沪科版物理八年级同步提优训练：9.3物体的浮与沉（共2课时 有答案）

第三节　物体的浮与沉
第1课时　物体的浮沉条件
1　物体的浮沉条件　　　　　　　
1.(2021凉山州)如图所示,将一个空心铁球浸没在水中,放手后铁球恰好悬浮,若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块,则 (　　)
A.大块将下沉,小块将上浮 B.大块将上浮,小块将下沉
C.两块都将上浮 D.两块都将下沉
2.(2021襄阳)刘星取一支空牙膏皮,一次将它挤瘪,一次将它撑开,两次都拧紧盖后,先后放入桌面上同一杯水中,静止后的状态如图甲、乙所示。下列说法正确的是 (　　)
A.牙膏皮在图甲中受到的浮力大 B.牙膏皮在图乙中受到的浮力大
C.牙膏皮在图甲、乙中受到的浮力一样大 D.牙膏皮在图甲、乙中受到的浮力无法比较
3.(2021遂宁)小明将体积相等的A、B、C三个不同水果放入水中静止后,A 漂浮、B悬浮、C沉底,如图所示。关于三个水果的密度和受到的浮力大小,下列判断正确的是 (　　)
A.FA>FB>FC B.FA>FB=FC
C.ρA<ρB<ρC D.ρA<ρB=ρC
4.(2021绍兴)如图所示,已知鸡蛋的质量为55 g,体积为50 cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是(g取10 N/kg) (　　)
A.图甲中鸡蛋所受的浮力为0.55 N
B.图乙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲5.有a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球缓慢放入盛有水的容器中,待小球静止后,其状态如图所示,其中c球沉在容器底部,则下列判断正确的是(　　)
A.重力关系为Ga=Gb>Gc B.密度关系为ρa=ρb<ρc
C.所受浮力关系为Fa=Fb=Fc D.排开水的质量关系为ma=mb2　物体浮沉条件的相关计算　　　　　　　
6.将一重为2 N、体积为2×10-4 m3的长方体物块浸没在装有足够深的水的容器中,此时该物块所受的浮力为　　 N,它静止时将处于　 　(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。(g取10 N/kg)
7.(2020宜宾)如图所示,盛满水的容器放在水平桌面上,一个体积为50 cm3、密度为0.6×103 kg/m3的不吸水的木块漂浮在水面上,木块所受浮力的大小为　N,木块漂浮时有　　cm3的体积露出水面。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg) 8.(2021淮安)将一个质量为80 g、体积为100 cm3的实心物体浸没于水中,此时该物体所受的浮力为 　N,松手后该物体将　　(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。(水的密度为1.0×103 kg/m3,
g取10 N/kg)
9.将体积为1×10-3 m3、重6 N的某物体用细线系在底面积为250 cm2的圆柱形容器底部,使该物体浸没在煤油中,如图所示,则物体所受的浮力为　　N,细线受到的拉力为　　　N。若剪断细线,物体将　　　　(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),当物体静止时,物体所受的浮力为
　　　　N。(g取10 N/kg,ρ煤油=0.8×103 kg/m3)
　
10.密度为0.8×103 kg/m3的实心木块(不吸水), 轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体积与木块体积之比为　　　　。
11.质量相同的两个实心物体甲和乙,体积之比V甲∶V乙=3∶2。将它们轻轻放入水中,若甲、乙均漂浮,此时受到的浮力之比F甲∶F乙=　　　　;若甲、乙均浸没,此时受到的浮力之比
F甲∶F乙=　　　　;若一物体漂浮,另一物体下沉,则漂浮的是　　　　。
12.如图甲所示,一长方体木块的质量为0.12 kg,高为4.0 cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0 cm。如图乙所示,利用金属块和细线,使木块浸没在水中且保持静止状态。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)木块的密度。
(2)细线对木块的拉力。
