初中物理自主招生讲义35物体的浮沉条件及其应用、浮力的应用（含详解）.doc

初中物理自主招生讲义35物体的浮沉条件及其应用、浮力的应用一．物体的浮沉条件及其应用（共58小题）【知识点的认识】物体在液体中的浮沉条件上浮：F浮＞G 悬浮：F浮＝G 漂浮：F浮＝G下沉：F浮＜G 沉底：F浮+N＝G理解：研究物体的浮沉时，物体应浸没于液体中（V排＝V物），然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系如果被研究的物体的平均密度可以知道，则物体的浮沉条件可变成以下形式：①ρ物＜ρ液，上浮 ②ρ物＝ρ液，悬浮 ③ρ物＞ρ液，下沉浮沉条件的应用潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的；热气球是通过改变空气的密度来实现浮沉的；密度计的工作原理是物体的漂浮条件，其刻度特点是上小下大，上疏下密；用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件此外，轮船、气球、飞艇等都是利用了沉浮条件的原理而设计的命题方向】主要以选择题、计算题的形式考查：物理的浮沉，如何控制物体的浮沉，怎样运用物体的浮沉原理解释问题等例1：质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球，分别静止在水中的不同深度处，如图所示，则这4个小球在水中所受浮力最小的是（　　）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁分析；由图知，甲、乙球为漂浮，丙球为悬浮，丁球沉入容器底部，根据浮沉条件得出球受到的浮力与重力的关系，而4个小球的质量相同、重力相同，可得4个小球受到的浮力大小关系。

解：由图知，甲、乙球为漂浮，丙球为悬浮，丁球沉入容器底部，∵漂浮和悬浮时，F浮＝G＝mg，4个小球的质量相同∴甲、乙、丙球受到的浮力：F浮甲＝F浮乙＝F浮丙＝G，丁球沉入容器底部时，F浮丁＜G，∴F浮甲＝F浮乙＝F浮丙＞F浮丁，则丁球的浮力最小点评：本题考查了重力的公式、物体的浮沉条件，利用好漂浮和悬浮条件是本题的关键例2：一艘远洋轮船装上货物后，发现船身下沉了一些，则它受到的浮力 　变大　（填“变大”、“变小”“不变”）当船由内河驶入大海后，船受到的浮力 　不变　（填“变大”、“变小”“不变”），船身相对于水面将 　上浮　（填“上浮”、“下沉”“不变”）分析：货轮在装上货物后，船身下沉，说明排开水的体积变大，根据阿基米德原理分析船受到浮力的变化情况；当船由长江驶入大海后，都是漂浮，根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况，再根据阿基米德原理判断排开水的体积的变化，从而得出船是上浮还是下沉解：由题知，货轮在装上货物后，船身下沉，排开水的体积V排变大，∵F浮＝ρ水V排g，∴船受到水的浮力变大；当船由内河驶入大海后，都是漂浮，船受到的浮力：F浮＝G，∵船受到的重力不变，∴船受到的浮力不变；∵F浮＝ρ液V排g，ρ河水＜ρ海水，∴排开河水的体积大于排开海水的体积，船将上浮一些。

故答案为：变大，不变，上浮点评：本题关键有二，一是漂浮条件的使用，二是利用阿基米德原理时要同时考虑影响浮力的两个因素（液体的密度和排开液体的体积）解题方法点拨】判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较F浮与G或比较ρ液与ρ物1．如图所示，三个完全相同的烧杯，分别装有体积相同的甲、乙、丙三种液体，将烧杯放在同一个水槽中静止时，下列说法正确的是（　　）A．三个烧杯所受浮力相等 B．乙液体的密度最大 C．水对丙液体所在烧杯下表面的压力最大 D．甲液体对烧杯底部压强最大答案与解析：A、由图可知：V甲排＜V丙排＜V乙排；由F浮＝ρgV排可知：烧杯所受的浮力：F乙＞F丙＞F甲，故A错误；B、由图可知，三个烧杯都漂浮在水面上，根据F浮＝G物可知：烧杯与液体的总重力：G乙＞G丙＞G甲，由于烧杯相同，所以三种液体的重力关系：G乙液＞G丙液＞G甲液，由G＝mg可知，液体的质量关系：m乙液＞m丙液＞m甲液，由于三种液体的体积相同，由ρ＝可得，ρ乙液＞ρ丙液＞ρ甲液，故B正确；C、浮力等于液体对浸在其中的物体向上、向下的压力差，由于烧杯上表面没有受到水向下的压力，所以水对烧杯下表面的压力等于浮力，所以乙烧杯所受浮力最大，水对乙液体所在烧杯下表面的压力最大，故C错误；D、由B可得G乙液＞G丙液＞G甲液，对烧杯的压力F乙最大，烧杯的底面积S相等，由p＝可得乙液体对烧杯底部压强最大，故D错误。

