3.4物体浮沉条件及其应用同步练习（含答案）

4　物体浮沉条件及其应用
第1课时　物体浮沉条件
知识点　物体浮沉条件
1.小明将一个西瓜和一个梨子放入水缸中,发现西瓜浮在水面上,而梨子却沉入水底,如图所示。此时西瓜与梨子受到的浮力相比较(　　)
A.西瓜受到的浮力大
B.梨子受到的浮力大
C.它们受到的浮力一样大
D.无法比较浮力的大小
2.一质地均匀的物体恰能在水中漂浮,若将此物体切成大小不相等的两块,则(　　)
A.大的一块下沉,小的一块上浮
B.大的一块上浮,小的一块下沉
C.两块都悬浮在水中
D.两块都漂浮在水中
3.如图所示是甲、乙两种物质质量与体积的关系图像。分别用甲、乙两种物质制成实心球,将球放到盛有足量水的大容器中,则下列说法正确的是(　　)
A.甲球的密度小于乙球的密度
B.乙球的密度是2×103
kg/m3
C.甲球一定漂浮在水面
D.乙球一定漂浮在水面
4.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船,做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两侧,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起,下列说法正确的是(　　)
A.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力
B.沉船在河底时,受到的浮力等于其重力
C.沉船在水下上浮时,受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时,受到的浮力大于两者重力之和
5.如果将同一个鸡蛋先后放入密度分别为ρ甲、ρ乙的两杯盐水中,鸡蛋静止时的状态如图所示,所受的浮力分别为F甲、F乙,下列判断正确的是(　　)
A.ρ甲<ρ乙　F甲=F乙
B.ρ甲<ρ乙　F甲C.ρ甲>ρ乙　F甲=F乙
D.ρ甲>ρ乙　F甲>F乙
6.在远洋轮船的船舷上都漆着五条“吃水线”,又称载重线。如图所示,标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力以及北大西洋的海水密度ρ1与印度洋的海水密度ρ2的关系是(　　)
A.浮力增大,ρ1=ρ2
B.浮力减小,ρ1=ρ2
C.浮力不变,ρ1>ρ2
D.浮力不变,ρ1<ρ2
6．一物体漂浮在水中，有体积露出水面，则物体的密度为（　　）
A．1g/cm3
B．0.75g/cm3
C．0.5g/cm3
D．0.25g/cm3
7．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=20N
B．漂浮，F浮=12N
C．沉底，F浮=20N
D．沉底，F浮=12N
8．将一根体积为6×10﹣4m3、重为5N的空心金属球浸没在水中，受到的浮力为　
　N（g取10N/kg），松手后小球会　
　（填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。
能力提升
9.如图所示,有一质量分布均匀的物体漂浮在水面上,有的体积露出水面,将露出水面部分切去后,剩余浸在水中的部分将(　　)
A.上浮
B.悬浮
C.下沉
D.无法确定
10.取一片金属箔做成中空的桶,它可以漂浮在盛有水的烧杯中。如果将此金属箔揉成团,它会沉入水底。比较上述两种情况,则下列说法中正确的是(　　)
A.金属箔漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力小
C.金属箔沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积小
D.金属箔沉底时受到的浮力等于它的重力
11.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关系如图乙所示。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
12.用手将一个密度为0.9×103
kg/m3的实心小球,先后浸没在水和酒精中。松手后,小球静止时,排开水和酒精的体积分别为V1和V2,小球在水和酒精中所受的浮力分别为F1和F2。以下判断正确的是(ρ酒精=0.8×103
kg/m3)
(　　)
A.V1:V2=1:1　F1:F2=5:4
B.V1:V2=4:5　F1:F2=1:1
C.V1:V2=9:10　F1:F2=9:8
D.V1:V2=8:9　F1:F2=10:9
13.小何同学秋游时,看到许多浮标漂浮在西湖面上,他判断,浮标能够漂浮在水面,是由于浮标的密度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。为了证明自己的观点,他选取了其中一只,测量出浮标的体积为200
cm3、露出水面的体积为150
cm3,那么该浮标的密度为　　　　　　。他又突发奇想,如果地球对所有物体的引力都变成原来的一半,即g=5
N/kg,那么浮标受到的浮力变为　　　　,浮标在水中的位置将　　　　(填“上浮一些”“下沉一些”或“不变”)。?