13.质量相同的两个实心物体甲和乙,体积之比V甲∶V乙=2∶3,将它们轻轻放入水中,静止时所受浮力之比F甲∶F乙=8∶9,ρ水=1.0×103 kg/m3,下列说法正确的是 (　　)
A.甲、乙两物体都漂浮在水面上
B.甲物体漂浮在水面上,乙物体浸没于水中
C.乙物体的密度ρ乙=0.75×103 kg/m3
D.乙物体的密度ρ乙=0.85×103 kg/m3
第2课时　浮沉条件的应用
1　轮船　　　　　　　
1.长江上一艘满载货物的轮船在卸去一半货物后,该艘轮船 (　　)
A.会浮起一些,所受浮力变小 B.会浮起一些,所受浮力变大
C.会沉下一些,所受浮力变大 D.会始终漂浮,所受浮力不变
2.在物理课“造船比赛”中,把橡皮泥捏成碗形,可以漂浮在水面上,这是采用　　　　的方法增大了排开水的体积,从而增大了可利用的浮力。某同学用质量为20 g的橡皮泥做成的船能漂浮在水面上,此时橡皮泥排开水的质量是　　　　g。
3.苏伊士运河连接了地中海与红海,是世界最繁忙的航线之一。2021年3月23日,重型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,“长赐号”满载时排开水的质量为20万吨。29日,“长赐号”借助潮汐涨潮的作用成功脱困。关于此次事件,下列说法错误的是(g取10 N/kg)(　　)
A.“长赐号”正常满载航行情况下,受到的浮力是2×109 N
B.“长赐号”脱困是借助潮汐的作用增大了所受的浮力
C.“长赐号”搁浅时,受到的浮力小于重力
D.“长赐号”从海水密度较大的红海前往海水密度较小的地中海时,其受到的浮力变小
4.如图所示,某次武警部队出动冲锋舟抢险救灾,冲锋舟自身重力为2500 N,最大排水体积为0.8 m3。执行任务的武警战士平均重力为600 N,体积为0.06 m3,所穿救生衣重为10 N。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)冲锋舟在排水体积达到最大时受到的浮力。
(2)冲锋舟最多能够承载多少名身穿救生衣的战士。
(3)假设武警战士头部体积为4 dm3,为保证安全,水中的战士应将头部露出水面,则救生衣材料的密度不得超过多大。
2　密度计　　　　　　　
5.(2021常德)将同一密度计先后放在密度为ρ甲、ρ乙的液体中,静止时所处位置如图所示,密度计在两种液体中所受浮力分别为F甲浮、F乙浮。下列关系中正确的是 (　　)
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙
C.F甲浮F乙浮
6.如图所示,小华制作了一只简易的密度计:她选择一根长16 cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在　　　　方向,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力。把密度计放入水中,露出水面的长度是7.9 cm;再将密度计放入某液体中,露出水面的长度是7 cm,则此液体的密度为
　　　　kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
4　潜水艇　　　　　　　
8.如图所示是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中潜水艇正在水中上浮的是图　　　,正在水中下潜的是图　　　。这两种情景中,潜水艇所受的浮力分别为F甲、F乙,则F甲　　(选填“>”“=”或“<”)F乙。
9.建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是 (　　)
图3
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.上浮过程中所受的浮力逐渐变大
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.若浸没的潜水艇由河中驶入海中,它所受的浮力不变
10.在某淡水湖进行科考的一小型科研潜水艇总体积为20 m3,艇内两侧有水舱,潜水艇截面如图所示。潜水艇通过向水舱内充水或从水舱中向外排水来改变自重,从而使其下潜或上浮。(湖水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)水舱未充湖水时,潜水艇总重为1.6×105 N,此时,漂浮在湖面上的潜水艇排开湖水的体积是多少
(2)为使潜水艇完全潜入湖水中,至少应向水舱充入重力为多大的湖水
5　热气球　　　　　　　
11.热气球是靠加热球内的空气,使其密度　　　　,相当于充了密度　　　　空气密度的气体,当F浮　　　　G时就慢慢升空了;若需要下降,则要　　　　　　,这时,球内空气的密度将　　　　。
