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2课时　物体浮沉的应用
知识点1　物体浮沉条件的应用之轮船
1．2013年5月31日，我国首艘千吨级维权执法专用海监船“中国海监1118”号在梧州顺利下水，这将增强海监队伍在北部湾海域的执法能力。当海监船从河里驶入海里时，下列说法正确的是（　　）
A．船所受的浮力大于重力
B．船体下沉一些
C．船所受的浮力小于重力
D．船体上浮一些
2．一艘轮船从重庆驶入上海，在上海码头卸下货物后停泊。下列说法正确的是（　　）
A．轮船所受浮力减小，将上浮一些，轮船的“排水量”减小
B．轮船所受浮力减小，将上浮一些，轮船的“排水量”不变
C．轮船所受浮力不变，将下沉一些，轮船的“排水量”减小
D．轮船所受浮力减小，将下沉一些，轮船的“排水量”不变
3．如右图所示，一船在某水域作业时，将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水。第一次放，因水太深，铁箱没触碰到水底，此时船的吃水线在A处。换个地方第二次再放，铁箱才接触到水底。下列说法正确的是（　　）
A．铁箱在船上时，船的吃水线在A处下方
B．铁箱接触到水底时，船的吃水线仍在A处
C．铁箱接触到水底时，船的吃水线在A处之下
D．铁箱接触到水底时，船的吃水线在A处之上
4.如图所示为中国“辽宁号”航母出海巡航的情景,当航母在平静的水面上航行时,它所受的浮力　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力。当航母上的舰载机起飞后,它排开水的体积　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),航母将　　　　(填“上浮些”“下沉些”或“保持原来的吃水深度”)。?
知识点2　物体沉浮条件的应用之潜艇
5.科学小组制作的潜艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气,烧瓶将会(　　)
A.上浮,它受到的浮力增大
B.下沉,它受到的浮力减小
C.下沉,它受到的浮力不变
D.
上浮,它受到的浮力不变
6．用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管（或塑料管）、容器和水等，按图制作一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉，则必须从进排气管处　
　（吹气/吸气），潜水艇在下沉的过程中所受到水的压强　
　（减小/不变/增大）。
7．体积为7×103m3的潜水艇悬浮在海水中时，所受的浮力是　
　N（g=10N/kg，ρ海水=1.03×103kg/m3）；把水舱中的水排出一部分后，潜水艇将上浮，在未露出水面之前，潜水艇所受的浮力　
　（填“变大”、“变小”或“不变”），潜水艇上浮的原因是　
　。
知识点3　物体沉浮条件的应用之热气球
8.我国在汉武帝时,就利用质地极轻的材料做成薄壳灯笼,当灯笼下面的烛火被点燃之后,灯笼便会腾空而起,后人称其为“孔明灯”。“孔明灯”之所以能腾空而起是因为热空气密度较小,使它所受浮力　　　
　它的重力,如果要使它返回地面,可以停止加热,现代的　　
就是根据这个原理制成的。?
知识点4　物体沉浮条件的应用之密度计
9.测量液体密度的仪器叫作密度计,将密度计插入被测液体中,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。根据图中的信息可以判断(　　)
A.密度计在图乙中受到的浮力大于图丙中受到的浮力
B.图乙中液体的密度比图丙中液体的密度要大一些
C.图乙与图丙中液体的质量相等
D.密度计越靠近下方的刻度,其相应的密度数值越大
10．非非和柚柚利用吸管，细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计，非非的密度计的质量为10g，放入液体中，漂浮在液面上，如图甲，密度计受到的浮力　　N，排开的液体重力
　　N，柚柚的密度计放入液体中，沉到容器底，不好测量液体密度，如图乙，请提出一种改进方法　　。（g取10N/kg）
能力提升
11.如图所示,先将半个西瓜皮轻轻放在水缸中,发现它漂在水面上,此时它受到的浮力大小为F浮1。然后把它按入水面下,发现它沉入水底,此时它受到的浮力大小为F浮2。则F浮1与F浮2的大小关系是(　　)
A.F浮1>F浮2
B.F浮1=F浮2
C.F浮1D.无法比较
12.宁波灵桥素有“宁波城徽”的美誉。2008年4月21日,一艘放空的运沙船经过灵桥时,被卡在桥底无法动弹(如图所示),而此时正值涨潮,水位仍在上升。从保护灵桥的角度思考,市民提出了以下几个观点:
①涨潮会使该运沙船受到的浮力增大,上顶的船体很可能破坏桥体;
②可立即开启应急消防泵全速往货舱注水;
③可用切割机把船上的雨棚架切掉;
④在灵桥两侧设置限高的标志杆;
⑤涨潮时,应禁止一切运沙船通过灵桥。
以上观点中合理的是(　　)
A.①③④
B.②④⑤
C.①②③④
D.①②④⑤
13.“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器(如图所示)。“蛟龙号”的体积约为30
m3,空载时质量约22
t,最大荷载240
kg。问:(海水密度取1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)
(1)“蛟龙号”空载漂浮在海面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载下沉时是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的海水?
14.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,如图所示。(g取10
N/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)铁皮罐的体积为多大?
(2)铁皮罐和沙石的总重为多大?
(3)盐水的密度为多大?
