第2课时 浮沉条件在技术上的应用
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知识点 浮沉条件在技术上的应用
1．一潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标，有时要上浮，有时要下潜，但都未露出水面。若该潜水艇下潜时所受重力为G1，浮力为F1；上浮时所受重力为G2，浮力为F2，则( )
A．F1＜F2，G1＝G2 B．F1＞F2，G1＝G2
C．F1＝F2，G1＞G2 D．F1＝G1，F2＞G2
2．“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时，受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水＞
ρ水，忽略驱逐舰自重的变化)( )
A．浮力变大 B．浮力不变 C．吃水深度变小 D．吃水深度不变
3. INCLUDEPICTURE "传统文化.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\传统文化.TIF" \* MERGEFORMATINET “草船借箭”是我国古典名著《三国演义》中的一个故事，讲的是诸葛亮利用若干“草船”诱敌，最终“借”到了十万余支箭(如图1所示)。关于“草船借箭”的过程中涉及的物理知识，下列分析正确的是( )
INCLUDEPICTURE "25TBXYHT50.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\25TBXYHT50.TIF" \* MERGEFORMATINET
图1
A．“借箭”前，“草船”受到的浮力小于其自身重力
B．“借箭”后，“草船”受到的浮力等于其排开水的重力
C．“借箭”前后，“草船”排开水的体积保持不变
D．“借箭”后，“草船”底部受到水的压力变小
4．小明用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等，制作了如图2所示的潜水艇模型(不计进、排气管的体积)，然后将潜水艇模型浸没在水中，使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_11.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_11.TIF" \* MERGEFORMATINET
图2
A．潜水艇模型能上浮或下沉是通过改变浮力实现的
B．当潜水艇模型漂浮于水面时，它受到的浮力小于重力
C．向瓶中充气时，瓶内气体压强变大，潜水艇模型会下沉
D．从瓶中抽气时，潜水艇模型会下沉，它受到的浮力不变
5．如图3所示，将一支自制的密度计先后放入盛有盐水和盛有酒精的烧杯中，静止时，密度计在盐水中受到的浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)在酒精中受到的浮力。由图可知，甲烧杯中盛的是________(选填“盐水”或“酒精”)。(ρ盐水＞ρ酒精)
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_12.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_12.TIF" \* MERGEFORMATINET
图3
6. INCLUDEPICTURE "RJ新教材素材.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\RJ新教材素材.TIF" \* MERGEFORMATINET 如图4所示的孔明灯，又叫天灯，俗称许愿灯、祈天灯，古代多用于军事通信。孔明灯(忽略体积变化)升空的原理：点燃孔明灯下方的燃料，孔明灯灯罩内的空气被加热，孔明灯内部的空气密度变________(选填“大”或“小”)，孔明灯(包含内部空气)的____________(选填“重力减小”或“浮力增大”)，当浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力时，孔明灯就会上升。
INCLUDEPICTURE "25TBXYHT51.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\25TBXYHT51.TIF" \* MERGEFORMATINET
图4
7．2024年3月30日，我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首次转场飞行，如图5所示。飞艇中所充气体的密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)空气的密度。若该飞艇的空载质量为4 590 kg，气囊总容积约为4 200 m3，则飞艇受到的浮力为________N，飞艇最多可载________位乘客升空。(飞艇气囊外其他部分的体积忽略不计，每位乘客的质量均为60 kg，ρ空气＝1.2 kg/m3，g取10 N/kg)
INCLUDEPICTURE "25TBXYHT52.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\25TBXYHT52.TIF" \* MERGEFORMATINET
图5
INCLUDEPICTURE "综合提升.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\综合提升.TIF" \* MERGEFORMATINET
8．(2024陕西)当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层，在如图6所示的情形中，若有潜艇潜航至此水域，就会急速下沉，发生“掉深”事故，危及潜艇安全。下列相关说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_13.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_13.TIF" \* MERGEFORMATINET
