9．3 物体的浮沉
第1课时 物体的浮沉条件
知识点1 物体的浮沉条件
1．(广西河池凤山县期末)将完全相同的三个小球同时放入三种不同的液体中，它们静止时的情况如图A、B、C所示。由此可知，小球在三种液体中受浮力FA、FB、FC的大小关系是( D )
A．FA＞FB＞FC
B．FC＞FA＞FB
C．FB＞FC＞FA
D．FA＝FB＝FC
2．把体积为2×10-3 m3、重为12 N的物块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为(g取10 N/kg)( B )
A．漂浮，F浮＝20 N
B．漂浮，F浮＝12 N
C．沉底，F浮＝20 N
D．沉底，F浮＝12 N
3．新旧两枚鸡蛋放入水中的状态如图所示。两枚鸡蛋的体积分别是VA、VB，质量分别是mA、mB，两枚鸡蛋受到的浮力分别为FA＝__mAg__，FB＝__ρgVB__。(已知水的密度为ρ)
知识点2 物体的浮沉与密度的关系
4．(广西贵港覃塘区期中)如图所示，四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D(D与容器底有压力)，分别静止在不同深度的水里。以下说法正确的是( B )
A．A球所受浮力最大
B．D球密度最大
C．C球密度最大
D．A球、B球密度一样大
5．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 )
A．4∶5 B．4∶1 C．1∶4 D．1∶1
6．一枚重为G的鸡蛋恰好悬浮在水中，如图甲所示。如果向水中均匀缓慢地加盐或酒精，鸡蛋所受浮力就会发生相应的变化，根据图乙中鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可以判断，向水中加入的是__盐__，理由是__加盐后液体密度变大，鸡蛋在未露出液面之前浮力变大，露出液面后最终漂浮，浮力不变__。
7．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( C )
A．先下沉然后上浮
B．浮力变小，一直下沉
C．先上浮然后下沉
D．浮力变大，一直上浮
8．圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中，均处于漂浮状态，如图所示。圆柱体在两种液体中所受浮力依次是F1和F2，则( D )
A．ρ1＞ρ2 F1＞F2
B．ρ1＜ρ2 F1＜F2
C．ρ1＜ρ2 F1＝F2
D．ρ1＞ρ2 F1＝F2
由图可知，圆柱体在两种液体中都处于漂浮状态，由于圆柱体漂浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以，圆柱体在两液体中所受浮力相等，都等于圆柱体的重力，故A、B错误；由于圆柱体在两液体中所受浮力F1＝F2，由图可知，V排甲＜V排乙，根据F浮＝ρ液gV排得ρ液＝可知，ρ1＞ρ2，故C错误，D正确。
9．用弹簧测力计在空气中称一实心正方体的重力，测力计的示数为5 N。把物体一半体积浸入在水中时，测力计的示数如图所示，此时物体所受浮力为__3__ N。当把物体从弹簧测力计上取下，放入水中静止时，物体所处的状态是__漂浮__(选填“漂浮”“悬浮”或“下沉”)。
物体一半体积浸入水中时，物体受到的浮力为F浮＝G－F＝5 N－2 N＝3 N，物体全部浸没在水中时受到的浮力为F浮′＝2F浮＝2×3 N＝6 N。F浮′＞G，所以当把物体从弹簧测力计上取下，放入水中静止时，物体漂浮。
10．将一物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中，A静止后，有72 g的水溢出；再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，A静止后，有64 g的酒精溢出，则A在水中静止时受到的浮力为__0.72__ N，A的体积是__80__ cm3。(酒精的密度是0.8×103 kg/m3，g取10 N/kg)
假如物块在水和酒精中都全部浸没，则V排水＝＝＝72 cm3，V排酒＝＝＝80 cm3，V排水＜V排酒精，可知物块在水中漂浮，在酒精中下沉。A在水中静止时受到的浮力为F水浮＝G排水＝m排水g＝0.072 kg×10 N/kg＝0.72 N。物块A的体积等于其排开酒精的体积，为80 cm3。
