;
由物体漂浮可知,,则,可得。
⑤规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
【典例分析】
1.(2021·广东深圳·八年级期末)等体积的木球A和铁球B被细线系住,浸没在水中,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两球均处于悬浮状态B.两球所受的浮力相等
C.木球可能空心,铁球一定实心D.剪断细绳后,水对容器底部的压强不变
2.(2023·广东广州·中考模拟)2022年6月17日,我国第三艘航空母舰“中国人民解放军海军福建舰”下水。福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,采用平直通长飞行甲板,满载排水量8.5万吨,满载时航母受到的浮力是____________N;航空母舰上的舰载机重达二三十吨,具有的_______大,改变其运动状态很难;电磁弹射装置要在几十毫秒的时间将其弹射出去,航空母舰会_______(选填“上浮”或“下沉”)一些。(ρ水=1.0×103kg/m3)
3.(2022·广东珠海·八年级期中)如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
B.图B中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2022·黑龙江黑河·八年级月考)把一块实心均匀物体投入盛水的烧杯中,物体静止时处于悬浮状态,若将该物体分成大小不同的两块,当物体静止时下列说法正确( )
A.物体漂浮B.物体悬浮
C.物体上浮D.物体沉在水底
2.(2022·黑龙江黑河·八年级月考)下列四个情景中,浮力增大的物体是( )
A.从河岸沙滩走入深水处的游泳者B.从深水处向河岸沙滩走去的游泳者
C.海面下正在下沉的潜艇D.在码头卸载货物的货轮
3.(2022·黑龙江黑河·八年级月考)甲、乙、丙三个完全相同的小球,分别投入三种不同的液体中,静止后,甲漂浮,乙悬浮,丙沉底,如图所示,它们所受浮力分别是F甲、F乙、F丙,则其大小关系是( )
A.F甲=F乙>F丙B.F甲>F乙>F丙C.F甲>F乙=F丙D.F甲>F乙=F丙
4.(2021·湖北武汉·八年级月考)如图所示,图甲和图乙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相同的烧杯中,它会竖直漂浮在液体中,由图中现象可以判断( )
A.密度计在两种液体中所受的浮力不相等B.两种液体的密度相等
C.密度计下端受到的液体压强不相等D.容器对桌面的压力不相等
5.(2022·山东枣庄·八年级月考)测量液体密度的仪器叫做密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,如图甲所示。图乙和图丙是自制的一支简易密度计(在木棒的一端缠绕一些铜丝做成),先后被放入盛有不同液体的两个烧杯中。下列说法正确的是( )
A.图甲中密度计越靠近上方的刻度,其相应的密度数值越大
B.自制密度计在丙杯中所受浮力比在乙杯中所受浮力大
C.乙杯中液体的密度比丙杯中液体的密度大
D.自制密度计在乙杯中液面以下体积较小,所以密度计底部受到液体的压力较丙图小
6.(2023·北京西城·中考二模)如图所示,轻质柱形容器放置在水平桌面上,容器内装有重为G1的水,将重为G2的正方体物体A放入水中后处于漂浮状态,物体A露出水面的体积为其总体积的。若用一个竖直向下的压力F1压物体A,使其刚好浸没在水中后静止,这时物体A的下表面受到水竖直向上的压力为F2。下列说法正确的是( )
A.物体A的密度为0.4×103kg/m3
B.物体A漂浮时,容器对桌面的压力为G1
C.物体A浸没在水中后受到的浮力等于F2-F1-G2
D.竖直向下的压力F1和重力G2的比值为2∶3
7.(2022·江西宜春·八年级月考)如图甲、乙为潜水艇的浮沉示意图,下列有关说法正确的是( )
A.甲图中向潜水艇水舱充气潜水艇将会下沉
B.潜水舰平行潜入密度变小的水域时,受到的浮力变小
C.潜水艇与鱼的浮沉原理相同
D.在海里同一位置处,甲图中潜水艇受到的浮力大
8.(2023·重庆市·八年级月考)如图甲所示,长方体木块通过体积不计的细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部,再缓慢注入水,直至图乙所示。注水过程中,木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.细线的长度为25cmB.木块的横截面积为100cm2
C.木块的密度为0.8×103kg/m3D.细线对木块的最大拉力为12N
9.(2023·江苏盐城·九年级期中)如图所示,大烧杯中放入足量的水,小烧杯漂浮在水面上,让小烧杯倾斜进水后沉入水底。关于这一情景,下列分析正确的是( )
A.小烧杯能沉入水底是因为它的重力变大了
B.小烧杯漂浮时受到的浮力大于它的重力
C.小烧杯浸没时和漂浮时所受的浮力相等
D.小烧杯浸没后大烧杯底部受到水的压强变小
10.(2022·重庆市·八年级期中)如图所示,容器中的水面上漂浮着一个空盆,若将水底的鹅卵石捞出放在盆里后,盆仍然漂浮在水面上,此时容器中的水面高度与未捞出鹅卵石时相比会( )