图6
A．潜艇在高密度水层悬浮时，所受浮力大于重力
B．潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，所受浮力不变
C．潜艇遭遇“掉深”进行自救时，需快速排出水舱中的水
D．潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中，其所受浮力变大
9．小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图7)，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，拧紧瓶盖使矿泉水瓶密封(矿泉水瓶内留有少量空气)。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( )
INCLUDEPICTURE "25TBXYHT53.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\25TBXYHT53.TIF" \* MERGEFORMATINET
图7
A．“浮沉子”下沉时，所受重力小于它受到的浮力
B．“浮沉子”下沉过程中，所受液体压强变大
C．挤压矿泉水瓶侧面时，“浮沉子”可能悬浮在水中
D．潜水艇与“浮沉子”都是通过改变自身重力实现浮沉的
10. INCLUDEPICTURE "物理与工程.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\物理与工程.TIF" \* MERGEFORMATINET 浮筒打捞法是打捞海洋沉船的常用方法之一。先将若干个灌满海水的浮筒固定在沉船上，再给浮筒充气排出筒内海水，浮筒就能带着沉船一起上浮。已知每个浮筒的质量均为4.8×103 kg，体积均为160 m3，海水的密度为1.03×103 kg/m3。(g取10 N/kg)
(1)每个浮筒浸没时受到的浮力有多大？
(2)每个浮筒能对沉船提供多大的力？
(3)若某沉船需要至少4.1×107 N向上的力才能上浮，则至少需要在沉船上固定多少个浮筒？
INCLUDEPICTURE "素养培优.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\素养培优.TIF" \* MERGEFORMATINET
11．制作简易密度计
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_14.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_14.TIF" \* MERGEFORMATINET
图8
(1)取一根长吸管，在其下端加适当的配重，并将这一端密封起来，使其能竖直漂浮在水中，如图8－甲所示。吸管的横截面积为S，吸管浸入水中的深度为H，则此时吸管所受的浮力F浮＝____________(用g、S、H和ρ水表示)。
(2)使吸管漂浮在其他液体中，由于液体密度不同，会导致吸管的浸入深度不同，因此，可根据浸入深度测液体密度。
(3)使(1)中的吸管静止漂浮在密度为ρ液的液体中，吸管浸入液体的深度为h，则h＝________(用ρ液、ρ水和H表示)。
(4)根据上述分析，简易密度计上的刻度分布是__________(选填“均匀”或“不均匀”)的。
(5)用简易密度计测量某种液体的密度时，出现了如图8－乙所示的情况，请提出一条改进建议：____________________________。
(6)若想要减小测量误差，我们可以使用更________(选填“粗”或“细”)一点的吸管制作简易密度计。
第2课时 浮沉条件在技术上的应用
1．C 2.B 3.B 4.D 5.等于 酒精
6．小 重力减小 大于 7.小于 5.04×104 7
8．C 【解析】A.潜艇在高密度水层悬浮时处于静止状态，所受浮力等于重力，故A错误；B.由F浮＝G排＝ρ液gV排可知，潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，V排不变，ρ液变小，因此所受的浮力变小，故B错误；C.潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力，因此进行自救时，需快速排出水舱中的水，减小潜艇的重力，使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮，故C正确；D.由F浮＝G排＝ ρ液gV排可知，潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中，ρ液不变，V排变小，因此所受的浮力变小，故D错误。
9．A 【解析】A.“浮沉子”下沉时，由浮沉条件可知，它所受重力大于它受到的浮力，故A错误；B.“浮沉子”下沉过程中，深度逐渐增大，根据液体压强公式p＝ρ液gh可知，“浮沉子”所受液体压强变大，故B正确；C.挤压矿泉水瓶侧面时，水被压入“浮沉子”中，“浮沉子”的重力增加，当它的重力等于浮力时，就会悬浮在水中，故C正确；D.潜水艇也是通过改变自身重力实现浮沉的，二者相同，故D正确。
10．解：(1)每个浮筒浸没时受到的浮力：
F浮＝G排＝ρ海水gV排＝ρ海水gV＝1.03×103 kg/m3×10 N/kg×
160 m3＝1.648×106 N
(2)每个浮筒的重力：
G＝mg＝4.8×103 kg×10 N/kg＝4.8×104 N
每个浮筒对沉船提供的力：
F1＝F浮－G＝1.648×106 N－4.8×104 N＝1.6×106 N
(3)需要浮筒的个数：n＝＝≈25.6
因此至少需要在沉船上固定26个浮筒。
11．(1)ρ水gSH (3) (4)不均匀
(5)向烧杯中添加待测液体 (6)细
【解析】(1)由题意可知，吸管的横截面积为S，吸管浸入水中的深度为H，则此时吸管所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSH；(3)物体漂浮时受到的浮力等于重力，吸管的重力不变，两次受到的浮力相等，故可以列等式：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSH＝ρ液gSh，可得h＝＝；(4)由h＝可知，密度计浸入液体中的深度h与液体的密度ρ液成反比，故刻度分布是不均匀的；(5)略；(6)由ΔV＝V排1－V排2＝SΔh可知，为了减小测量误差，应使Δh变大，则应减小吸管的横截面积S，即使用更细一点的吸管。9．3 物体的浮沉
