人教版物理八年级下册课课练：10.3　物体的浮沉条件及应用（含答案）

[第十章　第3节　物体的浮沉条件及应用　基础过关]
一、选择题
1.一个均匀实心物体能悬浮于水中,如图图果把它浸入酒精中,这个物体将 (　　)
A.下沉 B.上浮直至漂浮
C.悬浮 D.无法确定
2.将一块实心均匀物体放入盛水的烧杯中,物体静止时如图图所示。若将该物体分成大小不同的两块,仍然放在盛水的烧杯中,则 (　　)
　
A.大块沉入烧杯底,小块漂在水面上
B.大块、小块都沉入烧杯底
C.大块、小块都漂在水面上
D.大块、小块都悬浮在水中
3.将一块重为4 N、体积为5×10-4 m3的物体放入水中,则物体静止时的状态和所受的浮力分别是(g取10 N/kg) (　　)
A.悬浮　4 N B.漂浮　3 N
C.沉底　5 N D.漂浮　4 N
4.新鲜鸡蛋在水中会下沉,小华向水中加盐并轻轻搅拌,随着盐的溶解,可以看到鸡蛋上浮,如图图所示,这是因为 (　　)
A.液体的密度变大,鸡蛋所受的浮力大于重力
B.鸡蛋的质量减小,所受浮力增大
C.鸡蛋的重力减小,重力小于浮力
D.鸡蛋排开盐水的体积增大,所受浮力增大
5.如图图所示是我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练的场景。下列说法正确的是 (　　)
A.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力大于它的总重力
B.舰载机飞离航母后,航母所受的浮力增大,会上浮
C.舰载机飞离航母后,航母船身相对于水面会下沉些
D.航母采用“空心”的方法增大了可利用的浮力
6.(2020西藏)有两根相同的缠有铜丝的木棒,将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中,会竖直立在液体中,静止时液面相平,如图图所示。下列说法中正确的是 (　　)
A.液体密度的大小关系为ρ甲>ρ乙
B.木棒在液体中受到浮力的大小关系为F甲C.容器底部受到液体压强的大小关系为p甲=p乙
D.木棒排开液体质量的大小关系为m甲=m乙
7.关于浮沉条件的应用,下列说法中正确的是 (　　)
A.潜水艇是靠改变自身的体积实现浮沉的
B.飞艇、热气球、节日放飞的气球里面所充气体的密度小于空气的密度
C.轮船的排水量是指轮船满载货物时排开水的重力
D.密度计上的刻度从下到上逐渐变大
二、填空题
8.武船集团打造了世界上最大的矿砂船。这艘矿砂船的排水量为40万吨,它在海水中满载航行时,船及所装货物的总重力G为　　　　N,所受浮力F浮　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)G,矿砂船由密度较小的水域驶向密度较大的水域时,船身会　　　　。(g取10 N/kg)
9.如图图所示是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中图　　　　表示潜水艇正在水中上浮。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。
10.(2020张家界)将一块橡皮泥先后捏成实心球和碗状,分别放入完全相同的甲、乙两杯液体中,静止时如图图所示,甲杯中橡皮泥所受的浮力　　　　乙杯中橡皮泥所受的浮力,甲杯中液面高度　　　　乙杯中液面高度。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
三、计算题
11.如图图所示,“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。“蛟龙号”体积约为30 m3,空载时质量约为22 t,最大荷载240 kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少要注入多少立方米的海水 (海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
12.“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组受其启发制作了一个“浮力秤”,将厚底直筒形玻璃杯浸入水中,如图图所示,已知玻璃杯的质量为200 g,底面积为30 cm2,高为15 cm。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)将玻璃杯开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),玻璃杯受到的浮力。
(2)此时玻璃杯浸入水中的深度(即为该“浮力秤”的零刻度线位置)。
(3)此“浮力秤”的最大测量值。
[第十章　第3节　物体的浮沉条件及应用　能力提升]
一、选择题
1.一艘质量为100 t的轮船(含船载设备及船员),其排水量为1000 t。当它在长江上满载航行时,下列判断不正确的是(ρ江水=1.0×103 kg/m3,ρ海水=1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg) (　　)
A.轮船所装货物的质量是9×105 kg
B.轮船受到江水的浮力是107 N
C.轮船排开江水的体积是103 m3
D.轮船从长江驶入大海,排水量将减小
2.密度为0.8×103 kg/m3的实心木块,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 (　　)
A.4∶5 B.4∶1
C.1∶4 D.1∶1
3.将一个木块放入水中,木块自由静止时露出水面的体积为其总体积的,则木块的密度为 (　　)
