第1节 阿基米德原理 物体的浮沉条件.docx

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第1节阿基米德原理物体的浮沉条件

第10章　浮　力

第1节　阿基米德原理　物体的浮沉条件

全国视野分点练

一、选择题

1.（2019菏泽）人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（　　）

A.饺子的重力减小了

B.饺子的重力和浮力都增大了

C.饺子的重力不变，浮力增大

D.饺子的重力和浮力都减小了

2.（2019淮安）长江上，一艘载满货物的轮船在卸完一半货物后，该艘轮船（　　）

A.会浮起一些，所受浮力变小

B.会浮起一些，所受浮力变大

C.会沉下一些，所受浮力变小

D.会始终漂浮，所受浮力不变

3.（2018德阳）体积相同的铝球、铜块和木块，浸在液体中的情况如图所示，比较它们受到的浮力大小正确的是（　　）

第3题图

A.铝球受到的浮力最大

B.木块受到的浮力最大

C.铜块受到的浮力最大

D.它们受到的浮力一样大

4.（2019江西）“远征号”潜水艇在南海执行任务．根据任务的要求，潜水艇需要在不同深度处悬浮，若海水密度保持不变，则下列说法错误的是（　　）

A.潜水艇排开海水的体积相等

B.潜水艇所受的重力大小不相等

C.潜水艇所受的浮力大小相等

D.潜水艇所受的浮力与重力大小相等

5.（2018湖州）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，圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2，则（　　）

第5题图

A.ρ1＞ρ2　F1＞F2

B.ρ1＜ρ2　F1＜F2

C.ρ1＜ρ2　F1＝F2

D.ρ1＞ρ2　F1＝F2

6.（2019山西）网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜．为了验证其真实性，小亮买了一些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验．第一天放入水中的鸡蛋沉入水底（如图甲），取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面（如图乙），看来网传是真的，下列分析正确的是（　　）

第6题图

A.鸡蛋两次所受的浮力一样大

B.甲图中鸡蛋排开水的重力大

C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力

D.放置50天后的鸡蛋密度变大

7.（2018凉山州）将一小木块和一大石块浸没在水中，松手后小木块上浮，大石块下沉，比较刚松手时两者所受的浮力大小（　　）

A.木块受到的浮力较大

B.石块受到的浮力较大

C.两者受到的浮力一样大

D.条件不足无法比较

二、填空及简答题

8.（2019绵阳）我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器，曾创造了下潜7062米的世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录，其体积约为50m3.蛟龙号某次在太平洋某海域下潜到上表面距海面2000m时，进行预定的悬停作业，此时上表面受海水压强是________Pa，蛟龙号受到海水的浮力是______N．（g取10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3）

9.（2019乐山）如图甲所示，一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上，铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面．将铝块缓慢浸入液体，弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示．则铝块浸没时所受的浮力为______N，液体的密度为______kg/m3.（g取10N/kg，ρ铝＝2.7×103kg/m3）

第9题图

三、实验探究题

10.（2019福建）如图所示，“验证阿基米德原理”的实验步骤如下：

第10题图

①用弹簧测力计测出物体所受的重力G（图甲）；

②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测力计的示数F（图乙）；

③测出接水后小桶与水所受的总重力G1（图丙）；

④将小桶中的水倒出，测出小桶所受的重力G2（图丁）；

⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同．

回答下列问题：

（1）物体浸没在水中，受到水的浮力F浮＝________，被排开的水所受的重力G排＝________．（用上述测得量的符号表示）

（2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）：

（a）________________________________________________________________________；

（b）________________________________________________________________________．

（3）物体没有完全浸没在水中，________（选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理．

11.（2019德州）在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中（如图所示），小明先用弹簧测力计测出金属块的重力，然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：

第11题图

实验步骤

B

C

D

E

F

弹簧测力计示数/N

2.2

2.0

1.7

1.7

1.9

（1）分析比较实验步骤A和________，可得出：

浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较A、B、C、D可知：

浮力大小与物体__________________有关；分析实验步骤A、E、F可知：

浮力的大小还与____________有关．

（2）分析实验数据可知，F中液体密度________（选填“大于”、“小于”或“等于”）水的密度．

（3）金属块浸没在水中时受到的浮力大小是______N，金属块密度为________kg/m3.（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