12.(2020北京)某同学在粗细均匀的木棒上缠绕一些细铜丝,制作简易密度计A,如图甲所示。将A依次放入一系列密度已知的液体中,每次当A在液体中处于竖直漂浮状态时,在木棒上标出与液面位置相平的刻度线及相应密度值ρ,并测量木棒浸入液体的深度h,再利用收集的数据画出ρ-h图像,如图乙中图线①所示。该同学继续选用了与A完全相同的木棒,并缠绕了不同质量的铜丝制作简易密度计B。将B同样依次放入一系列密度已知的液体中进行实验,得到图乙中图线②。他进一步研究发现对同一密度计浸入液体的深度h和对应密度ρ的乘积不变。铜丝的体积可以忽略,下列说法中正确的是 (　　)
A.上述实验中密度计A在不同液体中漂浮时,浸入的深度h越大,受到的浮力越大
B.密度计B上越靠近铜丝的位置,其刻度线对应的密度值越小
C.密度计A上缠绕铜丝的质量小于密度计B上缠绕铜丝的质量
D.若图乙中ρ3-ρ2=ρ2-ρ1,则密度计A上ρ3与ρ2刻度线的间距大于ρ2与ρ1刻度线的间距
13.小明学习了浮力知识后,利用家中的物品做了几个小实验。
(1)小明把小萝卜放入水中,小萝卜漂浮在水面上,此时它受到的浮力为F浮,重力是G萝,那么
F浮　　　　(选填“>”“<”或“=”)G萝。
(2)小明把小萝卜从水里捞出擦干,再放入足够多的白酒中,小萝卜沉底了,此时排开白酒的体积V排与小萝卜的体积V萝的关系是V排　　　　(选填“>”“<”或“=”)V萝。
(3)小明还想测量小萝卜的密度,于是找来一个圆柱形茶杯、刻度尺和记号笔。具体做法如下:
①如图甲所示,在茶杯中倒入适量的水,在水面处用记号笔做好标记,用刻度尺测量出水面到茶杯底的竖直距离为h0;
②如图乙所示,将小萝卜轻轻地放入水中静止后,用刻度尺测量出此时的水面到茶杯底的竖直距离为h1;
③将茶杯中的水全部倒出,取出小萝卜擦干,再向杯中慢慢倒入白酒至　　　　　　;
④如图丙所示,将小萝卜轻轻地放入白酒中静止后,用刻度尺测量出此时的白酒液面到茶杯底的竖直距离为h2。
(4)水的密度用ρ水来表示,请你用ρ水、h0、h1、h2写出小萝卜的密度表达式:ρ萝=　　　　。
　　　
第1课时
1.B　 空心铁球悬浮在水中,说明物体的密度与水的密度相同,将它沿图示虚线切为大小不等的两块后,小块是实心的,故小块密度大于水的密度,大块仍为空心的,且密度小于水的密度,所以大块将上浮,小块将下沉。
2.B　 牙膏皮的形状发生变化,但其重力G不变,图甲中牙膏皮下沉,F甲浮3.C　 由图知,三个水果排开水的体积:VB=VC>VA,由F浮=ρ液gV排得,三个水果受到的浮力大小:FAρ水,所以ρA<ρB<ρC。
4.B　 图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力,鸡蛋的重力:G=mg=0.055 kg×
10 N/kg=0.55 N,即浮力小于0.55 N,故A错误;鸡蛋的密度:ρ===1.1 g/cm3=1.1×
103 kg/m3,图乙中,鸡蛋悬浮在液体中时,鸡蛋的密度等于液体的密度,所以盐水的密度是
1.1×103 kg/m3,故B正确;图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身重力,故C错误;图甲中鸡蛋处于沉底状态,所受浮力小于自身重力,图乙中鸡蛋悬浮,所受浮力等于自身重力,图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于自身重力,所以三种状态下浮力的大小关系是F甲5.C　 a漂浮,b悬浮,c沉底,所以Fa=Ga、Fb=Gb、FcF浮=ρ液gV排可知,Fb=Fc,所以Gbρa<ρb<ρc,故B不正确。因为Fa=Ga,Fb=Gb,Ga=Gb,故Fa=Fb,因为F浮=ρ液gV排,V排b=V排c,所以Fb=Fc,故所受浮力关系为Fa=Fb=Fc,故C正确。根据浮力关系为Fa=Fb=Fc,结合F浮=G排=
m排g可知,排开水的质量关系为ma=mb=mc,故D不正确。
6.2　悬浮
此时该物块所受的浮力:F浮=ρ水 gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N;由于
F浮=G物,则该物块静止时将处于悬浮状态。
7.0.3　20　 由于木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力:F浮=G木=m木g=ρ木V木g=
0.6×103 kg/m3×50×10-6 m3×10 N/kg=0.3 N;由于F浮=G木,则ρ水gV排=ρ木gV木,V排=×V木=
