第三节 物体的浮与沉
第1课时 物体的浮沉条件
知识点 1 物体的浮沉条件
1.浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用;如图果浮力 重力,物体就会上浮;如图果浮力 重力,物体就会下沉;如图果浮力 重力,物体就会在液体中处于悬浮状态。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
2.一个苹果的重力为2 N,体积为2.7×10-4 m3,用手将其浸没在水中。(g取10 N/kg)
(1)苹果浸没在水中受到的浮力大小为 N。
(2)松手后,苹果将 ,最终苹果将 。(均选填“上浮”“下沉”“悬浮”“漂浮”或“沉底”)
(3)苹果最终静止时受到的浮力大小为 N。
3.如图所示,铁球正在水中下沉,请画出此时铁球的受力示意图(忽略水的阻力)。
知识点 2 浮沉与密度的关系
4.根据物体的浮沉条件填空并在中画出不同状态下物体的受力示意图。(均选填“>”“<”或“=”)
(1)漂浮:F浮 G物、ρ液 ρ物、V排 V物。
(2)上浮(物体在液面下):F浮 G物、ρ液 ρ物、V排 V物。
(3)悬浮:F浮 G物、ρ液 ρ物、V排 V物。
(4)下沉(物体在液面下):F浮 G物、ρ液 ρ物、V排 V物。
(5)沉底:F浮 G物、ρ液 ρ物、V排 V物。
5.一个质量为200 g的小铁球,投入一个盛有足量汞的容器中,待小铁球静止时,小铁球受到的浮力为 N,小铁球的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)汞对它的浮力。
(ρ铁=7.9×103 kg/m3,ρ汞=13.6×103 kg/m3,g取10 N/kg)
6.一个小球在水中悬浮,如图果把它放入酒精中,小球(ρ水>ρ酒精) ( )
A.一定会漂浮 B.一定会悬浮
C.一定会下沉 D.条作不足,无法判断沉浮
7.如图所示,甲、乙两杯盐水的密度分别为ρ甲、ρ乙。将同一枚鸡蛋先后放入甲、乙两杯中,鸡蛋在甲杯中处于悬浮状态,所受浮力为F甲;在乙杯中处于漂浮状态,所受浮力为F乙。则下列关系中正确的是 ( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲<ρ乙 C.F甲>F乙 D.F甲8.如图所示是a、b两种物质的质量与体积的关系图像,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,稳定后 ( )
A.乙漂浮,乙受到的浮力小 B.甲漂浮,甲受到的浮力大
C.乙下沉,甲受到的浮力大 D.甲下沉,乙受到的浮力大
9.一物体漂浮在水中,有的体积露出水面,则物体的密度为 ( )
A.1 g/cm3 B.0.75 g/cm3
C.0.5 g/cm3 D.0.25 g/cm3
10.三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连,向容器内倒入某种液体,待液体和球都稳定后,观察到如图所示的情况,乙球下方的弹簧长度等于原长。则:
(1)这三个球受到浮力的大小关系是 。
A.F甲B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙=F丙
(2)这三个球的密度大小关系是 。
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.ρ甲=ρ乙=ρ丙
(3)其中 (选填“甲”“乙”或“丙”)球的密度与液体的密度相同。
11.把两个完全相同的小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,静止时的状态如图所示。甲杯中溢出的液体的质量是40 g,乙杯中溢出的液体的质量是50 g,甲、乙两杯中液体的密度ρ甲 (选填“>”“=”或“<”)ρ乙,小球的质量为 g,若甲杯中的液体是水,则小球的密度为 kg/m3。
12.如图甲所示,将一正方体木块放入盛水容器中,待其静止漂浮在水面后,木块体积的浸入水中,此时木块排开水的重力为6 N。问:(g取10 N/kg)
(1)木块所受浮力为多少
(2)木块的密度为多少
(3)如图图乙所示,为使木块刚好全部浸入水中,需在木块上竖直向下施加多大的压力
13.(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.大块的将下沉,小块的将上浮
