【文档说明】第三讲 物体浮沉条件与应用(解析版)-【暑假辅导班】2021年新八年级科学暑假精品课程(浙教版).docx,共(17)页,2.208 MB,由管理员店铺上传
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物体浮沉条件与应用【衔接导入】飞艇是一种轻于空气的航空器,它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(有氢气或氦气)借以产生浮力使
飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。大型民用飞艇还可以用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验等等。比如,发生自然灾害时,通讯中断就可以迅速发射一个浮空器,通过浮空气球搭载通讯转发器,就能够在非常短的时间内完成对整个灾区的移动通
讯恢复。【知识新授】一、物体的浮沉条件1.物体在水中的浮沉状态分为“两动”——上浮、下沉;“三静”——漂浮、悬浮、沉底。根据物体处于受力平衡或非平衡状态,可得出相应的受力分析。2.浸没在液体中的物体,受到竖直向下的重力和竖
直向上的浮力两个力的作用。这两个力的相对大小决定了物体是上浮、悬浮还是下沉。(如图物体为实心物体)上浮漂浮悬浮下沉示意图F浮与G物F浮G物F浮G物F浮G物F浮G物ρ液与ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物ρ液ρ物3.怎样判断物体的浮沉及浮沉的应用1).利用F浮与G物的关系进行判断上浮的物体受到的浮力未必
大于下沉的物体,物体的浮沉与受到的浮力和物体的重力同时有关。2).利用ρ液和ρ物的关系进行判断4.漂浮问题1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;2)同一物体在不同液体里,所受浮力相同;3)同一物体在不同液体里漂浮,在
密度大的液体里浸入的体积小;4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。二、沉浮条件的应用1.密度
计用来测量液体密度的仪器,它是根据漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的。由于密度计在任何液体中都呈漂浮状态,所受到的浮力不变,都等于它自身的重力,即F浮=G密度计=ρ液gV排,根据公式推导我们可知:密度计浸入液体中的体积越大,液体的密
度越小;密度计浸入液体中的体积越小,液体的密度越大,所以密度计的特点是:上小下大;上疏下密(密度计的刻度不是均匀的)。下图1中,甲、乙、丙三种液体的密度大小为:ρ甲>ρ乙>ρ丙图1图2图32.轮船→→沉到容器底部物体下沉)=物体悬浮(=)变小,变小,(=
漂浮,物体上浮=物体浸没时,物浮物排物浮物排排浮物浮物浮物排GFVVGFVVVFGFGFVV→液物液物液物液物漂浮时物体上浮物体悬浮=物体下沉液物排物液物排物浮物,,又
证明:物体下沉,则有=VVmmGGFG要使密度大于水的材料能够浮在水面上,必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水,轮船就是利用这个原理制成的。轮船还有多条吃水线,因为浮力的大小不仅与轮船排开水的体积有关,还跟水的密度有关。河流与大海
,或者不同的海域,水的密度是不一样的。河水的密度小于海水的密度,所以轮船由大海驶进河流时,轮船吃水深度会变大。图2为一轮船,有多条吃水线,其中标有W的是北大西洋吃水线,标有S的是印度洋吃水线。由图,我们就可以推断出北大西洋海水的密度大于印度洋海水的密度。3.潜水艇下潜和上浮(未露出水面)过程中,其
体积不变,所受浮力也不变,通过改变自身的重力来实现下潜和上浮。向水舱中加水,则潜水艇的重力增大,当重力大于浮力时,潜水艇将下潜;将水舱中的水排出,潜水艇的重力减小,当重力小于浮力时,潜水艇将上浮。4.气球和飞艇气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小
于空气的气体,如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。【例题分析】例1.将质量为60g的鸡蛋放入一杯均匀的盐水中,静止时如图所示。现缓慢向杯中加入清水(水未溢出杯),g取10N/kg,则()
