第一章第3节 水的浮力同步练习 含解析（综合说理）

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浙教版科学八上第一章第第3节 水的浮力同步练习（综合说理）
1.科学课上，老师给同学们展示了一个有趣的玩具“水母精灵”(如图甲)：只要用力挤压塑料瓶，“水母精灵”就会下沉；松开塑料瓶，它就会上浮；控制挤压的力度，它可以停留在瓶子中间。仔细观察发现，“水母精灵”左右两侧各有一个小孔(如图乙)；“水母”头部被分隔成上下两室，上室封闭有空气，两个小孔就在下室的侧壁，水可通过小孔进出下室。结合下图，请运用所学知识解释“水母精灵”能上下浮沉的原因。

2.在透明的有机玻璃桶内装有部分水，水里悬浮着装置A (上方是充有气体的气球，下面悬挂着一块小铝块，用细线连接)，活塞与桶壁之间无摩擦但密闭。查阅资料：密闭容器中，当液面上方的压强增大时液体内部的压强也将增大。当向下压活塞时，请你陈述A装置的运动状态，并说明理由。
3.小明在拓展课上做了一个"大米跳舞"的实验∶ 将雪碧倒入杯中，再放入几粒大米，大米很快沉到杯底，但一会儿后就向上"弹"，露出液面后，又沉入杯底，接着又上浮，如此反复，最终，大米沉到杯的底部。为什么会出现这样的现象?小明搜集到以下资料∶
资料一∶ 二氧化碳气体的密度小于饮料的密度。
资料二∶从液体中逸出的气体，会在该液体中形成气泡。且气泡容易吸附在固体表面。资料三∶气压越大，二氧化碳气体在水中的溶解度越大。碳酸饮料在生产时，一般采取加压的方法，使大量二氧化碳溶于液体中。
结合上述信息并运用所学知识，对"大米跳舞"的实验现象作出解释。
4.烧杯里盛有6℃的水如图甲所示，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℃。（假设从6℃的温度下降到0℃的过程中，小球的体积始终不变。）请对小球的浮沉情况做出判断并进行必要的解释。
5.将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中，如图所示，鸡蛋沉入水底，鸡蛋重为0.5N然后逐渐向水中加入食盐并使其溶解，请画出在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随加入食盐的质量m变化的图像，并对此作出合理解释。
6.小科是个善于观察的学生，她注意到一个有趣的现象：在无风的、寒冷的冬天，用吸管沿水平方向吹出的肥皂泡是先上升，一段时间后才开始下降（如图）．而这种现象在火热的夏天不明显．请结合所学知识，解释冬天吹肥皂泡时出现这种现象的原因．（不计空气阻力）

7.橡皮泥的密度比水大，它会在水中下沉，你利用什么办法可以使橡皮泥漂浮在水面，并用你所学到的物理知识解释。
8.在《阿基米德原理》一课中，教材里设计了如图所示的实验：在一只很薄的塑料袋中装满水，将袋中的空气全部排出，用细线把带口扎紧。另取一段橡皮筋，测量出它不伸长时的长度L1 ， 再使橡皮筋与细线相连，拿住橡皮筋的上端吊起装满水的塑料袋，测量出橡皮筋伸长后的长度L2、然后将塑料袋浸没于水中测量橡皮筋的长度L3。这三次长度值有怎样的大小关系？请你解释产生这一现象的原因。
9.有人说，水里的冰山融化后，水面会上升，你认为这种说法是否正确？请你用下面给出的图示，并用学过的知识进行正确解释（忽略热胀冷缩对水和冰的影响，已知冰的密度为0.9×103kg/m3），并得出正确结论。

10.如图甲所示设想有一个高为h、上下底面积为S的长方体浸没在密度为ρ的液体中，该长方体上表面在液体中的深度为h1 ， 下表面在液体中的深度为h2 ． 请你从浮力产生的原因证明：F浮＝ρ液gV物。
11.小科看到微信公众号“胜哥课程”群发的科学视频《意念控制物体的沉浮》很好奇，其实这是浮沉子，如图 1 是小科模仿做的浮沉子，一个普通的小瓶，内装适量的水后倒扣（开口朝下）在大塑料瓶的水中，调整浮沉子使其刚能竖直浮出水面，拧紧瓶盖。当用手挤压塑料瓶时， 就可以看到浮沉子下沉（如图 3 所示）；一松手，浮沉子又浮起来了（如图 2 所示）； 如果用力恰当，还能控制它悬浮在液体中的某一位置。聪明的你知道其中的奥秘吗？请你解释用手挤压塑料瓶时浮沉子会下沉的原因。

