第八讲 浮 力
第2节 物体的浮沉条件及应用(5年3考,3~8分)
思维导图 串考点
核心考点 精讲练
考点1 漂浮、悬浮类模型
模型1 轮船
例1 2024年5月1日,我国第三艘航母福建舰首次海试,其舰载机搭载量可达75架,满载排水量8万吨.
例1题图
(1) [排水量]福建舰满载时受到的浮力是____________.
(2) [增减货物]福建舰上的舰载机起飞后,“福建舰”排开海水受到的重力____(选填“变大”“变小”或“不变”),“福建舰”底部所受海水的压强____(选填“变大”“变小”或“不变”),舰体将____(选填“上浮”或“下沉”)一些.
(3) [换水域]福建舰从江河驶入海中,所受浮力大小____(选填“变大”“变小”或“不变”),舰体将____(选填“上浮”或“下沉”)一些.
模型2 潜水艇、浮沉子
例2 用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原本悬浮在位置的潜水艇下潜至位置悬浮,采取的措施是使瓶内气体( )
例2题图
A. 增加 B. 减少
C. 先增加后减少 D. 先减少后增加
针对训练1.如图所示,取一大塑料瓶,用一小玻璃瓶制作成“浮沉子”.将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶的水面上.为了观察其浮沉,大瓶的瓶盖应该____(选填“旋紧”或“拧开”),当用力挤压大瓶时,此时“浮沉子”会____(选填“上浮”“不动”或“下沉”).
针对训练1题图
模型3 气球、飞艇
例3 一个飞艇充入气体后的质量是,体积为.当装入____货物时,飞艇能悬浮在空中.(空气密度为)
模型4 密度计
例4 海水晒盐主要有三个过程:纳潮,制卤,结晶.每经过一道程序,海水盐浓度和密度都会增大.如图所示为测量海水盐浓度的盐度计,其原理同密度计.以下说法正确的是( )
例4题图
A. 盐度计的刻度值大于
B. 盐度计上之间的刻度值是均匀的
C. 增加盐度计玻璃管的直径,可以提高其精确度
D. 当向容器内加盐后,盐度计会上浮一些
模型5 冰山
例5 [2024人教教材新增习题改编]人们常用“冰山一角”来形容看到的水面上的冰山远远小于水下部分.已知水的密度为,冰的密度为.冰山露出水面的体积与总体积的比值为______,冰山熔化后,水面______(选填“上升”“下降”或“不变”).
浸入液体的体积是物体体积的几分之几,物体的密度就是液体密度的几分之几,即.
考点2 浮力、压强、密度大小的判断
例6 将质量是的物体缓缓浸没在盛满水的杯子中后,溢出的水,放手后,则物体终将处于______(选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态.
针对训练2.[2023北京改编][一液多物]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,如图所示.下列说法正确的是( )
针对训练2题图
A. 桔子的密度小于芒果的密度
B. 桔子受到的浮力大于它受到的重力
C. 桔子受到的重力大于芒果受到的重力
D. 桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
针对训练3.[一物多液]水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
针对训练3题图
A. 密度计在乙液体中受到的浮力更大
B. 甲液体是浓盐水
C. 两液体对容器底的压强相等
D. 乙容器对桌面的压力更大
安徽真题 随堂测
命题点1 漂浮、悬浮类模型(5年3考,近2年连续考查漂浮状态)
1.[2023合肥包河区二模]如图所示,一个质量为、边长为的实心正方体物块漂浮于水面上,则该正方体物块浸入水中的深度为______,取
第1题图
2.科技制作活动中,小明利用氦气球与探空仪了解空气状况.如图甲所示,质量为的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为.在室外测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示.已知球壳及细绳的总质量为,球内氦气的密度为,室内空气的密度为.求:
第2题图
(1) 探空仪所受的重力.
(2) 探空仪对水平桌面的压强.
(3) 悬浮时氢气球的体积(用题中已知物理量符号表示,计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳的厚度).
3.[2023安徽23题]“浮沉子”最早是由科学家笛卡儿设计的.小华用大塑料瓶(大瓶)和开口小玻璃瓶(小瓶)制作了图1所示的“浮沉子”:装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的瓶盖使其密封,两瓶内均有少量空气.将小瓶视为圆柱形容器,底面积为,忽略其壁厚(即忽略小瓶自身的体积).当小瓶漂浮时,简化的模型如图2所示,小瓶内空气柱的高度为.手握大瓶施加适当的压力,使小瓶下沉并恰好悬浮在图3所示的位置.将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体,的质量为,水的密度为,为已知量,求:
第3题图
(1) 图2中所受浮力的大小;
(2) 图2中排开水的体积;
(3) 图2和图3中小瓶内空气的密度之比.