11．(物理观念)小明在研究物体的浮沉条件时，发现铁块放入水中下沉，塑料块浸没在水中后上浮。为进一步探究物体的浮沉条件，他找来了下列器材：弹簧测力计、一杯水、细线、铁块A、塑料块B和塑料块C(B 与A体积相同，C与A质量相同)。
(1)他按图甲和乙进行了实验，测出铁块受到的浮力大小为__F1－F2__，并与重力比较，由此得出了物体下沉的条件。
(2)实验时，他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度，某一时刻测力计的示数会突然变小，示数变小的原因是__铁块接触到容器底部__。
(3)为探究物体上浮的条件，他选择了合适的塑料块，利用现有器材在题中(1)实验的基础上，增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是__B__(选填“B”或“C”)。
②增加的步骤是__测出塑料块B的重力G__。(用字母表示测得的物理量)
③当满足__F1－F2＞G__条件时，物体上浮。(用测得的物理量表示)
第2课时 浮沉条件在技术上的应用
知识点1 潜艇
1．(辽宁丹东期末)如图所示是潜艇的示意图。当潜艇漂浮在水面上时，受到的浮力__等于__(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。要想使潜艇下潜，应该对水舱__注水__(选填“排水”或“注水”)。当它浸没水中并一直下潜的过程中，所受的浮力__不变__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点2 飞艇
2．(广西贵港覃塘区期中)如图所示是由我国航空工业特飞所自主研制的AS700“祥云”民用载人飞艇，该飞艇最大可载乘客9人，艇体的气囊内充以密度比空气小的氢气(上升时飞艇外形不变)。下列说法正确的是( A )
A．飞艇上升过程中，受到的浮力等于它排开空气所受的重力
B．飞艇是通过改变排开空气所受的重力实现上升和下降的
C．飞艇上升过程中，大气对飞艇的压强逐渐变大
D．飞艇悬浮时，受到的浮力大于其所受的重力
知识点3 浮筒
3．人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是：把几个浮筒灌满水并沉到水底，潜水员用钢缆绳把它们拴在沉船两侧，接着开动打捞船上的压气机，把空气压进浮筒中，这些浮筒就会带着沉船一起浮到水面。下列判断中，正确的是( D )
A．浮筒浸没后，随着深度增加，所受的浮力增大
B．浮筒在水底只受到浮力的作用
C．将空气压进浮筒，是为了增大浮力
D．浮筒在水下充满空气时，浮力大于重力
知识点4 轮船、密度计
4．(广西贵港三模)在铅笔的下端粘上一块橡皮泥制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( D )
A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙
C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙
5．(广西南宁模拟)2023年11月4日，中国国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”正式命名交付，魔都号满载总吨位为13.62万吨，则满载时受到的浮力为__1.362×109__N，当邮轮从内河驶入大海后，邮轮相对于水面将__上浮一些__(选填“上浮一些”“下沉一些”或“不变”)。(g取10 N/kg)
该邮轮在海面上满载航行时受到的浮力是F浮＝G排＝m排G＝13.62×107 kg×10 N/kg＝1.362×109 N；当邮轮从内河驶入大海后，都是处于漂浮状态，邮轮受到的浮力F浮＝G，因为邮轮受到的重力不变，所以邮轮受到的浮力不变；由于ρ海水＞ρ河水，根据F浮＝ρ液V排g可知，邮轮排开海水的体积小于排开河水的体积，所以，邮轮相对水面位置会上浮一些。
6．(广西贵港覃塘区期中)在校园科技活动中，小明利用家里的吸管和细铜丝自制一支密度计，将密度计放入水中，在密度计上标出水面的位置A，再将密度计放入酱油中，密度计仍可漂浮，在密度计上标出液面的位置B(未画出)。将密度计看成一个圆柱体，下列说法正确的是(ρ水＜ρ酱油)( D )