A.0.4×103 kg/m3 B.1.2×103 kg/m3
C.0.6×103 kg/m3 D.1.0×103 kg/m3
4.(2020乐山)如图图所示,将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中,待小球静止后,两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是 (　　)
A.甲烧杯中小球受到的浮力大
B.乙烧杯中小球排开液体的质量大
C.甲烧杯中液体的密度大
D.乙烧杯底部受到的液体压强大
5.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,静止时的状态如图图所示。甲溢水杯中溢出的液体质量是40 g,乙溢水杯中溢出的液体质量是50 g,若甲溢水杯中的液体是水,则小球的质量和体积为(ρ水=1.0×103 kg/m3)(　　)
A.40 g　40 cm3 B.40 g　50 cm3
C.50 g　40 cm3 D.50 g　50 cm3
6.如图图所示,把体积相等的甲、乙、丙三个实心小球放入水中后,甲球漂浮,乙球悬浮,丙球沉底,则下列判断正确的是 (　　)
A.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.三个小球所受到的浮力大小关系是F甲C.三个小球排开水的重力大小关系是G甲D.三个小球所受重力大小关系是G甲=G乙7.(2021绍兴)如图图所示,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8.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的密度之比为ρ甲∶ρ乙=3∶2。将它们放入水中,待两球静止时,甲、乙两球所受浮力之比为F甲∶F乙=5∶6,则下列判断正确的是 (　　)
A.甲球下沉到水底,且ρ甲∶ρ水=6∶5
B.乙球在水中漂浮,且ρ乙∶ρ水=2∶3
C.甲球在水中漂浮,且ρ甲∶ρ水=5∶6
D.乙球下沉到水底,且ρ乙∶ρ水=6∶5
二、填空题
9.用手将一个重为5 N的物体全部压入水中,物体排开的水重为8 N,此时物体受到的浮力为_________N;放手后物体将　　　　(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”);待物体静止后,所受的浮力为_________N,排开水的体积是　　　　m3。(g取10 N/kg)
10.(2021通辽)用密度为0.4×103 kg/m3的泡沫制作长2 m、宽1.5 m、厚30 cm的长方体简易浮桥,浮桥在河水中最大承重为　　　　kg;此浮桥空载时分别放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为p海和p河,则p海　　　　(选填“>”“<”或“=”)p河。(ρ河水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
11.冰山露出海面的部分只是冰山的一小部分,所以常有“冰山一角”的说法。如图图所示,冰山的质量为3×108 kg,所受的浮力是　　　　N,海水的密度取1.0×103 kg/m3,冰的密度取0.9×103 kg/m3,冰山浸入海水的体积是　　　m3,冰山露出海面的体积与总体积之比为　　　　。(g取10 N/kg)
12.将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76 g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64 g酒精溢出,则物块在水中的状态是　　　　(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),物块的密度是　　　kg/m3。(已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)
13.小华用一支自制的长为20 cm的密度计测量某液体的密度,如图图所示。密度计浸在水中静止时露出水面的长度为10.8 cm,受到的浮力为F1,浸在被测液体中静止时露出液面的长度为12 cm,受到的浮力为F2。则F1　　　　(选填“>”“=”或“<”)F2,待测液体的密度ρ液=　　　　　　　。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
三、计算题
14.如图图所示,体积为V=200 cm3的木块在绳子的拉力F=0.8 N的作用下浸没在水中。求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,绳子的体积及重力不计)
(1)此时木块受到的浮力。
(2)木块的重力。
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。
参考答案
1.A　 均匀实心物体能在水中悬浮,说明该物体的密度等于水的密度,而酒精的密度小于水的密度,则该物体的密度大于酒精的密度,所以如图图果把它放入酒精中,由浮沉条件可知,该物体一定会下沉。
2.D　 实心物体原来悬浮于水中,则ρ物=ρ水,若将其分成大小不同的两块,两物块的密度不变,则大块、小块仍悬浮于水中。
3.D　 当物体浸没在水中时,
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N。
又因为G=4 N,F浮>G,所以物体将上浮,最后漂浮在水中,且受到的浮力等于其重力4 N。
4.A