×50 cm3=30 cm3,故木块露出水面的体积:V露=V木-V排=50 cm3-30 cm3=20 cm3。
8.1　上浮　 物体浸没在水中时,V排=V=100 cm3,物体受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×
103 kg/m3×10 N/kg×100×10-6 m3=1 N;物体的质量:m=80 g=0.08 kg,物体的重力:G=mg=
0.08 kg×10 N/kg=0.8 N,F浮>G,则松手后物体将上浮,最终处于漂浮状态。
9.8　2　上浮　6
已知物体浸没在煤油中,则V排=V=1×10-3 m3,此时物体所受的浮力:F浮=ρ煤油 gV排=
0.8×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=8 N;根据力的平衡可知,G+F拉=F浮,则物体受到的拉力:
F拉=F浮-G=8 N-6 N=2 N,物体受到的拉力和细线受到的拉力是一对相互作用力,故细线受到的拉力为2 N;由于此时F浮>G,则剪断细线后,物体将上浮,最终漂浮,故剪断细线后,当物体静止时,物体所受的浮力F浮'=G=6 N。
10.4∶5　 因为ρ木<ρ水,所以放入水中静止后,木块处于漂浮状态,则有F浮=G,即
ρ水gV排=ρ木gV木,===。
11.1∶1　3∶2　甲　 若甲、乙均漂浮,因漂浮时物体受到的浮力和自身的重力相等,且甲、乙两物体的质量相等,所以甲、乙受到的浮力相等,即F甲∶F乙=1∶1;若甲、乙均浸没,则物体排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρ液gV排可知,它们受到的浮力之比为=
==;若一物体漂浮,另一物体下沉,因为甲的密度小于乙的密度,则甲物体漂浮,乙物体下沉。
12.(1)由图甲可知,木块漂浮在水面上,V排=V木,
根据浮沉条件可知,F浮=G,即ρ水g×V木=ρ木gV木,
木块的密度:
ρ木=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.5×103 kg/m3。
(2)木块被金属块坠入水中时,由(1)知,此时木块受到的浮力:F浮'=2F浮=2G=2mg=2×0.12 kg×
10 N/kg=2.4 N。以木块为研究对象,它受到竖直向上的浮力F浮'、竖直向下的重力G和细线拉力F的作用,根据力的平衡关系可知,细线对木块的拉力:F=F浮'-G=2.4 N-1.2 N=1.2 N。
13.C　 设甲、乙两物体的质量都为m,甲、乙两物体的体积分别为2V、3V。①若甲、乙均漂浮,它们受到的浮力相等,F甲∶F乙=1∶1,与题意不符,故A错误;②若甲、乙均浸没,它们受到的浮力之比为==,与题意不符,比较可知,只能是一个物体漂浮,另一个物体浸没,因甲、乙质量相等,甲的体积小于乙的体积,由ρ=可知,甲的密度大于乙的密度,故甲物体浸没于水中,乙物体漂浮在水面上,故B错误;甲受到的浮力为F甲=ρ水gV甲=ρ水g×2 V,乙受到的浮力为F乙=G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙×3V g,即==,解得ρ乙=ρ水=×1.0×
103 kg/m3=0.75×103 kg/m3,故C正确,D错误。
第2课时
1.A　 轮船漂浮在水面上,所受浮力等于轮船总重,卸去一半货物后,轮船总重减小,所受浮力变小;由阿基米德原理可知,浮力减小,排开水的体积减小,轮船会上浮一些。
2.空心　20　
3.D　 根据阿基米德原理可知,“长赐号”正常满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=2×
108 kg×10 N/kg=2×109 N,故A正确;发生潮汐涨潮时,“长赐号”排开水的体积变大,根据F浮=
ρ液gV排可知,在液体密度一定时,“长赐号”受到的浮力变大,故B正确;“长赐号”搁浅时,在竖直向下的重力、竖直向上的支持力和浮力三个力的作用下处于平衡状态,即G=F浮+F支,则此时“长赐号”受到的浮力小于重力,故C正确;“长赐号”从海水密度较大的红海前往海水密度较小的地中海时,始终处于漂浮状态,浮力等于重力,因为其重力不变,所以它受到的浮力不变,故D错误。
4.(1)冲锋舟在排水体积达到最大时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m3=
8000 N。
(2)冲锋舟满载时,应满足F浮=G+n(G人+G衣),
则最多能承载的人数:n==≈9.02,
故最多能够承载9名身穿救生衣的战士。
(3)由于人处于漂浮状态,则F浮'=G人+G衣,