命题点2 浮力、压强、密度大小的判断
4.[2024滁州二模]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,则气球受到的浮力____(选填“”“”或“”);若水温升高,石块将____(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”).(不考虑水的密度的变化)
第4题图
5.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙、杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球和分别放入溢水杯中.则下列说法错误的是( )
第5题图
A. 小球的质量小于小球的质量
B. 小球受到的浮力等于小球受到的浮力
C. 甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D. 水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强
第2节 物体的浮沉条件及应用
参考答案
思维导图 串考点
①> ②> ③< ④< ⑤= ⑥= ⑦= ⑧=
⑨> ⑩< = < = = 质量 <
> 小 不变
核心考点 精讲练
【例1】(1)8×108 (2)变小 变小 上浮 (3)不变
上浮
【例2】D 针对训练1 旋紧 下沉 【例3】435
【例4】 【解析】盐度计漂浮在液面上,受到的浮力等于自身的重力,自身的重力不变,浮力大小不变;液面在刻度值处时盐度计排开盐水的体积要大于液面在刻度值处时盐度计排开盐水的体积,根据可知,液面在刻度值处时盐水的密度要小一些,即盐度计的刻度值小于,故错误;盐度计在使用时,,,则.与成反比,则盐度计刻度上疏下密,刻度不均匀,故错误;盐水密度变化范围一定时,其排开盐水的体积变化量是一个定值;根据可知,玻璃管的横截面积越大,浸入深度变化量减小,可以标注的刻度值较少,精确度变小,故错误;当向容器内加盐后,盐水的密度变大,盐度计始终漂浮,浮力不变,根据可知,盐度计排开的盐水的体积变小,所以盐度计会上浮一些,故正确.故选.
【例5】0.1 不变 【例6】沉底
针对训练2 【解析】桔子漂浮在水面上,其密度小于水的密度;芒果沉在水底,芒果的密度大于水的密度;所以,桔子的密度小于芒果的密度,故正确;桔子漂浮,桔子受到的浮力等于它受到的重力,故错误;桔子的密度小于芒果的密度,同时,桔子的体积小于芒果的体积,根据密度公式知,桔子的质量小于芒果的质量,根据知,桔子受到的重力小于芒果受到的重力,故错误;由题意可知桔子的体积小于芒果的体积,且桔子漂浮在水面上,芒果沉在水底,所以桔子排开水的体积小于芒果排开水的体积(即),根据可知,桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力,故错误.故选.
针对训练3 D 【解析】同一个密度计放在甲、乙两液体中都漂浮,则密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,所以,故错误;由图知密度计排开液体的体积,由于浮力相等,根据可知:,故乙液体是浓盐水,故错误;由前面分析可知,且原来两烧杯中液体体积相等,由可知,,由可知,;因图中烧杯为柱形容器,且放入密度计之后密度计处于漂浮状态,则此时液体对容器底的压力,又因为同一密度计的重力不变,两液体的重力关系为,则此时两液体对容器底的压力关系为,已知两烧杯的底面积相等,所以由可知,两液体对容器底的压强关系为,故错误;两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,由可知,乙中液体的质量大,由可知,乙中液体的重力大;密度计、烧杯的重力相同,则甲烧杯的总重力小于乙烧杯的总重力,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,故正确.故选.
安徽真题 随堂测
1.8
2.解:(1)由题意可得,探空仪所受的重力:
G=m0g=0.4 kg×10 N/kg=4 N
(2)探空仪对水平桌面的压力大小等于自身重力大小,则探空仪对水平桌面的压强:
p====200 Pa
(3)由题意可得,气球内氦气的质量:m氦=ρ氦V
探空仪和气球及绳子所受的总重力:
G总=m总g=(m0+m1+m氦)g=(m0+m1+ρ氦V)g
气球受到空气浮力:F浮=ρ空gV排=ρ空gV
因为探空仪悬浮在空中F浮=G总,即:ρ空gV=(m0+m1+ρ氦V)g,解得悬浮时氦气球的体积:V=
3.解:(1)图2中A处于漂浮状态,所受浮力F浮=G=mg
(2)根据阿基米德原理,图2中A受到的浮力:
F浮=G排=ρ水gV排
则图2中A排开水的体积:
V排===
(3)忽略小瓶壁厚,图2中小瓶内空气的体积V空气2=Sh
图3中小瓶悬浮,则小瓶内空气的体积等于A排开水的体积
由于A受到的浮力仍等于其重力,大小不变,因此图3中A排开水的体积仍为
故图3中小瓶内空气的体积V空气3=
小瓶内空气的质量不变,根据ρ=可知,图2和图3中小瓶内空气的密度之比:
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4.< 上浮 5.B