A．该密度计在水中静止时，所受的浮力小于自身的重力
B．该密度计在水中所受的浮力大于在酱油中所受的浮力
C．B标记应在A的上方
D．为了使自制的密度计更精确，应选更细的吸管制作
7．如图所示，热气球在上升前，要先对气囊充入足够多的空气使其鼓起来，然后再用燃烧器对气囊内的空气加热一段时间后，当气囊外壳、吊篮及其人员或物品和加热器以及球内空气等总重小于气球所受的浮力就可以实现升空。已知周围空气密度为1.3 kg/m3，不计空气阻力。(g取10 N/kg)
(1)燃烧器工作时，气囊内空气受热膨胀，球内气体密度__变小__，从而导致气球总质量__变小__(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若在气囊内充完空气后，气球的总体积为2 000 m3，求该气球所受到的浮力大小。
(3)通过加热后，可使气囊内气体密度降至1.0 kg/m3，气球的总体积为2 000 m3不变，若气囊外壳、吊篮以及加热器的总质量是460 kg，要保证气球能匀速上升，求气球可承载的人和货物的最大重力。
(1)燃烧器工作时，气囊内空气受热膨胀，球内气体密度会变小，气囊的体积几乎不变，由m＝ρV可知，气球总质量变小。
(2)气球的总体积为2000 m3，由阿基米德原理F浮＝ρVg可得：F浮＝ρ空V排g＝1.3 kg/m3×2 000 m3×10 N/kg＝26 000 N；
(3)由题可知，要保证气球能匀速上升，则有F浮′＝G总＝G气＋G壳＋G载，
即G载＝F浮′－G气－G壳＝ρ空Vg－ρ气V气g－mg
＝1.3 kg/m3×2 000 m3×10 N/kg－1 kg/m3×2 000 m3×10 N/kg－460 kg×10 N/kg＝1 400 N。
8．(物理思维)(陕西西安校级期末)在利用如图所示的“浮筒打捞法”打捞沉船时，常先将空心金属筒灌满水沉到水底，由潜水员下水，用钢缆把浮筒与沉船拴住，再启动压气机，把空气压进浮筒中排出水，这些浮筒就会带着沉船一起浮到水面上。某次打捞作业中，已知沉船质量为2 000 t，静止在水下1 500 m深度处(无淤泥)，相关部门派出满载排水量为5 000 t的打捞船进行打捞，经过现场勘探后得知沉船排开水的体积为1 500 m3。若打捞时所用钢制浮筒，每个浮筒体积为200 m3，浮筒充气排水后空浮筒的质量为30 t。(海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10 N/kg)
(1)海水对沉船产生的压强是多少？(不计沉船的高度)
(2)打捞船满载时受到的浮力是多少？
(3)要成功打捞沉船，至少需要几个浮筒。
(1)海水对沉船产生的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×1 500 m＝1.5×107 Pa；
(2)根据阿基米德原理可得，打捞船满载时受到的浮力
F浮＝G排＝m排g＝5 000×103 kg×10 N/kg＝5×107 N；
(3)沉船受到的重力
G沉船＝m沉船g＝2 000×103 kg×10 N/kg＝2×107 N，
沉船受到的浮力
F浮沉船＝G排沉船＝ρ水gV排沉船＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×1 500 m3＝1.5×107 N；
则打捞沉船需要的拉力F拉总＝G沉船－F浮沉船＝2×107 N－1.5×107 N＝5×106 N，
浮筒充气排水后所受的重力G浮筒＝m浮筒g＝30×103 kg×10 N/kg＝3×105 N，
浮筒沉入水底受到的浮力F浮浮筒＝G排浮筒＝ρ水V排浮筒g＝ρ水V浮筒g＝1.0×103kg/m3×200 m3×10 N/kg＝2×106 N，
每个浮筒能提供的向上的拉力F拉＝F浮浮筒－G浮筒＝2×106 N－3×105 N＝1.7×106 N，
需要浮筒个数n＝＝≈2.9，则最少需要3个浮筒才能把沉船打捞起来。9．3 物体的浮沉
第1课时 物体的浮沉条件
知识点1 物体的浮沉条件
1．(广西河池凤山县期末)将完全相同的三个小球同时放入三种不同的液体中，它们静止时的情况如图A、B、C所示。由此可知，小球在三种液体中受浮力FA、FB、FC的大小关系是( )