5.D　 当航母漂浮在水面上时,它所受的浮力等于其重力,故A错误。舰载机飞离后,航母仍漂浮,但自重G减小,因为F浮=G,所以航母所受浮力减小;由F浮=ρ液gV排可知,因为舰载机飞离后航母所受浮力减小,所以排开水的体积要减小,航母将上浮一些,故B、C错误。
6.D　 由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,F浮=G密,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙;根据阿基米德原理可知,两密度计所受浮力相等,则二者排开液体的重力相等,质量相等,故B错误,D正确。
由图知,图甲中密度计排开液体的体积大于图乙中密度计排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,图甲中液体的密度小于图乙中液体的密度,即ρ甲<ρ乙,故A错误。
因ρ甲<ρ乙,液面高度相同,根据p=ρgh可知,两个容器底部所受液体的压强p甲7.B　 潜水艇自身的体积不变,它是靠改变自身的重力实现上浮下沉的,故A错误;气球、飞艇、热气球是利用空气的浮力来工作的,当充入气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故B正确;轮船的排水量是指轮船满载货物时排开水的质量,故C错误;密度计在使用过程中始终漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力不变,如图图果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,所以密度计的刻度是越往下值越大,故D错误。
8.4×109　等于　上浮
由阿基米德原理可得矿砂船满载航行时受到的浮力:F浮=G排=m排g=40×104×103 kg×10 N/kg=4×109 N;因为矿砂船在海水中处于漂浮状态,所以船及所装货物总重:G=F浮=4×109 N。矿砂船由密度较小的水域驶向密度较大的水域时,仍处于漂浮状态,所受浮力不变;由F浮=ρ液gV排可知,排开水的体积变小,则船身将上浮。
9.甲　=
10.等于　等于
橡皮泥在甲、乙两杯液体中分别处于悬浮和漂浮状态,两种状态下橡皮泥所受的浮力都等于自身重力,所受浮力相等;由阿基米德原理可知,当所受浮力相同、排开液体的密度相同时,排开液体的体积也相同,根据V=Sh知甲、乙杯中液面高度相等。
11.(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知它所受到的浮力:
F浮=G空载=m空载g=22×103 kg×10 N/kg=2.2×105 N。
(2)满载需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V=30 m3,
此时浮力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=ρgV可得注入海水的体积:
V注水===7.76 m3。
12.(1)玻璃杯所受的重力为G杯=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N,因玻璃杯在水中处于漂浮状态,根据浮沉条件可知,玻璃杯受到的浮力为F浮=G杯=2 N。
(2)设玻璃杯浸入水中的深度为h,
则F浮=G排=ρ水gSh,
h==≈
0.067 m。
(3)往玻璃杯内放被测物,当玻璃杯下沉到水面刚好到杯口(水未进入杯内)时所测物重即为浮力秤的最大测量值。
玻璃杯下沉的深度为h'=15 cm=0.15 m,
受到的浮力为F浮'=ρ水gSh'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30×10-4 m2×0.15 m=4.5 N,
故浮力秤的最大测量值为F=F浮'-G杯=4.5 N-2 N=2.5 N。
参考答案
1.D　 已知m船=100 t,其排水量m排=1000 t。则轮船所装货物的质量为m物=m排-m船=1000 t-100 t=900 t=9×105 kg,故A正确。
满载时轮船受到江水的浮力:
F浮=G排=m排g=1000×103 kg×10 N/kg=1×107 N=107 N,故B正确。
由F浮=ρ液gV排可得轮船排开江水的体积:
V排===103 m3,故C正确。
轮船的排水量指的是轮船满载时排开水的质量,轮船从长江驶入大海,都是漂浮状态,则排水量不变,故D错误。
2.A　 因为木块漂浮于水面上,所以F浮=G木,
因为F浮=ρ水gV排,G木=ρ木gV木,
所以ρ水gV排=ρ木gV木,
所以===。
3.C　 由题意可知,木块漂浮在水面上,则木块所受浮力等于其重力,即G木=F浮,
设木块的密度为ρ木,
由G=mg、ρ=和F浮=ρ液gV排可得,
ρ木gV木=ρ水gV木,
则有ρ木=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.6×103 kg/m3。
4.C　 因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,两个完全相同的小球,重力相等,则两小球受到的浮力相等,故A错误;因为小球在两杯中受到的浮力相等,都等于小球的重力,根据F浮=G排=m排g可知,两小球在两杯中排开液体的质量相等,故B错误;由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,ρ甲液>ρ球,ρ乙液=ρ球,所以ρ甲液>ρ乙液,故C正确;两杯中液面相平,ρ甲液>ρ乙液,根据p=ρgh可知,烧杯底受到液体的压强p甲液>p乙液,故D错误。