B.大块的将上浮,小块的将下沉
C.两块都将上浮
D.两块都将下沉
14.(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。关于它们的密度和受到的浮力大小判断正确的是 ( )
A.FA>FB>FC B.FA>FB=FC
C.ρA<ρB<ρC D.ρA<ρB=ρC
答案
第三节 物体的浮与沉 第1课时 物体的浮沉条件
1.大于 小于 等于
2.(1)2.7 (2)上浮 漂浮 (3)2
(1)浸没时,F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2.7×10-4 m3=2.7 N。(2)浸没时,F浮>G,所以苹果将上浮,最终将漂浮。(3)漂浮时,F浮'=G=2 N。
3.如图图所示
下沉时,F浮4.(1)= > < (2)> > =
(3)= = = (4)< < =
(5)< < =
如图图所示
5.2 等于 因为ρ铁<ρ汞,所以铁球会漂浮,漂浮时,F浮=G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N。
6.C
7.B 鸡蛋在甲杯盐水中悬浮,所以鸡蛋的密度等于甲杯盐水的密度;鸡蛋在乙杯盐水中漂浮,所以鸡蛋的密度小于乙杯盐水的密度,因此乙杯盐水的密度大于甲杯盐水的密度,故A错误,B正确;鸡蛋在甲杯中悬浮,此时所受浮力的大小等于重力,在乙杯中漂浮,所受浮力的大小也等于重力,因此鸡蛋在甲杯和乙杯中所受浮力相等,故C、D错误。
8.A 由图可知,甲物体的密度:ρa===1.5 g/cm3=1.5×103 kg/m3,乙物体的密度:ρb===0.5 g/cm3=0.5×103 kg/m3。体积相等的甲、乙两实心物体浸没在水中,由于ρa>ρ水>ρb,则甲、乙两实心物体在水中稳定后甲下沉,乙漂浮,所以,V排甲>V排乙,根据F浮=
ρ液gV排可知,F浮甲>F浮乙。
9.B 漂浮时,F浮=G,则ρ水gV排=ρ物gV物,=,ρ物=ρ水=1-×1.0 g/cm3=
0.75 g/cm3。
10.(1)C (2)A (3)乙
(1)已知三个实心球的体积相同,由于三个球浸没在同种液体中,则排开液体的密度与体积相同,根据F浮=ρ液gV排可知,它们受到的浮力:F甲=F乙=F丙。(2)根据题意可知,乙球下方弹簧的长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力;观察图中情况可知,甲球下方弹簧的长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力F拉;丙球下方弹簧的长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力F支;由题可知,三个球处于静止状态,所以F甲=G甲+F拉,F乙=G乙,F丙=G丙-F支,比较可知,F甲>G甲,F乙=G乙,F丙G甲11.< 50 1.25×103
由图可知,甲杯中小球沉入容器底部,乙杯中小球漂浮在液面上,因物体的密度大于液体的密度时下沉,最终沉入容器底部;物体的密度小于液体的密度时上浮,最终漂浮,所以ρ球>
ρ甲,ρ球<ρ乙,即ρ甲<ρ乙。因小球在乙杯的液体中漂浮,所以乙杯中小球受到的浮力:F浮乙=
G球=m球g,由阿基米德原理可知,F浮乙=G溢乙=m溢乙g,则m球g=m溢乙g,即m球=m溢乙=50 g。甲杯中小球沉入杯底,由ρ=可得,小球的体积:V球=V溢甲===40 cm3,
小球的密度:ρ球===1.25 g/cm3=1.25×103 kg/m3。
12.(1)由阿基米德原理得,木块所受浮力:F浮=G排=6 N。
(2)木块排开液体的体积:V排===6×10-4 m3,
木块的体积:V=V排=×6×10-4 m3=8×10-4 m3,
漂浮时,G=F浮=6 N,木块的密度:ρ===0.75×103 kg/m3。
(3)木块浸没时,排开水的体积增加量:ΔV排=V-V排=8×10-4 m3-6×10-4 m3=2×10-4 m3,
需要施加的力等于增加的浮力,则需要施加的力:
F=ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
13.B
14.C 液体密度相等,物体排开液体的体积:VAρ水,综合可知ρA<ρB<ρC。