第1课时 物体的浮沉条件
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知识点 INCLUDEPICTURE "1.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\1.TIF" \* MERGEFORMATINET 物体的浮沉条件(受力分析)
1．在水中悬浮的乌龟、漂浮的木头和静止在水底的石头的位置如图1所示，下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_1.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_1.TIF" \* MERGEFORMATINET
图1
A．木头受到的浮力大于它自身的重力
B．乌龟受到的浮力等于它自身的重力
C．石头受到的浮力等于它自身的重力
D．木头受到的浮力最大，石头受到的浮力最小
2．如图2所示，同一小球分别放入甲、乙、丙三种不同的液体中，静止时小球在甲液体中沉底、在乙液体中悬浮、在丙液体中漂浮，受到的浮力分别为F1、F2、F3，则F1、F2、F3的大小关系是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_2.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_2.TIF" \* MERGEFORMATINET
图2
A．F1>F2>F3 B．F1C．F1>F2＝F3 D．F13．用细针将一重5 N的物体完全压入装满水的烧杯中(细针的体积忽略不计)，溢出的水重8 N，此时物体受到的浮力为________N；移走细针，物体将________(选填“上浮”或“下沉”)，再次静止时物体受到的浮力为________N。
4．(2024深圳期末)把橙子放入装有清水的杯子中，图3是橙子加速下沉过程中拍摄的一张照片。请你画出此时橙子所受浮力和重力的示意图(橙子重心已画出)。
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_4.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_4.TIF" \* MERGEFORMATINET
图3
知识点 INCLUDEPICTURE "2.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\2.TIF" \* MERGEFORMATINET 从密度角度认识物体的浮沉条件
5．如图4所示，将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同的液体中，静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中沉底。如果用ρ甲、ρ乙、ρ丙表示三种液体的密度，则三种液体密度的大小关系是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_5.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_5.TIF" \* MERGEFORMATINET
图4
A．ρ甲>ρ乙＝ρ丙 B．ρ甲＝ρ乙>ρ丙
C．ρ甲>ρ乙>ρ丙 D．ρ甲<ρ乙<ρ丙
6. INCLUDEPICTURE "物理与生活.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\物理与生活.TIF" \* MERGEFORMATINET 小京洗水果时，发现体积较小的桔子漂浮在水面上，而体积较大的芒果却沉在水底，如图5所示，则桔子的密度________芒果的密度，桔子受到的浮力________芒果受到的浮力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_33.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_33.TIF" \* MERGEFORMATINET
图5
7．有一个重4.5 N、密度为0.9×103 kg/m3的实心物块，将它浸没在水中后放手，物块将________(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)，静止时物块受到的浮力为________N；若将它浸没在酒精中后放手，物块将________(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，ρ酒精＝0.8×103 kg/m3)
INCLUDEPICTURE "综合提升.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\综合提升.TIF" \* MERGEFORMATINET
8．如图6所示，把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球和碗状，轻轻放到水面上，最终静止时，实心球橡皮泥沉到容器底部，碗状橡皮泥漂浮在水面上，则它们所受浮力的大小关系是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_6.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_6.TIF" \* MERGEFORMATINET
图6