12.你见过煮汤圆的情景吗？当汤圆刚放入水中时，会沉入锅底。而当汤圆煮熟时，则会浮出水面。请你用所学科学原理解释这一现象。
13.最近，我们认识了一种能直接测量液体密度的仪器，叫密度计。但是有些同学不是很明白，密度计上的刻度为什么是“上小下大”的呢？请你帮他们解释一下。

14.图（甲）所示是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度 v 向右运动。从 t=0 时刻开始汽车提升重物，t1 时刻重物上表面刚好开始露出水面，t2 时刻重物刚好全部离开水面。（忽略水的阻力和滑轮的摩擦）。请画出汽车拉动重物的功率 P 随时间 t 的变化图象，并用科学原理解释：
15.小玲在家帮妈妈煮饺子，发现开始时生盼饺子会沉入锅底，过一会儿饺子就会上浮，最后煮熟的饺子会漂浮在水面上．请你用浮沉条件的知识解释饺子能上浮的原因．
16.根据所学知识小明知道 CO2 的多少会影响光合作用强度，他利用一些材料做了如下实验：
实验步骤一：在某植物的叶片上剪下大小相同的多个叶圆片，抽出叶圆片中的气体（如图甲），排除叶片中原有气体对实验的干扰。
实验步骤二：将叶圆片置于不同浓度的 NaHCO3 溶液中（如图乙），将杯子放在较强的光照下，测量每个杯子中叶圆片从杯底上浮至液面所需的平均时间。
实验现象：在一定浓度范围内，叶圆片从杯底上浮至液面所需的平均时间随 NaHCO3 溶液浓度的增大而变短；但当 NaHCO3 溶液浓度过高时，叶圆片没有上浮。
信息一：NaHCO3 能增加溶液中CO2 的含量；
信息二：叶片释放的部分 O2 存在于细胞间隙和叶圆片边缘；
信息三：细胞过度吸水或失水都会影响正常生理活动。
你结合所学知识和已知信息，对实验现象做出解释。
答案解析部分
一、综合说理题
1. 原理：密闭气体（气体质量一定时）体积越小压强越大，体积越大压强越小物体浮沉条件：浮力大于重力，物体上浮；浮力小于重力，物体下沉；浮力等于重力，物体悬浮；
解释：挤压塑料瓶，瓶内上方空气被压缩，将压强传递给水，水通过小孔被压入“水母精灵”下方的水室中，将上方气室里的空气压缩。这时，水室里进入了一些水，使“水母”的重力增加，当重力大于它受到的浮力时，就下沉。松开手，瓶内上方空气体积增大，压强减小，气室内被压缩的空气把水室内的水压出，此时，“水母”的重力小于它所受的浮力，因此上浮。当挤压力度适当，“水母”重力等于它受到的浮力时，便可悬浮（停留）在水中某一位置
解析：①密闭气体（气体质量一定时）体积越小压强越大，体积越大压强越小；
②物体浮沉条件：浮力大于重力，物体上浮；浮力小于重力，物体下沉；浮力等于重力，物体悬浮，据此分析解答。
2. A装置向下运动，当向下压活塞时，由于水面上方的压强增大，则水的压强增大，会使气球的体积减小，从而使气球排开水的体积变小，根据F浮＝ρ液gV排知，浮力减小，浮力小于重力，A装置下沉，向下运动
解析：向下压活塞时，首先分析水面上方压强的变化，再确定气球外水的压强变化，进而确定气球的体积变化，接下来根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排分析它们受到浮力的变化，最后根据浮沉条件确定装置A的运动状态即可。
装置A向下运动，理由是：当向下压活塞时，由于水面上方的压强增大，则水的压强增大，会使气球的体积减小，从而使气球排开水的体积变小，根据F浮＝ρ液gV排知，浮力减小，浮力小于重力，A装置下沉，向下运动。
3. ①大米因密度大于水（或重力大于浮力）会下沉到杯底。
②雪碧打开后因气压减小而大量气体以气泡形式逸出。
③气泡吸附在大米表面，大米排开液体体积增大，浮力增大。
④大米所受浮力大于重力，大米上浮；
⑤气泡破裂后，大米排开液体体积减小，浮力减小；浮力小于重力，大米下沉。
示例：
大米放入雪碧后，因密度大于水会下沉到杯底。雪碧从瓶中倒出后，由于气压减小，大量二氧化碳气体逸出，在雪碧内形成气泡。气泡会附着在大米表面，使大米排开液体体积增大，浮力增大。浮力大于重力，大米上浮。大米露出液面后，气泡破裂，大米排开液体体积减小，浮力减小，浮力小于重力，大米下沉。如此反复。