A．FA＞FB＞FC
B．FC＞FA＞FB
C．FB＞FC＞FA
D．FA＝FB＝FC
2．把体积为2×10-3 m3、重为12 N的物块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为(g取10 N/kg)( )
A．漂浮，F浮＝20 N
B．漂浮，F浮＝12 N
C．沉底，F浮＝20 N
D．沉底，F浮＝12 N
3．新旧两枚鸡蛋放入水中的状态如图所示。两枚鸡蛋的体积分别是VA、VB，质量分别是mA、mB，两枚鸡蛋受到的浮力分别为FA＝__ __，FB＝__ __。(已知水的密度为ρ)
知识点2 物体的浮沉与密度的关系
4．(广西贵港覃塘区期中)如图所示，四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D(D与容器底有压力)，分别静止在不同深度的水里。以下说法正确的是( )
A．A球所受浮力最大
B．D球密度最大
C．C球密度最大
D．A球、B球密度一样大
5．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
6．一枚重为G的鸡蛋恰好悬浮在水中，如图甲所示。如果向水中均匀缓慢地加盐或酒精，鸡蛋所受浮力就会发生相应的变化，根据图乙中鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可以判断，向水中加入的是__ __，理由是__ __。
7．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．先下沉然后上浮
B．浮力变小，一直下沉
C．先上浮然后下沉
D．浮力变大，一直上浮
8．圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中，均处于漂浮状态，如图所示。圆柱体在两种液体中所受浮力依次是F1和F2，则( )
A．ρ1＞ρ2 F1＞F2
B．ρ1＜ρ2 F1＜F2
C．ρ1＜ρ2 F1＝F2
D．ρ1＞ρ2 F1＝F2
9．用弹簧测力计在空气中称一实心正方体的重力，测力计的示数为5 N。把物体一半体积浸入在水中时，测力计的示数如图所示，此时物体所受浮力为__ __ N。当把物体从弹簧测力计上取下，放入水中静止时，物体所处的状态是__ __(选填“漂浮”“悬浮”或“下沉”)。
10．将一物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中，A静止后，有72 g的水溢出；再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，A静止后，有64 g的酒精溢出，则A在水中静止时受到的浮力为__ __ N，A的体积是__ __ cm3。(酒精的密度是0.8×103 kg/m3，g取10 N/kg)
11．(物理观念)小明在研究物体的浮沉条件时，发现铁块放入水中下沉，塑料块浸没在水中后上浮。为进一步探究物体的浮沉条件，他找来了下列器材：弹簧测力计、一杯水、细线、铁块A、塑料块B和塑料块C(B 与A体积相同，C与A质量相同)。
(1)他按图甲和乙进行了实验，测出铁块受到的浮力大小为__ __，并与重力比较，由此得出了物体下沉的条件。
(2)实验时，他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度，某一时刻测力计的示数会突然变小，示数变小的原因是__ __。
(3)为探究物体上浮的条件，他选择了合适的塑料块，利用现有器材在题中(1)实验的基础上，增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是__ __(选填“B”或“C”)。
②增加的步骤是__ __。(用字母表示测得的物理量)
③当满足__ __条件时，物体上浮。(用测得的物理量表示)
第2课时 浮沉条件在技术上的应用
知识点1 潜艇