四、计算应用题

12.（2019永州）伟大的中华民族正在走向复兴，人民海军走向深蓝.2019年4月23日，为庆祝中国人民海军成立七十周年，中国完全自主研制的055大型驱逐舰首次在山东青岛公开亮相．该舰是中国第一次排水量超过万吨的主力驱逐舰，舰长183m，宽23m，满载时吃水深度为8m，排水量可达12500t．（g取10N/kg，海水密度取ρ海水＝1.0×103kg/m3）

（1）求055驱逐舰满载时所受的浮力；

（2）若一架总质量为13t的直升机为了执行侦察任务飞离驱逐舰，求055驱逐舰浸在水里的体积减少了多少．

第12题图

综合能力提升练

1.（2019西宁）同一水平面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体，将两个相同的物块分别放入两容器中．当两物块静止时，两容器中液面恰好相平，两物块所处的位置如图所示．则（　　）

第1题图

A.甲容器中液体的密度较大

B.乙容器底部受到液体的压力较大

C.甲容器中物块排开液体的重力较大

D.乙容器对水平面的压强较小

2.（2019考试说明题型示例）如图所示，将苹果和梨放入水中后，苹果漂浮，梨沉底，若苹果的质量、体积及受到的浮力分别为m1、V1和F1，梨的质量、体积及受到的浮力分别为m2、V2和F2，现有以下判断：

第2题图

①若m1>m2，则F1一定小于F2

②若m1＝m2，则F1一定大于F2

③若V1＝V2，则F1一定小于F2

④若V1>V2，则F1一定大于F2

其中正确的是（　　）

A.①③　　B.①④　　C.②③　　D.②④

3.（2019郴州）A、B是两个不溶于水的物块，用一根细线连接在一起，先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中，处于如图甲、乙所示的静止状态．试判断两种情况下，烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为（　　）

第3题图

A.h甲＜h乙B.h甲＞h乙

C.h甲＝h乙D.无法判断

4.（2019达州）将密度为0.9×103kg/m3、体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中（无水溢出），冰块静止时露出水面的体积V露＝________V；当冰块完全熔化后（总质量不变）容器中的水面将________（选填“升高”、“降低”或“不变”）．

5.（2017益阳）如图所示，将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态，它的上表面受到的压力为1.8N，下表面受到的压力为3N，则该物体受到的浮力大小为________N；如将物体再下沉5cm，则它受到的浮力大小为________N.

第5题图

6.如图所示，密度为0.4×103kg/m3，体积为10－3m3的正方体木块（不吸水），用细绳系住，细绳可承受的最大拉力为6N，开始容器内有一定量的水，木块处于漂浮状态，细绳的拉力为0，此时木块受到的浮力________N；当向容器内注水，在细绳断裂前的一瞬间停止注水，此时木块浸入水中的体积为________m3；若绳不可伸缩且长度为0.15m，则当绳断裂瞬间，容器底受到水的压强为________Pa.（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

第6题图

7.（2019自贡）如图所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A，当容器中水的深度为30cm时，物块A体积的

露出水面，此时弹簧恰好处于自然伸长状态（ρ水＝1.0×103kg/m3g取10N/kg），求：

（1）物块A受到的浮力；

（2）物块A的密度；

（3）往容器内缓慢加水，至物块A刚好浸没水中，立即停止加水，此时弹簧对物块A的作用力F.

第7题图

参考答案及解析

第10章　浮力

第1节　阿基米德原理　物体的浮沉条件

全国视野分点练

1.C　【解析】饺子煮熟后，重力不变，但受热膨胀，其体积变大，饺子受到的浮力变大，当浮力大于重力，饺子会上浮．故选C.

2.A　【解析】轮船漂浮在水面上，所受浮力等于重力；卸去一半货物后，轮船总重减小，所受浮力变小，B、D错误；由阿基米德原理可知，浮力减小，排开水的体积减小，轮船会上浮一些，A正确，C错误．故选A.

3.D　【解析】由图可知，铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中，因物体浸没时体积相同的铝球、铜块和木块排开液体的体积相等，由F浮＝G排＝ρ液gV排可知，它们受到的浮力一样大，D正确．故选D.