A.上升B.下降C.不变D.无法判断
二、填空题
11.(2022·河南方城·八年级期末)将一只玩具鸭分别放入盛有不同液体的甲、乙两个容器中,静止时如图所示,从观察到的现象可以判断:液体密度ρ甲_________ρ乙;玩具鸭排开液体的质量m甲_________m乙。(均选填“<”、“=”或“>”)
12.(2022·吉林榆树·八年级月考)有一泡沫塑料漂浮在水面上,它有的体积浸在水中,则它的密度为______kg/m3,当一只水鸟停在该泡沫块上时,泡沫块刚好完全浸没在水中,该泡沫块的重力2N,则该水鸟的质量为______kg。(g=10N/kg)
13.(2022·江苏宿迁·八年级期末)如图所示,将装有适量水的小瓶瓶口向______(选填“上”或“下”),使其漂浮在大塑料瓶的水面上,将大塑料瓶密封后,就制成了“浮沉子”。按压大塑料瓶,水会压入小瓶内,此时由于整个小瓶所受的重力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)其所受的浮力,因而发现小瓶下沉;松手后,小瓶又会上升,这个装置可用于演示______(选填“密度计”、“轮船”或“潜水艇”)的工作原理。
14.(2023·山东东营·八年级期中)一艘轮船从大海驶入长江,它受到的浮力___________ (填“变大”、“变小”或“不变”),它排开水的体积 ___________(填“变大”、“变小”或“不变”),它将___________(填“上升”或“下降”)一些。
三、实验题
15.学习了浮力的知识后,小敏找来一些物品(蜡烛、 铁钉、石块、软木寨、橡皮泥), 想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)她猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,她的猜想主要是依据物体的___________(选填“体积”,“质量”和“密度”);
(2)小敏用天平测出橡皮泥的质为24g,并将其捏成长方体,用刻度尺测出长5cm宽4cm、高1cm,由此可知橡皮泥的密度为___________ g/cm3, 据此判断橡皮泥放入水中可能会___________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮");
(3)小敏将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)。而___________杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成___________的,增大了排开水的体积;
(4)小敏又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的仪器,将它分别放到盛有不同种类液体的杯中,静止时的情景如图丙所示,由此可以判断出密度计在A、B两种液体的浮力大小关系为:FA___________FB(选填“>”、“=”或“<"),A、B两种液体的密度关系为:ρA___________ρB(选填“>”、“=”或“<")。
四、计算题
16.(2023·福建龙岩·八年级期中)重为15N的物体,浸没于装满水的容器中后,溢出水的体积为500cm3,求:
(1)此物体受到的浮力为多少?
(2)物体是上浮还是下沉?
(3)此物体的密度是多少?
17.(2022·河南驻马店·八年级月考)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降。如图所示,是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为1.03×108t,海水密度为ρ海=1.03×103kg/m3,水密度为ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)冰川熔化前受到的浮力;
(2)冰川熔化前排开海水的体积;
(3)冰川完全熔化成水后水的体积;
(4)推断海平面的升降,并说明理由。
18.(2021·广东珠海·中考一模)我国自主研发的全球最大水陆两栖飞机AG600首飞成功后,可为海路航行安全提供最快速有效的支援与安全保障。它的最大飞行速度为560km/h,最大航程为4500km,巡航速度(经济节油的飞行速度)为500km/h。某次起飞前,飞机静止在水平跑道上,总质量为51t,轮胎与跑道的总接触面积为0.6m2(⍴水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)起飞后,飞机在空中直线飞行1960km,所需要的最短时间是多少?
(2)飞机静止在跑道上时对跑道的压强是多少?
(3)某次飞机到达目的地降落后,漂浮在水面上,排开水的质量为48t,此时飞机受到的重力是多少?
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
物体处于动态即物体受到非平衡力的作用
物体可以停留在液体中的任意深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静态即物体受到平衡力的作用
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