3.4物体浮沉条件及其应用 同步作业（第2课时 有答案）

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.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
2.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
知识点3　物体沉浮条件的应用之热气球
3.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
4.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
5.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16.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
7.“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
图
8.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
9.【例题】 一铁块系在气球上,放入水中,恰好悬浮于水中某处,如图所示。现沿容器壁缓缓注入一些水,则铁块和气球将(　　)
　
A.仍然悬浮 B.下沉
C.上浮 D.都有可能
注水后液体密度　　　　(填“变大”“变小”或“不变”,下同),气球和铁块所处深度　　　　,故它们所受压强　　　　。气球体积随着压强的变化而　　　　,则气球受到的浮力　　　　。铁块的形状不随液体压强的变化而变化,故铁块受到的浮力　　　　,因此气球和铁块受到的总浮力　　　　,总重力　　　　,所以整体将　　　　。
【变式】 如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×
103 kg/m3的长方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将(　　)
A.悬浮 B.漂浮
C.沉底 D.无法判断
1.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。
2.C　
3.大于　热气球
4.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5.A　
6.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。
7.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。　
8.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。　
9.【例题】 B
【提示】 不变　变大　变大　变小　变小　
不变　变小　不变　下沉
【变式】 B　[解析] 根据物体漂浮时浮力等于重力,算出物体B的密度,作出判断。
图甲中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,则V排=VA,漂浮时浮力等于重力,所以ρ液gV排=ρ木gVA,即ρ液g×VA=ρ木gVA,则液体的密度:ρ液=ρ木=×0.6×103 kg/m3=0.8×103 kg/m3;在木块上表面轻放一个物块B,VA=2VB,则VB=VA,A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即:
ρ液gVA=ρ木gVA+ρBgVB,ρ液gVA=ρ木gVA+ρBg×VA,化简可得,ρ液=ρ木+ρB,则B的密度:ρB=2(ρ液-ρ木)=2(0.8×103 kg/m3-0.6×103 kg/m3)=0.4×103 kg/m3,ρB<ρ液,故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。