4.B　【解析】潜水艇在南海中任意深度悬浮时，排开水的体积等于潜水艇的体积，大小不变，A正确；由于海水密度和排开海水的体积都相等，由F浮＝ρ液gV排可知，潜水艇受到的浮力相等，C正确；潜水艇在南海中任意深度悬浮时，处于平衡状态，此时受到的浮力和重力是平衡力，即浮力等于重力，而浮力不变，所以重力也不变，D正确，B错误．故选B.

5.D

6.B　【解析】两次实验所用液体的密度相同，鸡蛋的体积相同，第一次鸡蛋沉入水底，V排1＝V物，第二次鸡蛋漂浮，V排2＜V物，由F浮＝ρ液gV排知，第二次鸡蛋所受浮力小于第一次，A错误；根据阿基米德原理F浮＝G排可知，甲图中鸡蛋所受浮力大于乙图中鸡蛋所受浮力，故甲图中鸡蛋排开水的重力大，B正确；乙图中鸡蛋漂浮，其处于平衡状态，根据二力平衡可得，鸡蛋所受重力等于浮力，C错误；甲图中鸡蛋沉入水底，说明此时鸡蛋的密度大于水的密度；放置50天后，鸡蛋漂浮在水面上，说明此时鸡蛋的密度小于水的密度，所以放置50天后的鸡蛋密度变小，D错误．故选B.

7.B

8.2.06×107　5.15×105　【解析】在2000m的深度时，潜水器上表面受到的海水压强p＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×2000m＝2.06×107Pa；蛟龙号受到海水的浮力F浮＝ρ海水gV＝1.03×103kg/m3×10N/kg×50m3＝5.15×105N.

9.1.2　1.2×103　【解析】铝块所受的重力G＝mg＝270×10－3kg×10N/kg＝2.7N，由图乙可知，当深度h＝10cm后，弹簧测力计的示数不变，即铝块浸没，此时所受的浮力F浮＝G－F＝2.7N－1.5N＝1.2N；ρ铝＝2.7×103kg/m3＝2.7g/cm3，浸没时，铝块排开液体的体积等于物体的体积，即V排＝V＝

＝

＝100cm3＝10－4m3，液体的密度ρ液＝

＝

＝1.2×103kg/m3.

10.

（1）G－F　G1－G2　

（2）（a）测量时弹簧测力计未保持静止　（b）小桶中的水未倒净或排开的水未全部流入小桶　（3）能　【解析】

（1）图甲所测为物体的重力G，将物体浸没在水中如图乙所示，弹簧测力计示数为F，物体受到的浮力等于自身重力减去弹簧测力计的示数，图丙所测为排开水的重力与小桶的重力之和，图丁测的是小桶的重力，因此被排开的水受到的重力等于两次测得的重力之差；

（2）本实验产生误差的原因：

（a）测量时弹簧测力计未保持静止；（b）小桶中的水未倒净或排开的水未全部流入小桶；（3）阿基米德原理F浮＝ρ液gV排，V排指的是排开水的体积，因此该原理也可以测没有完全浸没在水中的物体．

11.

（1）D、E　浸在液体中的体积（或排开液体的体积）　液体的密度　

（2）小于　（3）1　2.7×103

【解析】

（1）要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关：

需要控制液体密度相同、排开液体的体积相同，改变深度，图中A、D、E符合要求；根据控制变量法知，A、B、C、D图中，液体密度相同、排开液体的体积不同，再根据数据记录表格，得出浮力大小与浸在液体中的体积（或排开液体的体积）有关；比较A、E、F图，排开液体的体积相同，液体密度不同，再根据记录数据表格弹簧测力计示数不同，可知浮力大小还与液体的密度有关；

（2）图E中F浮＝2.7N－1.7N＝1N，图F中F浮＝2.7N－1.9N＝0.8N，图F中金属块所受浮力小于图E中金属块所受浮力，因为排开液体的体积相同，所以图F液体的密度小于水的密度；（3）根据A、D两图中弹簧测力计的示数可知，金属块浸没在水中时受到的浮力大小为F浮＝2.7N－1.7N＝1.0N，根据公式F浮＝ρ液gV排得，V排＝

＝

＝1×10－4m3，由于金属块全部浸入水中，所以金属块的体积V＝V排＝1×10－4m3，所以金属块的密度ρ＝

＝

＝

＝

＝2.7×103kg/m3.

