初中物理人教版（2024）八年级下册10.3 物体的浮沉条件及其应用当堂检测题

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知识点讲解
1、浮力的利用
（1）调节浮力的大小：采用“空心”增大体积，从而增大浮力，使物体能漂浮在液面上；
（2）轮船采用了把它做成空心的办法，使它能够排开更多的水，增大浮力，使轮船能漂浮在水面上；
（3）潜水艇：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的；
（4）气球和气艇：气球和飞艇，体内充有密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气），从浮力与重力的大小关系来解释气球升空；
（5）密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
汤圆刚放入水中时，汤圆受到的浮力小于重力；汤圆煮熟时，它的体积增大，浮力也随之增大。
2、物体的浮沉条件及其应用
（1）前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。
（2）物体在液体中的浮沉条件
上浮：F浮＞G 悬浮：F浮=G 漂浮：F浮=G
下沉：F浮＜G 沉底：F浮+N=G
（3）如果被研究的物体的平均密度可以知道，则物体的浮沉条件可变成以下形式：①ρ物＜ρ液，上浮 ②ρ物=ρ液，悬浮 ③ρ物＞ρ液，下沉；
（4）冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。
❈漂浮问题的几个规律：
规律1：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力；
规律2：同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力相同；
规律3：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；
规律4：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；
规律5：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。
典例分析＋变式训练
考点1 浮力的利用
【典例1-1】（2022春•夏邑县期末）在如图所示的四个实例中，是利用空气浮力的是（ ）
A．匀速行驶的列车B．加速起飞的飞机
C．发射升空的火箭D．匀速上升的气球
【典例1-2】（2022春•徐州期末）用纸折一只小纸船，使它漂浮在水面上，然后向其中放入“货物”，影响装入“货物”多少的主要因素是（ ）
A．小纸船围成的体积B．小纸船的底面积
C．小纸船的高度D．小纸船的表面积
【典例1-3】（2021秋•杨浦区期末）我国科技近年来飞速发展，C919国产大客机采用铝锂合金来减轻机身重力，这是应用了 知识。辽宁号航母满载时的质量约为6.5万吨，能平稳浮在海面上，这主要应用了 原理。奋斗者号潜水器能下潜至深海而不被压扁，是因为它的外壳能承受海水产生的巨大 。
【变式1-1】（2022•雨山区校级二模）下列说法正确的是（ ）
A．采用更科学的方法可以有效避免测量误差
B．飞机能够翱翔在蓝天是利用了空气的浮力
C．游泳时，使人前进的力，施力物体是水
D．坦克安装两条宽大的履带减小了对地面的压力
【变式1-2】如图为一架直升飞机，直升飞机能垂直升空的主要原因是（ ）
A．地球对直升飞机的重力 B．空气对直升飞机向上的作用力
C．空气对直升飞机的浮力 D．直升飞机受到向上的压力差
【变式1-3】轮船采用 的办法增大排开液体的重力，从而增大可利用的浮力。潜水艇靠改变 实现浮沉。
考点2 物体的浮沉条件及其应用
【典例2-1】（2022秋•通州区期末）两相同的容器中装有体积相等的两种液体，静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中，静止时两液面等高，如图所示，则（ ）
A．A的重力小于B的重力 B．A受的浮力等于B受到的浮力
C．两容器底部所受液体压强相等 D．甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
【典例2-2】某科学兴趣小组对物体的浮沉条件进行研究。在一个底面积为200cm2的圆柱形薄壁容器底部，放一个边长为10cm的正方体物块，然后逐渐向容器中加水（水始终未溢出），物块受到的浮力F浮与容器中水的深度h的关系如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．水深4cm时，物块受到的浮力为4N
B．水深8cm时，容器内水的质量为800g
C．正方体物块的密度是0.8×103kg/m3
D．水深11cm时，将物块取出，容器底受到水的压强减小300Pa
