人教版物理八年级下册同步提优训练 第十章　浮力 第3节　物体的浮沉条件及应用 第2课时　物体浮沉条件的应用（有答案）

第3节　物体的浮沉条件及应用
第2课时　物体浮沉条件的应用
1　轮船
1.一艘排水量为2020 t的轮船从大海中驶入河中。(g取10 N/kg,已知海水的密度大于河水的密度,忽略油耗等)
(1)在海里时,它受到的浮力是　　　　　,它受到的重力是　　　　　　。
(2)轮船在海水中的情形如图甲所示,请在图乙中画出该轮船在河水中时,河面的大致位置。
(3)该轮船排开的海水受到的重力为G1,排开的河水受到的重力为G2,则G1　　　　(选填“>”“=”或“<”)G2。
2.(2021临沂)2021年4月23日,海军三型主战舰艇——长征18号艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列。如图所示的大连舰排水量为12300 t,则其满载时受到的浮力为　　　　N(g取10 N/kg);舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”);两只舰艇不能近距离高速并排航行,是由于两舰艇间水的流速越大,压强越　　　　,容易相撞。
3.(2020衢州)如图所示,2020年4月23日,“雪龙号”考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示的三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系正确的是 (　　)
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙
C.F甲>F乙>F丙 D.F甲4.半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面上,如图甲所示;装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下,如图乙所示;待货物被拖到甲板上时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载,如图丙所示。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3,则以下判断正确的是(　　)
A.F1>F3>F2 B.F2>F3>F1
C.F3>F1>F2 D.F3>F2>F1
2　潜水艇
5.(2021衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500 m的水下连续工作。若海水密度约为1.0×103 kg/m3,潜水器悬浮在海水中时的总质量为18 t。下列说法正确的是(g取 10 N/kg) (　　)
A.潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B.潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C.潜水器悬浮时,所受浮力为1.8×105 N
D.潜水器在海面下4500 m处作业时,受到的海水压强为4.5×106 Pa
6.(2021陕西)如图所示,物理小组利用体积为170 cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) (　　)
A.模型浸没在水中时受到的浮力为1.7 N
B.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C.若要让悬浮的模型上浮,应使模型中进水
D.潜水艇上浮或下沉是通过改变自重实现的
7.(2021南京)用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积。要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,采取的措施是使瓶内气体 (　　)
A.增加 B.减少
C.先增加后减少 D.先减少后增加
8.某潜水艇在高密度海水区域内沿水平方向潜航,如图所示。潜水艇总质量为3.3×103 t、体积为3×103 m3,高密度海水的密度为　　　　kg/m3。潜航时,不慎全部驶入密度为1.02×103 kg/m3的低密度海水区域,则浮力减小了　　　　N,导致潜水艇加速下沉,当仪表显示海水压强为4×106 Pa时,潜水艇表面1 cm2的面积受到海水的压力为　　　　N,达到潜水艇承受极限。官兵紧急排出水舱内的水,潜水艇最终转危为安。(g取10 N/kg)
3　气球和飞艇　
9.如图所示,孔明灯是由薄纸制成的下端开口的容器,容器的容积为2 m3,所用薄纸总重力为4.2 N,容器(含其内空气)的总重力为　　　 　N(常温下空气密度为1.29 kg/m3,g取10 N/kg),为了使该孔明灯悬浮在空中,要对孔明灯内气体加热使气体膨胀,从而使孔明灯内空气减少,容器内空气的重力减少　　　 　N,容器才能悬浮在空中,此时容器内空气密度为　　　　kg/m3。孔明灯内火焰温度高达300 ℃以上,燃烧时一旦飘落到加油站、森林、居民区等地,易使可燃物温度达到着火点而引发火灾,因此很多城市现已禁止燃放孔明灯。
　
10.如图所示,一个飞艇充入气体后重为10000 N,体积为1000 m3,当装载一些货物时,它能够悬浮在密度为1.2 kg/m3的空气中。问:(g取10 N/kg)
(1)飞艇受到空气对它的浮力为多少
(2)所装载货物的重力为多少
4　物体浮沉条件的其他简单应用
11.农民用盐水选种,要把盐水的密度从1.05×103 kg/m3调成1.1×103 kg/m3,应向盐水中加
　　　　(选填“盐”或“水”)。将谷种放入配制好的盐水中,密度小于1.1×103 kg/m3的谷种将　　　　在液面上。
12.(2021扬州)利用塑料笔芯自制密度计,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用　　　　。将所选笔芯放入水中,它能　　　　漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A;将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示。该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小　　　　。已知水的密度ρ1=1.0 g/cm3,酒精的密度ρ2=0.8 g/cm3,若笔芯漂浮在密度为ρ3=0.9 g/cm3的液体中,则液面对应的位置可能是　　　　(选填“C”或“D”)。
　
13.(2021北京)测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利,而成功制作测量工具需要科技人员的创造性劳动。小慧通过自制密度计,体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计(未标刻度)。该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮,露出液面的长度用L表示(如图所示),已知酒精的密度为0.8 g/cm3,水的密度为1.0 g/cm3。为了给简易密度计标刻度,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L1=6 cm,她在密度计上距顶端6 cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为0.8 g/cm3。小慧将该密度计放入水中,密度计静止时L2=8 cm,她在密度计上距顶端8 cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0 g/cm3。利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为(忽略铜丝的体积)(　　)