1．(辽宁丹东期末)如图所示是潜艇的示意图。当潜艇漂浮在水面上时，受到的浮力__ __(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。要想使潜艇下潜，应该对水舱__ __(选填“排水”或“注水”)。当它浸没水中并一直下潜的过程中，所受的浮力__ __(选填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点2 飞艇
2．(广西贵港覃塘区期中)如图所示是由我国航空工业特飞所自主研制的AS700“祥云”民用载人飞艇，该飞艇最大可载乘客9人，艇体的气囊内充以密度比空气小的氢气(上升时飞艇外形不变)。下列说法正确的是( )
A．飞艇上升过程中，受到的浮力等于它排开空气所受的重力
B．飞艇是通过改变排开空气所受的重力实现上升和下降的
C．飞艇上升过程中，大气对飞艇的压强逐渐变大
D．飞艇悬浮时，受到的浮力大于其所受的重力
知识点3 浮筒
3．人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是：把几个浮筒灌满水并沉到水底，潜水员用钢缆绳把它们拴在沉船两侧，接着开动打捞船上的压气机，把空气压进浮筒中，这些浮筒就会带着沉船一起浮到水面。下列判断中，正确的是( )
A．浮筒浸没后，随着深度增加，所受的浮力增大
B．浮筒在水底只受到浮力的作用
C．将空气压进浮筒，是为了增大浮力
D．浮筒在水下充满空气时，浮力大于重力
知识点4 轮船、密度计
4．(广西贵港三模)在铅笔的下端粘上一块橡皮泥制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则( )
A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙
C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙
5．(广西南宁模拟)2023年11月4日，中国国产首艘大型邮轮“爱达·魔都号”正式命名交付，魔都号满载总吨位为13.62万吨，则满载时受到的浮力为__ __N，当邮轮从内河驶入大海后，邮轮相对于水面将__ __(选填“上浮一些”“下沉一些”或“不变”)。(g取10 N/kg)
6．(广西贵港覃塘区期中)在校园科技活动中，小明利用家里的吸管和细铜丝自制一支密度计，将密度计放入水中，在密度计上标出水面的位置A，再将密度计放入酱油中，密度计仍可漂浮，在密度计上标出液面的位置B(未画出)。将密度计看成一个圆柱体，下列说法正确的是(ρ水＜ρ酱油)( )
A．该密度计在水中静止时，所受的浮力小于自身的重力
B．该密度计在水中所受的浮力大于在酱油中所受的浮力
C．B标记应在A的上方
D．为了使自制的密度计更精确，应选更细的吸管制作
7．如图所示，热气球在上升前，要先对气囊充入足够多的空气使其鼓起来，然后再用燃烧器对气囊内的空气加热一段时间后，当气囊外壳、吊篮及其人员或物品和加热器以及球内空气等总重小于气球所受的浮力就可以实现升空。已知周围空气密度为1.3 kg/m3，不计空气阻力。(g取10 N/kg)
(1)燃烧器工作时，气囊内空气受热膨胀，球内气体密度__ __，从而导致气球总质量__ __(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若在气囊内充完空气后，气球的总体积为2 000 m3，求该气球所受到的浮力大小。
(3)通过加热后，可使气囊内气体密度降至1.0 kg/m3，气球的总体积为2 000 m3不变，若气囊外壳、吊篮以及加热器的总质量是460 kg，要保证气球能匀速上升，求气球可承载的人和货物的最大重力。
8．(物理思维)(陕西西安校级期末)在利用如图所示的“浮筒打捞法”打捞沉船时，常先将空心金属筒灌满水沉到水底，由潜水员下水，用钢缆把浮筒与沉船拴住，再启动压气机，把空气压进浮筒中排出水，这些浮筒就会带着沉船一起浮到水面上。某次打捞作业中，已知沉船质量为2 000 t，静止在水下1 500 m深度处(无淤泥)，相关部门派出满载排水量为5 000 t的打捞船进行打捞，经过现场勘探后得知沉船排开水的体积为1 500 m3。若打捞时所用钢制浮筒，每个浮筒体积为200 m3，浮筒充气排水后空浮筒的质量为30 t。(海水的密度为1.0×103kg/m3，g取10 N/kg)
(1)海水对沉船产生的压强是多少？(不计沉船的高度)
(2)打捞船满载时受到的浮力是多少？
(3)要成功打捞沉船，至少需要几个浮筒。