5.C　 因小球在乙溢水杯液体中漂浮,所以小球在乙溢水杯中受到的浮力F浮乙=G球=m球g;由阿基米德原理可知,F浮乙=G排乙=m排乙g,则m球g=m排乙g,即m球=m排乙=50 g。
小球沉入甲溢水杯底部,由ρ=可得小球的体积:V球=V排甲===40 cm3。
6.B　 当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体密度时,物体漂浮,由此可知三个小球的密度关系是ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A错误。
由图可知,三个小球排开水的体积:V乙=V丙>V甲,由F浮=ρ液gV排得,三个小球受到的浮力:F甲已知ρ甲<ρ乙<ρ丙,V甲=V乙=V丙,由G=mg=ρVg可得,甲、乙、丙的质量关系是G甲7.B　 图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力,鸡蛋的重力为G=mg=0.055 kg×10 N/kg=0.55 N,即浮力小于0.55 N,故A错误。
鸡蛋的密度为ρ===1.1 g/cm3=1.1×103 kg/m3,图乙中,鸡蛋悬浮在液体中,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,则浮力小于重力;图乙中鸡蛋悬浮,浮力等于重力;图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身重力,所以三种状态下浮力的大小关系是F甲8.A　 已知ρ甲∶ρ乙=3∶2,m甲=m乙,由ρ=得,V甲∶V乙=∶=ρ乙∶ρ甲=2∶3。
若甲、乙都漂浮在液面上,甲、乙受到的浮力之比:F甲∶F乙=G甲∶G乙=m甲∶m乙=1∶1,但题目中的甲、乙两球静止时所受浮力之比是5∶6,不符合题意;
若甲、乙都沉在水底或甲悬浮在液体中、乙沉底,甲、乙排开液体的体积等于本身的体积,甲、乙受到的浮力之比:F甲∶F乙=ρ液V甲g∶ρ液V乙g=V甲∶V乙=2∶3,但题目中的甲、乙两球静止时所受浮力之比是5∶6,不符合题意;
由于F甲∶F乙=5∶6,V甲∶V乙=2∶3,则应该是乙排开液体的体积小于乙的体积,即乙漂浮,甲沉底。
则:F甲=ρ水V甲g,F乙=G乙=ρ乙V乙g,
由于F甲∶F乙=5∶6,即:=,
所以,=×=×=。
已知:ρ甲∶ρ乙=3∶2;则:ρ甲=ρ乙,
所以:==×=。
9.8　上浮　5　5×10-4
10.540　=　 泡沫的体积:V泡沫=2 m×1.5 m×30×10-2 m=0.9 m3,
由ρ=可得,泡沫的质量:m泡沫=ρ泡沫V泡沫=0.4×103 kg/m3×0.9 m3=360 kg,
泡沫的重力:G泡沫=m泡沫g=360 kg×10 N/kg=3600 N,
即浮桥的重力为3600 N,
浮桥受到的最大浮力:F浮最大=ρ河水V排g=1.0×103 kg/m3×0.9 m3×10 N/kg=9000 N,
浮桥在河水中的最大承重:G载最大=F浮最大-G泡沫=9000 N-3600 N=5400 N,
浮桥在河水中的最大承载质量:
m载最大===540 kg。
此浮桥空载时分别放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮桥的重力;
因为漂浮时F浮=F下表面-F上表面=F下表面,
所以浮桥下表面受到的压力相等,由p=可知,下表面受到的压强相等,即p海=p河。
11.3×109　3×105　1∶10
冰山漂浮在水面上,冰山的质量为3×108 kg,所受的浮力等于其重力:F浮=G冰=m冰g=3×108 kg×10 N/kg=3×109 N。
根据阿基米德原理可知,冰山浸入海水的体积:V排===3×105 m3。
设冰山的总体积为V,排开海水的体积为V排,冰山的重力G冰=m冰g=ρ冰V冰g,
冰山受到的浮力F浮=ρ海水V排g,
因为冰山漂浮,所以冰山受到的浮力F浮=G冰,
可得:ρ海水V排g=ρ冰V冰g,
===,
冰山露出海面的体积与总体积之比:
=1-=1-==1∶10。
12.漂浮　0.95×103
根据题意知,排开酒精的体积:
V排酒精===80 cm3,
排开水的体积:
V排水===76 cm3,
因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以在水中漂浮,在酒精中沉底。
物块在水中漂浮时,
G物=F浮=m排水g,则m物=m排水=76 g,
物块在酒精中沉底时,V物=V排酒精=80 cm3,
所以,物块的密度:ρ物===0.95 g/cm3=0.95×103 kg/m3。
13.=　1.15×103 kg/m3
设密度计的横截面积为S,密度计漂浮在水面上时,浸入水中的深度为h1,则密度计漂浮在水面时受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排1=ρ水gSh1;
设被测液体的密度为ρ液,密度计漂浮在液面上时,浸入液体中的深度为h2,则密度计漂浮在液面时受到的浮力:F浮2=ρ液gV排2=ρ液gSh2;
因为F浮1=F浮2=G,所以ρ水gSh1=ρ液gSh2,
整理得ρ液==
=1.15×103 kg/m3。
14.(1)木块浸没在水中,V排=V=200 cm3=2×10-4 m3,
此时木块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
(2)木块的重力:G=F浮-F=2 N-0.8 N=1.2 N。
(3)剪断绳子,由于F浮>G,
所以当木块静止时漂浮在水面上,F浮'=G=1.2 N,
由F浮=G排=ρ液gV排得排开水的体积:
V排'===1.2×10-4 m3。