故选：B2．如图，某装有水的容器中漂浮着一块冰，在水的表面上又覆盖着一层油已知水面高度h1，油面高度为h2，则当冰熔化之后（　　）A．水面高度h1升高，油面高度h2升高 B．水面高度h1升高，油面高度h2降低 C．水面高度h1降低，油面高度h2升高 D．水面高度h1降低，油面高度h2降低答案与解析：冰熔化前，有：m冰＝ρ油V排油+ρ水V排水，熔化后，有m冰＝ρ水V冰化水，可见：V冰化水＜V排油+V排水，故，液面总高度h2下降又因为V冰化水＞V排水，故水面高度h1上升故选：B3．如图所示，装有少量细沙的长直平底玻璃管漂浮于水面，玻璃管的底面积为5×10﹣4m2，浸入水中的长度是0.1m当向水中撒入一些食盐并搅拌均匀后，玻璃管向上浮起0.01m，则此食盐水的密度为（　　）（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）A．1.1×103kg/m3 B．1.2×103kg/m3 C．1.3×103kg/m3 D．1.4×103kg/m3答案与解析：排开水的体积为：V排＝sh浸＝5×10﹣4m2×0.1m＝5×10﹣5m3，玻璃管和细沙受到的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣5m3＝0.5N，因为玻璃管漂浮，则玻璃管和细沙总重为：G＝F浮＝0.5N，撒入食盐后，玻璃管向上浮起0.01m，则排开水的体积为：V排′＝Sh′＝5×10﹣4m2×（0.1m﹣0.01m）＝4.5×10﹣5m3，加盐后玻璃管上浮一些，仍漂浮，F浮′＝G＝0.5N，即：ρ盐水gV排′＝G＝0.5N，则ρ盐水＝＝＝1.1×103kg/m3。

故选：A4．如图，将一铁块甲（密度为7.8×103kg/m3）放在一长方体木块上，共同放入水中，木块正好完全浸没在水中，再将铁块拿走，在木块下面系一个铅合金块乙（密度为6.0×103kg/m3），木块完全浸没在水中，问铁块甲和铅合金块乙质量比为（　　）A．1：1 B．39：30 C．30：39 D．5：6答案与解析：方法一：甲与木块这个整体漂浮在水面上，受到的浮力等于甲和木块的重力的和：G甲+G木＝F浮甲，即ρ铁gV甲+G木＝ρ水gV木﹣﹣①；乙与木块整体在水中是悬浮的，受到的浮力等于乙和木块的重力的和：G乙+G木＝F浮乙，即ρ铅gV乙+G木＝ρ水g（V木+V乙）﹣﹣②；由②﹣①，整理可知：ρ铅gV乙﹣ρ铁gV甲＝ρ水gV乙；则：V乙＝V甲＝V甲＝V甲；根据ρ＝可得铁块甲和铅合金块乙质量比为：m甲：m乙＝ρ甲V甲：ρ铅V乙＝ρ甲V甲：ρ铅V甲＝ρ甲：ρ铅＝25ρ甲：39ρ铅＝25×7.8×103kg/m3：39×6.0×103kg/m3＝5：6；方法二：长方体木块在铁块压力的作用下全部浸没在水中，木块受到的铁块的压力为：F＝G铁＝ρ铁gV甲；木块在铅合金块向下的拉力的作用下全部浸没在水中，对合金块受力分析：受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力，由于物体间力的作用是相同的，则合金块对木块的拉力为：F'＝G铅﹣F浮；根据阿基米德原理可知：F浮＝ρ水gV乙；则：F'＝ρ铅gV乙﹣ρ水gV乙；F和F'的作用效果相同，则两个力的大小是相同的，即F＝F'，ρ铁gV甲＝ρ铅gV乙﹣ρ水gV乙＝（ρ铅g﹣ρ水g）V乙；整理得：ρ铁V甲＝（ρ铅﹣ρ水）V乙；＝＝＝；铁块甲和铅合金块乙质量比为：＝＝＝.故选：D。