A.鸡蛋仍然悬浮B.鸡蛋会上浮C.鸡蛋会漂浮,浮力为0.6ND.杯底受到盐水的压强增大【解答】解:鸡蛋的重力为:G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N;ABC、由图可知,此时鸡蛋悬浮,受到的浮力等于鸡蛋的重力,即浮力
为0.6N;缓慢向杯中加入清水,则盐水的密度变小,由于鸡蛋排开的水的体积不变,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,鸡蛋受到的浮力变小,浮力小于重力,会下沉;故ABC错误;D、加入清水后,水的重力增大,对杯底的压力变大,根据p=FS可知,杯底受到盐水的压强
增大,故D正确。故选:D。例2.取一块质量为20g的橡皮泥,将其捏成碗状,两个球状(其中一只球为空心),分别放入装有相同质量水的相同的烧杯中,静止时它们的状态如图所示,下列说法正确的是()A.三个物体受到的浮力为F甲>F丙>F乙B.橡皮泥排开水的体积为V甲>V丙>V乙C
.液体对容器底部的压强为p甲=p丙>p乙D.容器对桌面的压力为F′甲>F′乙>F′丙【解答】解:A、由图可知,甲漂浮,则橡皮泥的浮力等于重力;乙下沉,则橡皮泥的浮力小于重力;丙悬浮,则橡皮泥的浮力等于重力,
故浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,故A错误;B、浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,液体的密度相同,根据阿基米德原理可知,橡皮泥排开水的体积为V甲=V丙>V乙,故B错误;C、三个相同的烧杯中装入等量的水
,水的深度相同;橡皮泥排开水的体积为V甲=V丙>V乙,容器的底面积相同,则水面上升的高度关系为:△h甲=△hV丙>△hV乙,故甲、丙中的水面高度相同,都大于乙中的水面高度,根据p=ρgh可知,液体对容器底部的压强为p甲=p丙>p乙,故C正确;D、容器对桌面的压力等于容器的重力、水的重力、橡
皮泥的重力的和,所以压力相同,故D错误。故选:C。例3.将A、B、C三个体积相同的小球投入到某液体中,静止时所处的位置如图所示,则三球所受浮力大小关系是()A.A、B、C三球所受浮力相等B.B、C两球所受浮力相等,A球所受浮力小于B、C球C.A、B两球所受浮力相等,C球所受浮力小于A、B
球D.A球所受浮力大于B球,B球所受浮力大于C球【解答】解:都在同一种液体中,所以液体的密度相同,由图知,A排开液体的体积最小,BC完全没入排开体积相同,等于物体体积,又因为三个小球体积相同,根据F浮=ρgV排可得,B,C两球浮力相等,A球的浮力小于B、C球,故B正确,AC
D错误。故选:B。例4.将一长方体木块(体积为V木)放在水中,再将另一长方体冰块(体积为V冰)放在木块上,木块刚好浸没在水中,如图所示。已知ρ冰=0.9g/cm3,ρ木=0.8g/cm3,则V冰:V木是()A.2:9B
.1:8C.8:9D.9:8【解答】解:当木块完全浸没时处于漂浮,根据漂浮条件可知:G冰+G木=F浮,由G=mg=ρVg和F浮=ρ水gV木得:ρ冰gV冰+ρ木gV木=ρ水gV木,ρ冰gV冰=ρ水gV木﹣ρ木gV木=(ρ水﹣ρ木)gV木,整理得:ρ冰V冰=(ρ水﹣ρ木)V木,则:V冰
V木=ρ水−ρ木ρ冰=1g/cm3−0.8g/cm30.9g/cm3=2:9。故选:A。例5.小丽同学利用一根吸管制作一个简易密度计。(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,你的做法是在吸管下端缠绕一些铜丝作为配重。(2)这根吸管
竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小不变(选填“变大”“变小”或“不变”),液体的密度越大,它露出液面部分的长度越长(选填“越长”“越短”或“不变”)。(3)小丽想,如果在吸管上标上相应的密度刻度,不就能直接显示所测液体密度的大小吗?于是她
决定对吸管进行刻度的标定。在标定刻度前,她先测出吸管在水中漂浮时浸入水中的深度H(如图1所示)。若漂浮在密度为ρ液的其他液体中,则浸入的深度为h,可推出h的表达式为h=ρ水ρ液H(用ρ水、ρ液、H表示)。根据以上表达式即可对不同液体的密度在吸管上进行标定,图2中的四种刻度的标示合理的是C