解析：①物体密度大于水（或重力大于浮力）会下沉到杯底。
②气压减小，气体的溶解度减小，大量气体以气泡形式逸出。
③根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排可知，物体排开液体体积增大，浮力增大。
④物体所受浮力大于重力，上浮；
⑤气泡破裂后，大米排开液体体积减小，浮力减小；浮力小于重力，大米下沉，据此分析解答。
4. 烧杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好悬浮，则小球的密度与水的密度相等；根据图象可知：4℃的水的密度最大，6℃的水的密度比0℃时水的密度大；当水的温度从6℃降到4℃时，因水热胀冷缩，水的密度增大，大于小球的密度，使小球上浮、最后漂浮；当水的温度从4℃降到0℃时，因水热缩冷胀，水的密度减小，最后小于小球的密度，使物体下沉、悬浮、最后下沉
解析：（1）当物体密度小于液体密度时，物体上浮，最终漂浮；当物体密度等于液体密度时，物体悬浮；当物体密度大于液体密度时，物体下沉，这就是浮沉条件；
（2）首先根据悬浮状态判断小球的密度与6℃时水的密度的大小关系，然后根据乙图判断从6℃降低到0℃时水的密度变化，最后根据浮沉条件判断小球运动状态的改变。
烧杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好悬浮，则小球的密度与水的密度相等；根据图象可知：4℃的水的密度最大，6℃的水的密度比0℃时水的密度大；当水的温度从6℃降到4℃时，因水热胀冷缩，水的密度增大，大于小球的密度，使小球上浮、最后漂浮；当水的温度从4℃降到0℃时，因水热缩冷胀，水的密度减小，最后小于小球的密度，使物体下沉、悬浮、最后下沉。
5.
解析：根据物体的浮沉条件和阿基米德原理判断鸡蛋所受浮力的变化。
开始时，鸡蛋沉入水底时，受到的浮力小于重力；逐渐向水中加入食盐时，盐水的密度变大，由F浮=ρgV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；最终状态是漂浮，此时鸡蛋的浮力和重力相等，以后无论怎样增加食盐，由浮沉条件可知，鸡蛋所受浮力都不会变化。
因此浮力的变化为先增大，直至大于重力0.5N，然后减小，直至最终等于0.5N，如下图所示：

6. 在无风的、寒冷的冬天，肥皂泡被吹出后，由于肥皂泡内气体密度小，所受浮力大于肥皂泡的重力而上升；随后肥皂泡内气体的温度降低，体积变小，受到的浮力减小，浮力小于肥皂泡的重力而下降。
在火热的夏天，肥皂泡被吹出后，由于空气的气温高，密度也小，与肥皂泡内气体密度相比，大的不多，故肥皂泡受到浮力大于肥皂泡的重力不明显，所以肥皂泡先上升再下降的种现象不明显。
解析：（1）气体受热后温度升高，体积膨胀，密度减小；
（2）物体受到的浮力大于重力，物体上浮；浮力等于重力，物体漂浮；浮力小于重力，物体下沉。
（3）分析冬季和夏季时肥皂泡内气体和外界空气温度的差异大小，从而判断浮力和重力的大小关系的变化情况即可。
在无风的、寒冷的冬天，肥皂泡被吹出后，由于肥皂泡内气体密度小，所受浮力大于肥皂泡的重力而上升；随后肥皂泡内气体的温度降低，体积变小，受到的浮力减小，浮力小于肥皂泡的重力而下降。
在火热的夏天，肥皂泡被吹出后，由于空气的气温高，密度也小，与肥皂泡内气体密度相比，大的不多，故肥皂泡受到浮力大于肥皂泡的重力不明显，所以肥皂泡先上升再下降的种现象不明显。
7. 把橡皮泥捏成空心的小船排开水的体积变大，由阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可得小船排开水的体积体积越大，所受的浮力越大，故可以得出采用空心的方法可以增大物体的浮力，使橡皮泥漂浮在水面。
解析：采用空心的方法可以增大物体的浮力。
8. （1） L2>L1 ，理由是： 装水后的塑料袋比装水前质量大，所以橡皮筋会伸长，即L2>L1。
（2） L3=L1 ， 理由是： 因为塑料袋很薄，所以它的质量和体积可忽略不计；把塑料袋装满水，排出全部空气，将塑料袋浸没于水中时，塑料袋受到浮力作用F浮＝ρ水gV排 ， 塑料袋的重力可看作就是水的重力，G水＝ρ水V水g，因为V排=V水 ， 所以F浮＝G水 ， 橡皮筋不受力，橡皮筋会恢复至原长，即L3=L1。