A.9.2 cm B.9.6 cm
C.10 cm D.10.4 cm
14.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旁,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.沉船在河底时,受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力
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,受到的浮力大于其重力
15.小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图所示),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”上浮。下列说法错误的是 (　　)
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
第3节　物体的浮沉条件及应用
第2课时　物体浮沉条件的应用
1.(1)2.02×107 N　2.02×107 N　(2)如图所示　(3)=
2.1.23×108　变小　小
大连舰排水量m排=12300 t=1.23×107 kg,由阿基米德原理可得其满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=1.23×107 kg×10 N/kg=1.23×108 N;直升机起飞后,大连舰总重变小,因舰艇仍然漂浮,所以根据物体浮沉条件可知,大连舰受到的浮力变小;并排快速前进的两艘舰艇之间距离不能太近,其原因是舰艇之间水的流速变大,压强变小,在两侧更大的压强作用下,可能导致舰艇相撞。
3.C
4.B　 图乙中半潜船排开水的体积最大,其次是图丙,图甲中排开水的体积最小,液体的密度相同,由F浮=ρ液gV排可知,图乙中半潜船所受浮力最大,其次是图丙,再次是图甲,即浮力大小关系为F2>F3>F1。
5.C　 潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力,故A错误;潜水器在海面下4500 m处连续作业时,海水的密度和排开海水的体积都不变,根据F浮=ρ液gV排可知,所受浮力的大小不变,所以潜水器的沉浮不是靠改变浮力大小而是靠改变自重的大小,故B错误;潜水器悬浮时浮力等于重力,即F浮=G总=mg=18×103 kg×10 N/kg=1.8×105 N,故C正确;潜水器在海面下4500 m处作业时,潜水器受到的海水压强约为p=ρ海水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4500 m=4.5×107 Pa,故D错误。
6.C
7.D　 因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,此时应向瓶内充水,则瓶内气体减少,使潜水艇受到的重力大于浮力,实现下沉,然后向外排水使重力等于浮力而悬浮,从而使潜水艇下潜至b位置悬浮,则瓶内气体先减少后增加。
8.1.1×103　2.4×106　400
根据题意得,潜水艇的平均密度为ρ潜水艇===1.1×103 kg/m3,所以高密度海水的密度为ρ高=ρ潜水艇=1.1×103 kg/m3;潜水艇在高密度海水中受到的浮力为F浮=G潜水艇=m潜水艇g=3.3×106 kg×10 N/kg=3.3×107 N,潜水艇在低密度海水中受到的浮力为F浮'=ρ低gV排= 1.02×103 kg/m3×10 N/kg×3×103 m3=3.06×107 N;潜水艇受到的浮力减小了ΔF=F浮-F浮'= 3.3 ×107 N-3.06×107 N=2.4×106 N;潜水艇表面1 cm2的面积受到海水的压力为F=pS=4×106 Pa× 10-4 m2 =400 N。
9.30　4.2　1.08
(1)容器内空气的重力为G空气=mg=ρ空气Vg=1.29 kg/m3×2 m3×10 N/kg=25.8 N;
容器的总重力为G总=G空气+G0=25.8 N+4.2 N=30 N。
(2)容器在空气中受到的浮力为F浮=ρ空气gV=1.29 kg/m3×10 N/kg×2 m3=25.8 N;
物体悬浮时受到的浮力等于物体的重力,要使容器悬浮在空气中,需要排出的空气为ΔG=G总-F浮=30 N-25.8 N=4.2 N;
容器内剩余空气的重力为G1=G空气-ΔG=25.8 N-4.2 N=21.6 N,
此时容器内空气的密度为ρ'=====1.08 kg/m3。
10.(1)V排=V飞艇=1000 m3,
飞艇在空气中所受浮力:
F浮=ρ空气gV排=1.2 kg/m3×10 N/kg×1000 m3=1.2×104 N。
(2)当装载一些货物时,它悬浮在空气中,
则F浮=G飞艇+G载重,
G载重=F浮-G飞艇=1.2×104 N-1×104 N=2×103 N。
11.盐　漂浮
12.旧笔芯　竖直　相等　D
新笔芯的重心靠近笔芯的中间位置,放入水中时无法竖直漂浮;用了一半油墨的旧笔芯的重心靠近笔尖一端,当把旧笔芯放入水中时,旧笔芯能竖直漂浮在水中;旧笔芯在水中和酒精中均处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,所受浮力相同;设笔管的横截面积为S,则V排水=SH,V排液=Sh,根据阿基米德原理可知,ρ水gSH=ρ液gSh,所以:h=H,h和ρ液是反比例数,所以,密度计刻度分布不是均匀的,液体的密度值越大,相邻刻度线之间的距离越小,所以笔芯漂浮在密度为ρ3=0.9 g/cm3的液体中,液面对应的位置可能是D点。
13.B　 设木棒长度为h,底面积为S,密度计重力为G,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时,L1=6 cm,
由F浮酒精=G,可得:ρ酒精gV排酒精=G,
即0.8×103 kg/m3×10 N/kg×[(h-0.06 m)S]=G①,
小慧将该密度计放入水中,密度计静止时,L2=8 cm,
由F浮水=G,可得:
1.0×103 kg/m3×10 N/kg×[(h-0.08 m)S]=G②,
由①②可得,h=0.16 m;
设该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为L',
则1.25×103 kg/m3×10 N/kg×[(h-L')S]=G③,
将h=0.16 m分别代入②和③,并将②③联立,
解得L'=0.096 m=9.6 cm。
14.B　
15.B　 挤压矿泉水瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将小瓶中的空气压缩,这时“浮沉子”里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,它就会下沉。松开手,矿泉水瓶内水面上方的空气体积增大,压强减小,“浮沉子”里面被压缩的空气把水压出来,此时“浮沉子”的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮;当浮力等于重力时,它就会悬浮在水中。潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同,都是靠改变自身重力实现的。