15．测量液体密度的仪器叫做密度计。图（a）和图（b）是自制的简易密度计，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。
（1）请判断哪杯液体密度大，并说明理由。
（2）实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管，管下部为一玻璃泡，内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长L=10cm，横截面积S=2.5cm2，该密度计总质量m=20g，将它放入水中静止时，水面距玻璃管上端为4cm；将此密度计放入未知液体中静止时，发现液面距玻璃管上端为2cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。（已知水的密度为1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
教师详解详析
1．D。
2．B。
3．C。
4.等于　减小　上浮些
[解析]
漂浮的物体所受浮力等于物体的重力;舰载机起飞后,航母总重力减小,浮力也就减小;根据阿基米德原理可知,航母排开液体的体积减小,航母将上浮些。
5.C　
6．吸气，增大。
7．
7.21×107；不变；排出水后，潜水艇的重力小于浮力。
8.大于　热气球
9.D　[解析]
同一支密度计放在乙、丙两种液体中都漂浮,则F浮乙=F浮丙=G,即密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力G;由图知密度计排开液体的体积V排乙>
V排丙,且F浮乙=F浮丙,根据F浮=ρ液gV排可得,ρ乙<ρ丙;由图可知两液体液面相平,并且V排乙>
V排丙,则液体的体积V乙10．0.1；0.1；加适量液体。
11.A　
12.C　[解析]
由于船被卡在桥底无法动弹,涨潮时,船体排开的水会增多,根据阿基米德原理可知,船受到的浮力会增大,则上顶的船体很可能会破坏桥体;迅速往货舱注水,可增加船的重力,会使船身下沉一些,这样船就可以顺利地通过灵桥;用切割机把船上的雨棚架切掉,这样船就可以通过灵桥;为了防止再次发生这种情况,应该在灵桥两侧设置限高标志杆;涨潮时,如果船身比较低,允许通过灵桥,不能一概而论。
13.解:(1)“蛟龙号”空载漂浮在海面时受到的浮力:
F浮=G空=m空g=
22000
kg×10
N/kg=
2.2×105
N。
(2)满载下沉时潜水器排开海水的体积:V排=V潜=30
m3,此时“蛟龙号”所受的浮力:
F浮'=ρ海水gV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×30
m3=3×105
N,
满载总重力:G满=m满g=(22×103
kg+240
kg)×10
N/kg=
2.224×105
N,
G注水=F浮'-G满=3×105
N-2.224×105
N=
7.76×104
N,
则由G=mg=ρVg可得,注入海水的体积:
V注水=
=
=7.76
m3。　
14.解:(1)由图②可知,铁皮罐一半浸入水中漂浮时受到的浮力:F浮1=ρ水gV排1=ρ水g×
V罐,
在铁皮罐上加砝码,铁皮罐恰好浸没在水中,此时受到的浮力:F浮2=ρ水g=ρ水g×V罐,
由于铁皮罐处于漂浮状态,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g×V罐-ρ水g×V罐=G砝码1,则V罐=====1×10-3
m3。
(2)铁皮罐一半浸入水中漂浮时其受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=ρ水g×V罐=1.0×103
kg/m3×10
N/kg××1×10-3
m3=5
N,
由于铁皮罐漂浮在水面上,则G总=F浮1=5
N。
(3)将该铁皮罐放入盐水中,加砝码,铁皮罐恰好浸没在盐水中,则根据漂浮条件可得,
F浮3=G罐+,即ρ盐水gV罐=G罐+,
所以ρ盐水====1.2×103
kg/m3。　
15．解：（1）同一个密度计放在不同液体中都漂浮，则F浮a=F浮b=G，
由图知密度计排开液体的体积V排a＞V排b，根据F浮=ρ液V排g可知：ρa＜ρb。
（2）密度计的质量m=20g=0.02kg，则G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N；
当置于水中时，F浮1=G=0.2N；
由F浮=ρ水gV排可得：
V排水===2×10﹣5m3，
圆柱形玻璃管进入水的体积V1=S（h﹣h1）=2.5cm2×（10cm﹣4cm）=15cm3=1.5×10﹣5m3；
所以管下部玻璃泡的体积V0=V排水﹣V1=2×10﹣5m3﹣1.5×10﹣5m3=5×10﹣6m3，
放入未知液体中静止时，圆柱形玻璃管进入液体的体积V2=S（h﹣h2）=2.5cm2×（10cm﹣2cm）=20cm3=2×10﹣5m3；
则V排液=V0+V2=5×10﹣6m3+2×10﹣5m3=2.5×10﹣5m3；
由于密度计都是处于漂浮状态，则F浮2=G=0.2N；，
由F浮=ρ水gV排可得：
ρ液===0.8×103kg/m3。
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时，所测液体密度值为最大，
因为F浮=G，所以，ρ最大gV0=G，
则ρ最大===4×103kg/m3。
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部浸没液面时，所测液体密度值为最小，
圆柱形玻璃管的体积V=Sh=2.5cm2×10cm=25cm3=2.5×10﹣5m3；
V排最大=V0+V=5×10﹣6m3+2.5×10﹣5m3=3×10﹣5m3；
因为F浮=G，所以，ρ最小g（V0+Sh）=G，
则ρ最小==≈0.67×103kg/m3。
答：（1）b液体密度大。
（2）这种液体的密度为0.8×103kg/m3；密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值分别为4×103kg/m3、0.67×103kg/m3。
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