5．如图所示，是同一枚鸡蛋放入不同浓度的盐水中的受力示意图，其中鸡蛋将会下沉的是（　　）A． B． C． D．答案与解析：A．由图可知，鸡蛋在盐水中受到的浮力大于自身的重力，鸡蛋会上浮，故A不符合题意；B．由图可知，鸡蛋在盐水中受到的浮力等于自身的重力，鸡蛋会悬浮，故B不符合题意；C．由图可知，鸡蛋在盐水中受到的浮力小于自身的重力，鸡蛋会下沉，故C符合题意；D．由图可知，鸡蛋在盐水中受到的浮力大于自身的重力，鸡蛋会上浮，故D不符合题意故选：C6．某同学做如下实验：先在一玻璃水槽中注入一定量的水，再将盛有小石子的塑料小船放入水中，如图所示，测得船底到水面的距离为h，再每隔一定时间向水里加盐并搅动，直至食盐有剩余，在他所绘制的吃水线至船底的距离h随溶盐量而变化的图象中，下列选项中最接近的是（　　）A．B．C．D．答案与解析：每隔一定时间向水里加盐并搅动，塑料小船一直漂浮在水面上，它受到水的浮力等于小船的重力，则受到水的浮力大小不变；由阿基米德原理得，在浮力不变时，小船排开水的体积随液体的密度增大而减小，也就是浸入液体的深度h随着液体密度增大而减小；考虑到液体的溶解度，盐的溶解达到饱和时，盐水的密度不再发生变化，此时小船排开水的体积也不变化，即浸入液体的深度h也不再变化。

故选：D7．在习近平总书记“改革强军，科技兴军”伟大思想指引下，我国军队的武器装备建设取得了巨大进步下列说法正确的是（　　）A．国产航空母舰001A型的排水量是7万吨，满载时所受海水的浮力为7×108N B．国产歼20战机是利用空气的浮力直接升空的 C．国产99式主战坦克安装宽大的履带是为了增大坦克对地面的压强 D．当向悬浮于水中的国产潜水艇的水舱充水时，潜水艇会逐渐浮出水面答案与解析：A、满载时受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝70000×103kg×10N/kg＝7×108N；故A正确；B、飞机的机翼通常都做成上面凸起，飞机起飞时，是利用气体压强和流速的关系产生的飞机的升力，故B错误；C、坦克的履带非常宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故C错误；D、潜水艇悬浮于水中，其所受浮力与重力相等，即F浮＝G；由于水舱充水潜水艇的重力变大，重力大于浮力，所以潜水艇将下沉，故D错误故选：A8．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（　　）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答案与解析：A、由图可知：在甲中下沉，V甲排＝V鸡蛋，在乙中漂浮，V乙排＜V鸡蛋；由于是同一个鸡蛋，则鸡蛋的体积相同，则甲排＞V乙排：由浮力的公式F浮＝ρgV排可知：鸡蛋所受的浮力：F甲＞F乙，故A错误；B、根据F浮＝G排可知：鸡蛋排开水的重力：G甲排＞G乙排，故B正确；C、鸡蛋在乙中漂浮，根据漂浮条件可知：浮力等于其重力，故C错误；D、因为鸡蛋在甲中下沉，则ρ甲＞ρ水，在乙中漂浮，则ρ乙＜ρ水，所以ρ甲＞ρ乙，即放置50天后的鸡蛋密度变小了，故D错误故选：B9．小明同学利用饮料瓶和薄壁小圆柱形玻璃瓶制作了“浮沉子”，玻璃瓶在饮料瓶中的情况如图所示（玻璃瓶口开着并倒置），玻璃瓶的横截面积为S＝1.5cm2，此时玻璃瓶内外水面高度差h1＝2cm，饮料瓶内水面到玻璃瓶底部高度差h2＝8cm，下列说法中正确的是（　　）（不计饮料瓶和小玻璃瓶中气体的重力，g＝10N/kg，ρ水＝1×103kg/m3）①用力挤压饮料瓶，发现玻璃瓶仍然漂浮在水面，此过程中h1减小、h2不变；②用力挤压饮料瓶，发现玻璃瓶仍然漂浮在水面，此过程中h1不变、。