14.将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有72
g水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有64
g酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为　　　　N,合金块的密度为　　　　kg/m3。(ρ酒精=0.8×103
kg/m3,g取10
N/kg)?
15.如图所示,水平地面上有一底面积为5×10-3
m2的圆柱形容器,容器中装有质量为0.5
kg
的水。现将一个质量分布均匀、体积为5×10-5
m3
的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为4×10-5
m3。求:(g取10
N/kg,ρ水=1.0×103
kg/m3)
(1)物块受到的浮力大小。
(2)物块的密度。
(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸入水中(水未溢出),此时水对容器底的压强。
16.“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒型玻璃杯浸入水中,如图所示。已知玻璃杯的质量为150
g,底面积为30
cm2,高度为15
cm。求:(ρ水=1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大测量值。
17．小明来到素有“中国死海”之称的新疆达坂城盐湖游玩，看到游客能漂浮在湖面，便利用随身携带的砝码盒以及长方体有盖铁皮罐、细线、沙石、水等物品探究湖中盐水的密度。（g取10N/kg）
①取一根细线与铁皮罐等高，通过对折细线找到铁皮罐一半高度位置，并作记号。
②在铁皮罐内加入适量沙石并加盖密封，使之漂浮时一半浸入水中。
③在铁皮罐上加砝码，直至铁皮罐恰好浸没在水中。
④将该铁皮罐放入盐水中，加砝码，直至铁皮罐恰好浸没在盐水中。
问：（1）铁皮罐的体积有多大？
（2）铁皮罐和沙石的总重有多大？
（3）盐水的密度有多大？
18．如图，将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中，冰块内空心铝球的体积V铝=10cm3，当冰块（含空心铝球）悬浮时，排开水的体积V排=45cm3．冰全部熔化后，浸没在水中的空心铝球沉入水底，已知冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3，（g取10N/kg）求：
（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力；
（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小。
教师详解详析
1.A
2.D　[解析]
根据物体的浮沉条件,一质地均匀的物体恰能漂浮在水中,则ρ物<ρ水。若将此物体切成大小不相等的两块,物体的密度不变,ρ物<ρ水,所以两块物体都漂浮在水中。
3.D　
4.A　[解析]
浮筒拴在沉船两侧与沉船形成一个整体,浮筒充气后,其中的水逐渐排出,浮筒所受重力减小,浮力不变,当沉船和浮筒整体所受的浮力大于重力时,沉船就会浮上来;沉船在河底时,受到的浮力小于其重力;沉船在水下上浮时,船排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知,船受到的浮力不变;船和浮筒浮在水面时,受到的浮力等于两者的重力之和。
5.A
6.C　[解析]
因为轮船漂浮,F浮=G,所以轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G,即
ρ液gV排
=G,北大西洋与印度洋的海水密度分别为ρ1
和ρ2
,设轮船排开北大西洋与印度洋的海水的体积分别为V1
、V2
,又因为标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线,轮船排开海水的体积:V1
,所以海水的密度:ρ1
>ρ2
。
7．B。
8．B。
9．6；上浮。
10.A　
11.C　[解析]
金属箔漂浮和沉底时受到的重力(G=mg)不变;因为金属箔漂浮时受到的浮力F浮=G,沉底时受到的浮力F浮'F浮',即金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大;由F浮=ρ液gV排可知,排开水的体积:V排>V排',即金属箔沉底时排开水的体积小于金属箔漂浮时排开水的体积;金属箔沉底时受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮'、竖直向上的支持力F而处于平衡状态,由平衡条件得,G=F浮'+F,所以浮力F浮'=G-F。　
12.C　[解析]
烧杯里盛有6