。(4)为了使测量结果更准确,要使简易密度计上两条刻度线(如0.9、1.0)之间的距离大一些,可换用较细(选填“粗”或“细”)一点的吸管。【解答】解:(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些铜丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;(2)密度计是漂浮在液体中,所受浮力
等于本身的重力,保持不变,如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,则露出液面部分的长度越长;所以密度计的刻度是越往下值越大;(3)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,则F浮水=F浮液=G,
即ρ水gSH=ρ液gSh=G,因为h=ρ水ρ液H;h和ρ液是反比例函数,所以刻度分布不均匀。且密度计的刻度由上至下数值逐渐增大;则密度变大时h液变化越小,故C正确;(4)因为F浮液=G,即ρ液gSh=G,则△V=Sh,所以△V变大,或使h变大,具体做法是:可适当增
大铜丝的质量,用更细的吸管。故答案为:(1)在吸管下端缠绕一些铜丝作为配重;(2)不变;越长;(3)h=ρ水ρ液H;C;(4)细。例6.如图所示,094型战略导弹核潜艇是我国“国之利器”之一,对我国的国防安全有着重要的意义。核潜艇的重力为8×10
7N,体积为9×103m3,海水密度取1×103kg/m3。(1)核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加多少吨的水?(2)潜入水下200m时,核潜艇的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压力有多大?【解答】解:(1)核潜艇浸没,排
开水的体积V排=V=9×103m3,核潜艇受到的浮力为:F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×9×103m3=9×107N,核潜艇完全浸没后受竖直向下的水和潜艇的总重力、竖直向上的浮力,即F浮=G+G水,加水的重力为:G水=F浮﹣G=9×107N﹣8×107N=1×107N,由G
=mg得,水的质量为:m水=G水g=1×107N10N/kg=1×106kg=1000t;(2)舱盖所受海水的压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa,由p=FS得,受海水的压力:F=pS=2×106Pa×1.2m2=2.4×1
06N。答:(1)核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加1000吨的水;(2)潜入水下200m时,核潜艇的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压力有2.4×106N。【巩固提高】一.选择题(共12小题)1.一小球质量是260g,体积是300cm3,把它浸
没在水中,放开手后,小球静止时(g=10N/kg)()A.沉入水底,所受浮力为3NB.悬浮在水中,所受浮力为2.6NC.漂浮在水面上,所受浮力为3ND.漂浮在水面上,所受浮力为2.6N【解答】解:(1)小球浸没时,排开水的体积
和本身的体积相等,根据阿基米德原理可知,小球受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×300×10﹣6m3=3N;小球受到的重力:G=mg=260×10﹣3kg×10N/kg=2.6N,F浮>G,小球在水中是上浮;(2)小球静止时,处于漂浮
状态,则小球受到的浮力:F浮′=G=2.6N,故D正确。故选:D。2.某同学自制的简易密度计如图所示,它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态,下列说法错误的是()A.读数
时需用手扶住密度计B.木棒越细,测量误差越小C.木棒浸入液体的体积越大,说明该液体密度越小D.木棒漂浮在水面上,静止时密度计的重力等于水对其浮力【解答】解:A、读数时自制密度计在液体中处于漂浮状态,且下部较重,能直立在水中,不需要用手扶