12.解：

（1）驱逐舰满载时所受的浮力：

F浮＝G舰＝m排g＝12500×103kg×10N/kg＝1.25×108N

（2）直升飞机飞离驱逐舰，055驱逐舰所受的浮力减少了：

F浮′＝G机＝m机g＝13×103kg×10N/kg＝1.3×105N

由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可知

055驱逐舰浸在水中的体积减小了：

V排＝

＝

＝13m3

综合能力提升练

1.B　【解析】由图知，物块在甲容器中悬浮，ρ甲＝ρ物；物块在乙容器中漂浮，ρ乙>ρ物；所以两容器中的液体的密度：

ρ甲<ρ乙，A错误；由于两容器液面等高，根据p＝ρgh，可知两种液体对容器底压强：

p甲

可得，F甲

＝

可得，p甲

2.C　【解析】由图可知：

苹果漂浮在水面上，则它受到的浮力等于重力，即F1＝m1g，梨子沉底，则浮力小于重力，即F2＜m2g.若m1＞m2，则F1＞F2，①错误；若m1＝m2，则F1＞F2，②正确；若V1＝V2，由图可知：

苹果排开水的体积小于V1，梨子排开水的体积等于V2，根据阿基米德原理得F1

3.C　【解析】将A、B看成一个整体，在甲、乙中均漂浮，受到的浮力均等于重力，所以浮力相等，排开水的体积相等，所以h甲＝h乙，C正确．故选C.

4.0.1　不变　【解析】冰浮在水面上，则冰所受的浮力F浮＝G冰，即ρ水gV排＝ρ冰gV，则冰块排开水的体积V排＝

，冰块静止时露出水面的体积V露＝V冰－V排＝V－

＝（1－

）V＝（1－

）V＝0.1V；冰漂浮于水面上，所以F浮＝ρ水gV排＝G冰①；又因为冰熔化成水后，其质量不变，重力不变，所以G水＝ρ水gV水＝G冰②；由①②可得：

ρ水gV排＝ρ水gV水，所以V排＝V水，即：

冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积，所以冰完全熔化后水位不变．

5.1.2　1.2　【解析】F浮＝F下－F上＝3N－1.8N＝1.2N；由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排可知，当将物体再下沉5cm时，ρ液和V排都没有变化，故浮力仍然没有变化，即为1.2N.

6.4　1×10－3　2.5×103　【解析】根据ρ＝

可得，木块的质量m＝ρV＝0.4×103kg/m3×10－3m3＝0.4kg，木块处于漂浮状态，且细线拉力为0，则其浮力等于重力，所以此时木块受到的浮力：

F浮＝G木＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N；细绳拉力最大时，F浮′＝ρ水gV排′＝G木＋F绳＝4N＋6N＝10N，此时木块浸入水中的体积：

V排′＝

＝

＝1×10－3m3；由于V排′＝V，说明木块刚好浸没时细绳的拉力达到最大值，正方体木块体积为1×10－3m3，则正方体木块的边长为0.1m，木块浸入水中的深度：

h浸＝0.1m，绳子断开瞬间，容器中水的深度：

h＝L绳＋h浸＝0.15m＋0.1m＝0.25m；此时容器底部受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m＝2.5×103Pa.

7.解：

（1）物块A体积为V＝（0.1m）3＝10－3m3

根据题意可得，物块A排开水的体积为V排＝V－V露＝V－

V＝

V＝

×10－3m3＝4×10－4m3

物块A受到的浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10－4m3＝4N

（2）由于弹簧处于自然伸长的状态，此时物块重力等于浮力，故GA＝F浮＝4N，mA＝

＝

＝0.4kg，所以密度ρ＝

＝

＝0.4×103kg/m3

（3）水浸没时物块A受到的浮力为F浮′＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10－3m3＝10N

由于GA＝4N，所以弹簧对物块A的作用力F＝F浮′－GA＝10N－4N＝6N