℃的水时,小球恰好悬浮,那么小球的密度与此时水的密度相等;由图像可知:当水的温度从6
℃降到0
℃的过程中,水的密度先增大后减小;根据浮沉条件可知,小球先上浮后下沉。
13.C
14.小于　0.25×103
kg/m3　0.25
N　不变
[解析]
(1)根据浮沉条件可知,因为浮标漂浮在水面上,所以浮标的密度小于水的密度。
(2)因为浮标漂浮在水面上,那么F浮=G;即ρ水gV排=ρgV,化简得ρ水V排=ρV,
代入数据得,1.0×103
kg/m3×(200×10-6
m3-150×10-6
m3)=ρ×200×10-6
m3,解得,ρ=0.25×103
kg/m3。
(3)如果地球对所有物体的引力都变成原来的一半,因为漂浮时浮力等于重力,
所以这时它受到的浮力:F浮'=G'=0.25×103
kg/m3×5
N/kg×200×10-6
m3=0.25
N。
(4)物体的质量不变,重力减小,浮力也减小;由阿基米德原理知:F浮'=G',
化简得ρ水V排'=ρV;
所以浮标排开水的体积不变,即位置不变。
15.0.64　0.9×103
16.解:(1)物块受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×4×10-5m3=0.4
N。
(2)物块漂浮,则物块所受的重力与浮力是一对平衡力,所以
F浮=G物=ρ物gV物,物块的密度为ρ物==
=0.8×103
kg/m3。
(3)设未放入物块时,容器中水的深度为h,物块浸没在水中时,水位上升Δh。
m水=ρ水V水=ρ水Sh,
h===0.1
m,
V物=S·Δh,Δh===0.01
m,
此时水对容器底的压强为p=ρ水g(h+Δh)=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×(0.1
m+0.01
m)=
1.1×103
Pa。
14.解:(1)杯子漂浮,浮力等于杯子的重力:F浮=G杯=m杯g=0.15
kg×10
N/kg=1.5
N。
(2)根据阿基米德原理得,F浮=G排=ρ水gV排,
V排===1.5×10-4
m3,
则杯子浸入水中的深度:h===0.05
m。
(3)杯子露出水面的高度为h'=0.15
m-0.05
m=0.1
m
,杯子浸没时,排开水的体积增大,ΔV排=Sh'=3×10-3
m2×0.1
m=3×10-4
m3,
增大的浮力:F浮'=ρ水gΔV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×3×10-4
m3=3
N,
则此浮力秤的最大测量值为3
N。
17．解：（1）由②图可知：一半浸入水中漂浮时受到的浮力F浮1=ρ水V排1g=ρ水×V罐g，
在铁皮罐上加砝码铁皮罐恰好浸没在水中受到的浮力F浮2=ρ水V排2g=ρ水×V罐g，
由于铁皮罐处于漂浮，则F浮1=G罐，F浮2=G罐+G砝码1，
所以，F浮2﹣F浮1=G砝码1，
即ρ水×V罐g﹣ρ水×V罐g=G砝码1，
则V罐=====1×10﹣3m3；
（2）一半浸入水中漂浮时受到的浮力F浮1=ρ水V排1g=ρ水×V罐g=1.0×103kg/m3××1×10﹣3m3×10N/kg=5N，由于铁皮罐漂浮在水面上，则G总=F浮1=5N。
（3）将该铁皮罐放入盐水中，铁皮罐恰好浸没在盐水中时处于漂浮，则根据漂浮条件可得：
F浮3=G罐+G砝码2，
即：ρ盐水V罐g=G罐+G砝码2，
所以ρ盐水====1.2×103kg/m3。
答：（1）铁皮罐的体积有1×10﹣3m3；
（2）铁皮罐和沙石的总重有5N。
（3）盐水的密度有1.2×103kg/m3。
　
18．解：（1）冰块（含空心铝球）完全浸没时受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×45×10﹣6m3=0.45N；
由于冰块（含空心铝球）处于悬浮，则冰块（含空心铝球）重力G=F浮=0.45N；
（2）冰的体积V=V排﹣V铝=45cm3﹣10cm3=35cm3=35×10﹣6m3，
由ρ=和G=mg得冰的重力：
G=mg=ρ冰Vg=0.9×103kg/m3×10N/kg×35×10﹣6m3=0.315N；
空心铝球的重力：G球=G﹣G冰=0.45N﹣0.315N=0.135N；
由于空心铝球沉在底部，则受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=ρ水gV铝=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3=0.1N；
对水槽底部的压力：F=G﹣F浮=0.135N﹣0.1N=0.035N。
答：（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力为0.45N；
（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小为0.035N。
　
1