解析：（1）在弹性限度内，橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比，即橡皮筋受到拉力后长度肯定会增大，据此分析L2与L1的大小关系；
（2）当塑料袋完全浸没在水中时，根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排?计算塑料袋受到的浮力，根据G=ρ水gV计算塑料袋的重力，再比较重力和浮力的大小关系，从而确定橡皮筋的伸长长度，对 L3和L1?的大小进行比较。
9. 因冰漂浮在水面上；所以F浮=G冰，
p水gv排=p冰gv冰
v排=p冰v冰/p水，比较v水=v排，
故冰熔化后水面不变
解析：水面是否上升的关键在于水熔化后的体积与冰在水中排开水的体积之间的大小关系。冰在水面漂浮时，浮力等于重力，根据此公式计算出排开水的体积；冰熔化后质量不变，根据密度公式计算出熔化成水的体积，最后进行比较即可。
因冰漂浮在水面上；
所以F浮=G冰；
ρ水gv排=m冰gv冰；
解得：；、
冰熔化成水后质量不变，
即m水=m冰；
那么熔化成水的体积；
因此v水=v排 ，
因此冰熔化后水面不变。
10. 解：如图：上表面所处的深度为h1 ， 则上表面受到的压强为p1＝ρgh1 ， 受到的压力为F1＝P1S＝ρgh1S；
下表面所处的深度h2＝h1+h，则下表面受到的液体压强为p2＝ρg（h1+h），受到的压力为F2＝P2S＝ρg（h1+h）S；
因此液体对正方体产生一个向上的压力和向下的压力不相等，压力差F浮＝△F＝F2﹣F1＝ρg（h1+h）S﹣ρgh1S＝ρghS＝ρ液gV排。
解析：首先根据公式 p＝ρ液gh计算出上表面受到的压强，然后再根据公式?F=pS?计算上表面受到的压力；接下来用同样的方法计算出下表面受到的压力，最后将上下表面的压力相减，通过数学运算即可得到待证明的结论。
?
11. 答案一：刚开始浮沉子静止在水面时处于漂浮状态，浮力=重力；用手挤压时，大瓶上部被封闭的空气体积减小，气压增大，将水压入小瓶中；使小瓶内的空气被压缩，V 排减小，浮力减小；浮力小于重力，浮沉子就下沉。
答案二：刚开始浮沉子静止在水面时处于漂浮状态，浮力=重力；用手挤压时，大瓶上部被封闭的空气体积减小，气压增大，将水压入小瓶中；浮沉子的重力（瓶和瓶中的水总重）增加；重力大于浮力，浮沉子就下沉
解析：根据物体的浮沉条件可知，当浮力等于重力时，物体漂浮；当物体的重力大于浮力时，物体下沉；
（2）当气体的质量和温度不变时，体积越小，它的压强越大。
据此分析即可。
答案一：刚开始浮沉子静止在水面时处于漂浮状态，浮力=重力；用手挤压时，大瓶上部被封闭的空气体积减小，压强增大，将水压入小瓶中；使小瓶内的空气被压缩，V 排减小，浮力减小；浮力小于重力，浮沉子就下沉。答案二：刚开始浮沉子静止在水面时处于漂浮状态，浮力=重力；用手挤压时，大瓶上部被封闭的空气体积减小，压强增大，将水压入小瓶中；浮沉子的重力（瓶和瓶中的水总重）增加；重力大于浮力，浮沉子就下沉。
12. 解：汤圆刚放入水中时，汤圆所受浮力小于重力，所以汤圆沉入水底。煮熟时，汤圆受热膨胀，排开水的体积增大，所受浮力增大， 重力不变，所以浮力大于重力，汤圆上浮。
解析：汤圆的重力和水的密度也是不变的，抓住汤圆的体积变化对浮力的影响结合浮沉条件进行解释即可。
根据阿基米德原理可知，汤圆刚放入水中时，汤圆的体积比较小，汤圆所受浮力小于重力，所以汤圆沉入水底；煮熟时，汤圆受热膨胀，排开水的体积增大，所受浮力增大， 此时浮力大于重力，汤圆就上浮了。
13. 解：密度计是利用漂浮的条件来工作的（即漂浮时F浮=G），由于密度计的重力是一定的，所以密度计在不同液体中漂浮时受到的 F 浮是相等的。
由阿基米德原理可知：F浮=ρ液V排g可得，由于 F浮相等，所以当 ρ 液越大时，V 排越小，密度计在液体中浸入的体积就会越小，即浸入的深度就越小，这样就造成了密度计的刻度是上小下大的。
解析：密度计是用来测量液体密度的测量仪器，根据题中信息可知，液体的密度越大，排开液体的体积越小，从而判断密度计刻度的特点.