【典例2-3】（2022•蓬江区校级模拟）如图所示为一种自制简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中，该密度计漂浮在被测液体中，可以得：ρ1 ρ2。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2，则m1 m2。（前两空格选填；“＜”、“＝”或“＞”）若该密度计放入液体ρ2时，它底部所处的深度为50cm，则此时它底部受到该液体的压强为 。（已知：ρ2＝1×103kg/m3，取g＝10N/kg）
【典例2-4】（2022•合肥三模）如图甲，一体积为2×10−4m3、质量为0.15kg的物块A，漂浮在一个容器的液面上，此时物块A的体积露出液面。如图乙，在A的下方用细绳（不计细绳体积和质量），悬吊一个体积为V，密度为3×103kg/m3的合金块B，恰好使A浸没。求：（g＝10N/kg）
（1）图甲中，物块A所受浮力大小；
（2）液体密度；
（3）合金块B的体积V。
【变式2-1】把木块放入装满水的溢水杯中，溢出水的体积为V1，如图甲所示。用细针缓慢将该木块全部压入水中，溢出水的总体积为V2，如图乙所示，忽略细针的体积。则正确的是（ ）
A．木块全部压入水中静止时，细针对木块的压力大小为ρ水g（V2﹣V1）
B．木块的质量为ρ水V2
C．木块的密度为ρ水
D．木块压入水的过程中，溢水杯底受到水的压强先增大后不变
【变式2-2】如图所示，长方体M悬浮在水中。下列说法正确的是（ ）
A．M上表面受到的压力等于下表面受到的压力
B．M上表面受到的压力大于下表面受到的压力
C．M受到的浮力等于M下表面受到水向上的压力
D．M受到的重力等于M上下表面受到水的压力差
【变式2-3】如图用一细绳拴住体积为6×10﹣4m3重为4N的木块，使它浸没在水中，此时绳的拉力为 N；若剪断细绳，当木块静止时水面将 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。
【变式2-4】有甲、乙、丙三个完全相同的溢水杯，甲溢水杯中盛满了水，乙溢水杯中盛满了酒精，丙溢水杯中盛满了某种密度未知的液体。先将一密封好的塑料盒放入甲溢水杯中，再将塑料盒倒置放入乙溢水杯中，塑料盒静止时如图甲、乙所示。若该塑料盒的重力为2N，体积为300cm3，则：（ρ水＝1×103kg/m3，ρ酒精＝0.8×103kg/m3，g＝10N/kg）
（1）甲溢水杯中溢出的水的质量 （选填“＞”“＜”或“＝”）乙溢水杯中溢出的酒精的质量，你判断的理由是
。
（2）根据密度公式 （填公式）可以进一步分析得出，甲溢水杯中溢出的水的体积 （选填“＞”“＜”或“＝”）乙溢水杯中溢出的酒精的体积。
（3）小华认为可以利用浮力的相关知识，测出丙溢水杯中液体的密度。于是，他在塑料盒内放入了一个重为2.5N的实心小铁块，然后将塑料盒密封倒置放入丙溢水杯中，塑料盒静止时恰好浸没在该液体中，如图丙中所示，则丙溢水杯中液体的密度是 kg/m3。
【变式2-5】小明用玻璃杯、吸管、水等器材进行了如下实验，在吸管下端装入适量的小钢珠，并用蜡封住吸管的下端使底部平整，然后让它竖直漂浮在水中，如图甲所示，测得该吸管底面积为2×10﹣5m2，浸入水中的深度为7×10﹣2m。
（1）求吸管受到的浮力（g取10N/kg）。
（2）让该吸管竖直漂浮在液体中，可制成测量液体密度的仪器——密度计。若吸管浸入某种液体中的深度为8×10﹣2m，求该液体的密度。
（3）把吸管拿出来并擦干，让封住的一端朝下竖直放置的水平桌面上，如图乙所示，求吸管对桌面的压强。
巩固训练
一、选择题。
1．（2022春•鹿邑县期末）下列属于利用浮力作用升空的是（ ）
A．风筝B．火箭C．直升机D．热气球
2．如图所示，a、b、c是三个实心小球，其中a与b质量相等，b与c体积相同，放入水中后，a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中不正确的是（ ）
A．它们的体积关系是：Va＞Vb＝Vc B．它们的重力关系是：Ga＝Gb＜Gc
C．它们所受的浮力关系是：Fa＝Fb＝Fc D．它们的密度关系是：ρa＞ρb＞ρc
3．（2022•达州模拟）一个大物块甲，先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下，其上表面恰好与水面相平，甲、乙之间用绳连接，如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．两种情况下，甲物块所受浮力不相等 B．绳对甲的拉力与丙物块的重力大小相等C．乙物块的密度比甲小 D．乙物块的质量比丙物块小
4．（2022•蓬江区校级开学）如图是关于浮力知识的一些应用实例，其中说法正确的是（ ）
A．图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变小
B．图B中巨轮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
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中气球是因为填充了密度大于空气的气体而上浮