A．F球>F碗 B．F球9. INCLUDEPICTURE "传统文化.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\传统文化.TIF" \* MERGEFORMATINET (2024自贡改编)如图7所示，在传统农耕文化中，劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子。下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_7.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_7.TIF" \* MERGEFORMATINET
图7
A．漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
B．下沉的种子的密度比盐水的密度大
C．沉底的种子只受到重力和支持力
D．若要选出更饱满的种子，可以往盐水中加入适量的水
10．a、b两种物质的质量和体积的关系如图8所示，分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体，浸没在水中后放手，静止后( )
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_8.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_8.TIF" \* MERGEFORMATINET
图8
A．甲漂浮，甲受到的浮力大 B．乙漂浮，乙受到的浮力大
C．甲漂浮，乙受到的浮力大 D．乙漂浮，甲受到的浮力大
11. INCLUDEPICTURE "RJ新教材素材.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\RJ新教材素材.TIF" \* MERGEFORMATINET 图9是一种防溺水救生手环，紧急情况下，只要启动手环上的开关，手环内的气囊就会迅速充满气体，帮助人浮出水面。已知某同学的质量为52.5 kg，密度为1.05×103 kg/m3，手环的重力忽略不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。
INCLUDEPICTURE "25TBXYHT49.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\25TBXYHT49.TIF" \* MERGEFORMATINET
图9
(1)启动手环后，该同学和气囊漂浮在水面上时，所受总浮力是多少？
(2)若要使约占人体总体积的头部露出水面，充气后气囊的体积至少应为多少？
INCLUDEPICTURE "素养培优.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\素养培优.TIF" \* MERGEFORMATINET
12．(2020广东)重为G的鸡蛋沉在盛有水的杯子的底部，向水中加入食盐并使其溶解，鸡蛋渐渐浮起，最终漂浮在水面，如图10－甲所示。请在图10－乙中画出上述过程中鸡蛋所受的浮力F浮随时间t变化的大致图像。
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_9.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_9.TIF" \* MERGEFORMATINET
图10
9．3 物体的浮沉
第1课时 物体的浮沉条件
1．B 2.B 3.8 上浮 5
4．如答图1所示
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_3.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_3.TIF" \* MERGEFORMATINET
答图1
5．C 6.小于 小于 7.上浮 4.5 下沉
8．B 【解析】实心球橡皮泥沉到容器底部，受到的浮力F球＜G，碗状橡皮泥漂浮在水面，受到的浮力F碗＝G，所以F球＜F碗，故选B。
9．B 【解析】A.根据物体的浮沉条件可知，漂浮的种子受到的浮力等于自身重力，故A错误；B.根据物体的浮沉条件可知，下沉的种子的密度比盐水的密度大，故B正确；C.沉底的种子受到重力、支持力和盐水对它的浮力，故C错误；D.更饱满的种子密度更大，若要选出更饱满的种子，需要往盐水中加入适量的盐，增大盐水的密度，故D错误。
10．D 【解析】由题图可知，甲物体的密度ρa＝＝＝2 g/cm3，乙物体的密度ρb＝＝≈0.67 g/cm3。体积相等的甲、乙两实心物体，浸没在水中时，根据F浮＝
ρ水gV排可知，它们受到的浮力相等；放手后，因为ρa＞ρ水＞ρb，所以甲下沉、乙上浮，静止后甲沉底、乙漂浮。与放手前相比，V排甲不变，则F浮甲不变，V排乙变小，则F浮乙变小，所以甲受到的浮力大，故选D。
11．解：(1)该同学的重力：G＝mg＝52.5 kg×10 N/kg＝525 N
启动手环后，根据物体的浮沉条件可知，该同学和气囊漂浮在水面上时所受总浮力：
F浮总＝G＝525 N
(2)根据F浮＝ρ水gV排可得，该同学和气囊排开的水的总体积：
V排总＝＝＝0.052 5 m3
由ρ＝可知，该同学的体积：
V＝＝＝0.05 m3
该同学浸入水中的体积：
V浸＝V－V＝0.05 m3－×0.05 m3＝0.045 m3
所以，充气后气囊的体积至少应为
V气囊＝V排总－V浸＝0.052 5 m3－0.045 m3＝0.007 5 m3
12．如答图2所示
INCLUDEPICTURE "AI25TBGDWL8XYH章9_10.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\李慧\\25总复习课件\\同步YH物理\\TIFF\\AI25TBGDWL8XYH章9_10.TIF" \* MERGEFORMATINET
答图2
【解析】最初鸡蛋沉入水底，受到的浮力小于重力(即F浮＜G)；逐渐向水中加入食盐时，盐水的密度变大，而鸡蛋排开液体的体积不变，由F浮＝ρ液gV排可知，鸡蛋所受浮力逐渐增大，当浮力大于重力时鸡蛋上浮；上浮的最终结果是漂浮，此时鸡蛋受到的浮力和重力相等，所以浮力又会减小；之后无论怎样增加食盐，鸡蛋始终漂浮，由物体的浮沉条件可知，鸡蛋所受浮力都不会变化。