密度计是利用漂浮的条件来工作的（即漂浮时F浮=G），由于密度计的重力是一定的，所以密度计在不同液体中漂浮时受到的 F 浮是相等的。
由阿基米德原理可知：F浮=ρ液V排g可得，由于 F浮相等，所以当 ρ 液越大时，V 排越小，密度计在液体中浸入的体积就会越小，即浸入的深度就越小，这样就造成了密度计的刻度是上小下大的。
故答案为：密度计是利用漂浮的条件来工作的（即漂浮时F浮=G），由于密度计的重力是一定的，所以密度计在不同液体中漂浮时受到的 F 浮是相等的。
由阿基米德原理可知：F浮=ρ液V排g可得，由于 F浮相等，所以当 ρ 液越大时，V 排越小，密度计在液体中浸入的体积就会越小，即浸入的深度就越小，这样就造成了密度计的刻度是上小下大的。
14. 解：如图所示：
解析：机械功率是表示机械做功快慢的物理量，;
分析图中机械可以发现，该机械时由定滑轮构成的，所以不会省力；在物体的过程中可以发现，0--t1时间内，物体完全在水中，所以F拉=G-F浮；t1--t2时间内，物体开始脱离水，浮力越来越小，所以拉力越来越大；在t2--t3时间内，物体不受浮力，F拉=G；拉力达到最大；而在这个过程中V始终不变，所以功率是0--t1时间内不变，t1--t2时间内增大，t2--t3时间内达到最大且不变；
故答案为：。
15.开始时，由于饺子所受浮力小于重力，所以下沉；过一会儿，饺子受热膨胀后排开水的体积变大，所受的浮力会变大，当浮力大于自身重力时，饺子就会上浮．
解析：开始时，由于饺子所受浮力小于重力，所以下沉；过一会儿，饺子受热膨胀后排开水的体积变大，所受的浮力会变大，当浮力大于自身重力时，饺子就会上浮．
物体的浮沉条件及其应用：上浮： ，悬浮： ，下沉： ；物体在液体中的浮沉最终是由物体完全浸没时浮力与重力的大小关系决定的，根据浮沉条件判断水饺在水中上浮和下沉的原因．
16. 在较强光照下，叶圆片能利用溶液中的二氧化碳进行光合作用产生氧气,部 分氧气存在于细胞间隙和叶圆片边缘，增大了叶圆片排开液体的体积，使得叶圆片的浮力大于重力，叶圆片上浮,在一定浓度范围内，NaHCO3 溶液浓度越大，溶液中 CO2 的含量越高，叶圆片的光合作用越强|产生的氧气就越多，叶圆片上浮的时间就越短,当 NaHCO3 溶液浓度过高时，叶细胞失水无法进行光合作用，叶圆片没有上浮。
解析： 生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳、水或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用。光合作用通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成富能有机物，同时释放氧的过程。
植物在进行光合作用时会吸收二氧化碳，释放氧气，从而产生浮力，光合作用越快则产生的氧气越多，叶片的浮力也就越大，则叶片上升的速度也就越快，从而可以比较出光合作用的快慢；
故答案为：在较强光照下，叶圆片能利用溶液中的二氧化碳进行光合作用产生氧气,部?分氧气存在于细胞间隙和叶圆片边缘，增大了叶圆片排开液体的体积，使得叶圆片的浮力大于重力，叶圆片上浮,在一定浓度范围内，NaHCO3?溶液浓度越大，溶液中?CO2?的含量越高，叶圆片的光合作用越强 ， 产生的氧气就越多，叶圆片上浮的时间就越短,当?NaHCO3?溶液浓度过高时，叶细胞失水无法进行光合作用，叶圆片没有上浮。
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