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第4节 物体浮沉条件及其应用
第1课时 物体在液体中的浮沉条件
A基础知识
状态 上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
受力分析
F浮与G物的关系
条 件:浸没在液体中物体受到重力和浮力,物体在液体中的浮沉状况取决于重力和浮力的大小。
(1)F浮 < G, 物体下沉;
(2)F浮 > G, 物体上浮;
(3)F浮 = G, 物体悬浮,此时V排 = V物;
(4)上浮的物体露出液面后,浮力会减小。 当F浮 = G时,物体漂浮,此时V排 < V物。
拓 展:对于实心物体:
(1)当ρ液>ρ物时,物体上浮(最终漂浮);
(2)当ρ液<ρ物时,物体下沉;
(3)当ρ液=ρ物时,物体悬浮。
说 明:(1)上浮和下沉都是不稳定状态,上浮的物体最终会浮出液面,处于漂浮状态;下沉的物体
最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时:F浮+F支持力=G);
(2)漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮=G。
※注意:(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中,被液体全部包围,V物=V排;
(2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中,部分或全部被液体包围;
(3)“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体中,V物>V排;
(4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排;
(5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,即F浮>G,物体上浮;F浮<G,物体下沉。
B基础练习
1.五一期间,小明与家人到县城外有“死海”之称的古海游玩,这“死海”其实就是咸水湖,当人浸没在水中时,人受到的浮力 人受到的重力,所以人就会自然向上浮起;当人漂浮在水面上静止不动时,人受到的浮力 人受到的重力。(均选填“>”“<”或“=”)
2.小明用手将小球浸没在水中,小球排开水的质量是0.1kg,此时小球受到的浮力是 N。若小球的质量为0.3kg,松手后小球会 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。(g取10N/kg)
3.如图所示,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮 (选填“>”“<”或“=”)G总;若水温升高,石块将 (选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。
4.油漂浮在静止的水面上,说明油的密度 (选填“>”“<”或“=”)水的密度;一实心物体刚好能悬浮在水中,若将此物体放入足够多的油中,物体将 (选填“漂浮”“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
5.如图所示,将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,则余下的苹果将(假设苹果密度均匀)( )
A.漂浮 B.悬浮 C.下沉 D.无法确定
6.如图所示是a、b两种物质的质量与体积的关系图象,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,将两物体浸没在水中,松手稳定后( )
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
7.小明在家里帮妈妈做饭时,把一枚鸡蛋放在盛有清水的盆中,鸡蛋沉在盆底。当他向清水中不断加盐并搅拌时,鸡蛋又会悬浮,最终漂浮。对整个过程的分析正确的是( )
A.鸡蛋所受重力逐渐减小,所以上浮
B.液体密度一直增大,鸡蛋漂浮后继续加盐的过程中所受浮力增大
C.鸡蛋排开液体的体积先不变后减小,鸡蛋所受浮力先不变后减小
D.鸡蛋沉在清水中时所受浮力最小,悬浮、漂浮状态下浮力相等
8.图5中A、B体积相同,B、C质量相等,将他们放入水中静止后,A漂浮、B悬浮、C沉底。下列说法中正确的是( )
A.A所受浮力可能大于B所受浮力 B.C所受浮力一定小于A所受浮力
C.B物体所受浮力一定是最大的 D.A下表面所受压力可能大于B下表面所受的压力
9.把质量是24g、体积是30cm3的物体浸没在水中,松手后该物体将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。当它静止时,所受的浮力是 N。(g取10N/kg)
10.一个李子的体积约为60cm3、质量约为66g,若把该李子放入水中,静止时它将 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。一个西瓜的体积为6×103cm3,所受重力为55N,若把该西瓜浸没在水中后放手,当西瓜静止时所受浮力为 N。(g取10N/kg)
C能力提升
11.如果将同一个鸡蛋先后放入密度分别为甲、乙的两杯盐水中,鸡蛋静止时的状态如图所示,所受的浮力分别为F甲、F乙,下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙 F甲=F乙 B.ρ甲<ρ乙 F甲<F乙
C.ρ甲>ρ乙 F甲=F乙 D.ρ甲>ρ乙 F甲>F乙
12.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底,若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2,以下判断正确的是( )
A.若m1>m2,则F1一定小于F2 B.若m1=m2,则F1一定小于F2
C.若V1=V2,则F1一定小于F2 D.若V1>V2,则F1一定大于F2
13.将一方形木块(体积为V木)放于水中,再将一方形冰块(体积为V冰)放于木块上,静止时水面正好和木、冰交界面共面(如图),已知水、冰、木密度之比为10:9:8,则V冰:V木为(说明:图中冰块、木块大小不具暗示意义)( )
A.9:8 B.8:9 C.1:8 D.2:9
14.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示。现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A.先上浮然后下沉 B.浮力变小,一直下沉
C.先下沉然后上浮 D.浮力变大,一直上浮
15.把一个小球轻轻放入盛满水的杯子里,溢出了100g的水,则小球的质量( )
A.一定等于100g B.一定大于100g C.大于或等于100g D.小于或等于100g
16.如图所示,水平桌面上三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的小球分别放入容器内,待小球静止后,A漂浮、B悬浮、C沉底,此时三个容器内水面高度相同。下列判断正确的是( )
A.容器底部受到水的压强关系:p甲=p乙=p丙 B.小球受到的浮力关系:FA>FB>FC
C.容器对桌面的压力关系:F甲<F乙<F丙 D.小球的质量关系:mA=mB<mC
17.如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断甲 乙;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲 F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
18.两个完全相同容器内分别盛满不同的液体,现将两个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,则液体对容器底部的压强关系是p甲 p乙;两小球所受的浮力关系是F甲 F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
19.小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。(不考虑捞出过程中带出的水,水=1.0×103kg/m3)
(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
(2)鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会 (选填“上升”“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为6.0×10-3m3,求桶内鹅卵石的质量。
D拓展提高
20.有一个梯形物体浸没在水中,如图所示,水的密度为,深度为H,物块高度为h,体积为V,较小的下底面面积为S,与容器底紧密接触,其间无水。则该物体所受的浮力为( )
A.V B.(V-hS)g C.(V-HS)g D.V-(po+H)S
参考答案
A基础知识
图1:F浮>G物;F浮<G物;F浮=G物;F浮=G物;F浮+FN=G物
表:V物=V排;V物=V排;V物>V排;V物=V排
B基础练习
1.>;=。 2.1;下沉。 3.<;上浮。 4.<;下沉。
5.A 6.A 7.D 8.C
9.上浮;0.24。 10.沉底;55。
C综合提升
11.A 12.C 13.D 14.A 15.C
16.A 17.>;> 18.<;<
19.(1)10N;(2)上升;5kg
D拓展提高
20.D
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