即ρ水gV排=G人+G衣,
故V排===0.061 m3;
由于V排=V衣+(V-V头),
则V衣=V排-(V-V头)=0.061 m3-(0.06 m3-0.004 m3)=0.005 m3,
救生衣的最大质量:m衣===1 kg,
故救生衣材料的最大密度:ρ衣===0.2×103 kg/m3。
5.B　 同一密度计在两种液体中均漂浮,所受浮力都等于密度计的重力,所受浮力相等,即F甲浮=F乙浮;由图知V排甲>V排乙,所以ρ甲<ρ乙,故B正确。
6.竖直　等于　0.9×103
密度计下端加入铜丝并密封,是为了让密度计能够竖直漂浮于液体中。密度计漂浮时受到的浮力等于自身重力,所以密度计漂浮在水中和某种液体中时,受到的浮力都等于其重力,设吸管的横截面积为S,则有F浮水=F浮液,即ρ水gV排水=ρ液gV排液,即ρ水gSh水下=ρ液gSh液下,即
ρ液=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.9×103 kg/m3。
7.小于　等于
8.甲　乙　=
潜水艇是通过充放水来改变自身的重力从而实现下潜和上浮的。图甲中水舱里的水较少,潜水艇的自重较小,所受浮力大于重力,为上浮状态;图乙中水舱里的水较多,潜水艇的自重较大,所受浮力小于重力,为下潜状态。只要潜水艇未露出水面,其排开水的体积不变,所受浮力就不变。
9.C　 由图可知:潜水艇悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由F浮=
ρ液gV排可知,潜水艇悬浮时所受浮力大,即F悬浮>F漂浮,故A错误;潜水艇上浮过程中,露出水面前,V排不变,由F浮=ρ液gV排可知,潜水艇所受浮力不变,逐渐露出水面时,V排减小,潜水艇所受的浮力减小,故B错误;潜水艇漂浮时,排开海水的体积最小,由F浮=ρ液gV排可知,潜水艇漂浮时所受浮力最小,由阿基米德原理可知,物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重力,即漂浮时排开海水所受的重力最小,故C正确;浸没的潜水艇由河中驶入海中,V排不变,ρ液变大,由
F浮=ρ液gV排可知,潜水艇所受的浮力变大,故D错误。
10.(1)由于潜水艇处于漂浮状态,
潜水艇所受的浮力:F浮1=G艇=1.6×105 N,
此时潜水艇排开湖水的体积:
V排1===16 m3。
(2)潜水艇完全潜入湖水中,
此时潜水艇所受的浮力:F浮2=ρ湖水gV排2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20 m3=2×105 N,
此时潜水艇的总重力:G'=F浮2=2×105 N,
向水舱充入湖水的重力:
G湖水=G'-G艇=2×105 N-1.6×105 N=4×104 N。
11.变小　小于　>　停止加热　变大
12.C　 密度计A的重力不变,在不同的液体中,均处于竖直漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,故A错误;对同一密度计浸入液体的深度h和对应密度ρ的乘积不变,密度计B上越靠近铜丝的位置,浸入液体的深度越小,对应密度越大,故B错误;由图乙可知,密度计浸入液体的深度相同,密度计B对应的密度较大,根据F浮=ρ液gV排可知,V排相同,密度计B受到的浮力较大,由漂浮条件可知,密度计B的重力较大,由G=mg可知,密度计B的质量较大,故C正确;如图所示:
密度计A上三个密度和对应的深度的乘积相等,
即ρ3h3=ρ2h2=ρ1h1,h2=h3,h1=h2,
ρ3与ρ2刻度线的间距:h2-h3=h3-h3=h3①,
ρ2与ρ1刻度线的间距:h1-h2=h2-h2=h2,
因为ρ3-ρ2=ρ2-ρ1,
所以h1-h2=h2②,
比较①②,由于h2>h3,ρ2>ρ1,
所以h2-h3密度计A上ρ3与ρ2刻度线的间距小于ρ2与ρ1刻度线的间距,故D错误。
13.(1)=　(2)=　(3)③标记处　(4)ρ水
(1)小萝卜漂浮在水面上,根据漂浮条件有F浮=G萝。
(2)小萝卜放在足够多的白酒中沉底了,则V排=V萝。
(3)由题可知,小萝卜在白酒中沉底,测出小萝卜放入白酒中后液面上升的高度,即可根据V=Sh计算小萝卜的体积,由于容器为柱形,则只需测出变化的高度即可。根据题意,在未放入小萝卜时,应把白酒倒至与水面齐平的位置,即标记处。
(4)设圆柱形茶杯的底面积为S,小萝卜在白酒中沉底,则其排开白酒的体积等于小萝卜的体积,即V萝=S(h2-h0);小萝卜在水中漂浮,则F浮=G萝,ρ水gV排水=ρ萝V萝 g,其排开水的体积V排水=
S(h1-h0),解得小萝卜的密度:ρ萝===ρ水。