3.4物体浮沉条件及其应用 同步作业（ 第1课时 有答案）

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
7.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
8.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
9.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
10.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
11.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”)。
12.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)
13.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。
　图
14.“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。
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 ρ2 。
7.A　
8.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。　
9.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。
10.C
11.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。
12.0.64　0.9×103
13.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。