5．（2022•垣曲县校级模拟）物理兴趣小组小梦同学用甲、乙两只完全相同的烧杯盛有质量相同的水，分别在两个完全相同的小瓶子内装入质量不同的液体，放入烧杯内静止时，小瓶子在甲杯中漂浮，乙杯中沉底。则下列说法正确的是（ ）
A．小瓶子在甲杯中受到的浮力大 B．甲烧杯底部受到水的压强大
C．小瓶子在乙杯中排开水的质量大 D．两烧杯底部受到水的压力相等
6．（2022•临沂模拟）静止在水平桌面上的三只相同的烧杯盛有不同的液体，三个相同的小球在液体中静止时，三液面相平，如图所示（ ）
A．图甲的烧杯底部压强最小 B．图乙的小球所受浮力大于重力
C．图丙的小球所受浮力最大 D．三烧杯对桌面的压强大小相等
二、填空题。
7．科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤，他们找来一个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里，使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量，经测量，该饮料瓶圆柱状部分的横截面积为12cm2（忽略塑料瓶厚度），当浮力秤中不放被测物体时水面所对位置为零刻度，如右图所示。（g取10N/kg）
（1）浮力秤下悬挂的石块的作用是 。
（2）如果浮力秤柱状体的最大刻度是4cm，那么浮力秤所测的质量的最大值是 g。
8．（2022春•容县期末）如图所示，充满氢气的气象探测气球携带探空仪在高空测量，此时它会受到 对它产生的浮力。测量完毕后回收气球让其下落到地面，在下落的过程中气球（体积不变）受到的浮力会 （选填：“变大”或“变小”）。
9．（2022春•石狮市期末）如图所示，我国自主设计建造的“凯桂”号油轮是中国目前最大的原油运输船，它满载时的排水量达46.9万吨，续航能力可达22000海里。它满载时，所受浮力为 N；当它停靠在码头装货时，油轮排开水的质量 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
10．（2022•徐州模拟）如图所示，将总质量为5g的装有适量水的玻璃小瓶瓶口向下，使其漂浮在大塑料瓶内的水面上，即可制成“浮沉子”，此时小瓶受到的浮力为 N，如果增大手对大塑料瓶的握力，小瓶将会下沉，小瓶内的气压将 （填“变大”、“变小”或“不变”）；“浮沉子” （填“能”或“不能”）悬浮。
11．（2022•霍邱县模拟）将底面积S＝3×10﹣3m2，高h＝0.1m的圆柱体轻轻放入水槽中，使它静止于水槽底部，并向水槽中加水，如图所示，此时水槽中水深0.02m，圆柱体底部与水槽底部不密合（已知圆柱体密度ρ圆＝0.6×103kg/m3，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3）。继续向水槽中加水，当圆柱体对容器底的压力为0时，圆柱体在液面下方的体积 m3。
三、实验探究题。
12．（2022春•灞桥区校级期末）在物理综合实践活动中，同学们利用粗细均匀的饮料吸管、金属丝、石蜡制作了简易密度计，在饮料吸管的一端塞入适量的金属丝，再用石蜡封口。
（1）同学们在饮料吸管塞入金属丝的目的是使简易密度计能 漂浮在液体中。
（2）同学们在给自制的简易密度计标注刻度时，将密度计放到水中的情景如图﹣1所示，在密度计与水面齐平处标注1.0g/cm3，并用刻度尺测得浸入的长度H。然后将密度计放到另一液体中的情景如图﹣2所示，测量得浸入的长度h。则：
①密度计在图﹣1中所受浮力F1与图﹣2中所受浮力F2的大小关系是F1 （选填“＞”、“＜”或“＝”）F2；
②水和液体的密度大小关系是ρ水 （选填“＞”、“＜”或“＝”）ρ液；
③写出液体密度的表达式：ρ液＝ （用H、h、ρ水表示）。
（3）同学们把这支简易密度计放入密度为1.1×103kg/m3的盐水中，盐水液面在密度计1.0g/cm3刻度线的 （选填“上方”或“下方”）。
（4）标注好刻度后，同学们发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，请你提出一个可行的改进方案： 。
四、计算题。
13．（2022秋•和平区校级期末）将一底面积为S0cm2的盛有水的圆柱形容器放在水平桌面上，一冰块中冻有一石块，总质量为m0g，总体积为V0cm3。将它们放在容器水中，沉在容器底部，如图所示。当冰全部熔化后，容器里的水面下降了h0cm，如图所示。已知水的密度为ρ0kg/m3，冰的密度为0.9ρ0kg/m3。请你计算冻有一石块的冰块平均密度，石块的密度。
14．（2022秋•丰台区期末）如图所示，一个底面积为1.5×10﹣2m2的薄壁柱形容器静止放在水平桌面上，将一个质量为0.8kg，边长为0.1m的实心正方体物块A放在容器底部，物块A与容器底部不密合，已知水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。
（1）求物块A受到的重力大小；
（2）若沿侧壁向容器中缓慢注入水，且水始终未溢出，则至少注入多少千克的水，能使物块A在容器中处于漂浮状态。