住密度计,故A错误;B、根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh知,在浮力、液体密度不变时,排开液体的体积不变,若木棒越细,刻度值越小,测量误差越小,故B正确;C、根据F浮=ρ液gV排知,在浮力不变时,木棒浸入液体的体积越大,液体密度
越小,故C正确;D、同一支自制密度计的重力不变,漂浮在水面上时,密度计的重力等于水对其浮力,故D正确。故选:A。3.如图所示,三个体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙,放入水中静止后,甲球沉入水底,乙球悬浮,丙球漂浮。以下说法正确的是()A.甲球所受的浮力最小B.乙球所受的浮力最小
C.丙球所受的浮力最小D.三球所受的浮力相等【解答】解:三个小球的体积相同,分别静止在不同深度的水里,由图可知,它们排开水的体积关系为:V甲排=V乙排>V丙排,由F浮=ρ水gV排可知,它们受到的浮力关系为:F甲=F乙>F
丙,所以,甲、乙两球所受浮力相等且最大,丙球所受浮力最小,故ABD错误、C正确。故选:C。4.如图所示是我国新型万吨级055型导弹驱逐舰,其排水量可达12500t,该型驱逐舰在海上航行过程中,下列说法正确的是()A.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小B.排水量指的
是驱逐舰所受的重力C.驱逐舰直线行驶时,运动状态不变D.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些【解答】解:A、发射导弹后,驱逐舰的重力减小,根据漂浮条件F浮=G物可知,驱逐舰受到浮力变小,故A正确;B、满载时的排水量指的是驱逐舰满载时排开水的质量,故B错误;C、驱逐舰直
线行驶时,由于不知道速度的变化,无法判定运动状态是否改变,故C错误;D、发射导弹后,驱逐舰受到浮力变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,驱逐舰排开水的体积变小,会上浮一些,故D错误。故选:A。5.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ
2的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为F1、F2,则下列判断中正确的有()①F1>F2;②F1<F2;③ρ1<ρ2;④甲容器底部受到液
体的压强大于乙容器底部受到液体的压强;⑤甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力。A.①⑤B.②③C.③④D.④⑤【解答】解:①②因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力都等于小球的重力,则:F1=F2,故①②错误;③由图可知,小球在甲
、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,ρ1>ρ球,ρ2=ρ球.所以ρ1>ρ2,故③错误;③两杯中液面相平,ρ1>ρ2,所以根据p=ρ液gh可知,烧杯底受到液体的压强:p1>p2,故④正确。④由于两球漂浮或悬浮,排开液体的重
力等于球的重力,则两种情况下容器内的总重力等于等高的液体产生的压力,所以可以认为甲杯内液体的体积等于乙杯内液体的体积,且ρ1>ρ2,由G=mg=ρVg可知,甲杯内总重力较大,甲、乙两烧杯相同,所以甲杯对桌面的压力较大,故⑤正确。故
选:D。6.A、B是两个完全相同的物体,物体C与A、B体积相等,将它们放入水中,静止时的状态,如图所示,下列分析正确的是()A.若它们底面受到水的压力分别为FA、FB、FC,则FA=FB>FCB.若它们所受的重力分别为GA、GB、GC,则GA=GB>GCC.若它们所受的浮力分别为FA、F
B、FC,则FA>FB>FCD.若它们的密度分别为ρA、ρB、ρC,则ρA=ρB<ρC【解答】解:(1)因为物体A、B漂浮,根据漂浮条件可知:它们受到的浮力都等于物体的重力,而A、B是两个完全相同的物体,所以它们受到的浮力相等,即
FA=FB;因为B漂浮,排开的液体体积小于物体的体积,C物体下沉,浸没液体中,排开的液体体积与物体的体积相同,而物体C与B体积相等,所以B物体排开的液体体积小于C物体排开的液体体积,根据阿基米德原理可
知:B物体受到的浮力小于C物体受到的浮力,即FB<FC;即浮力大小关系为:FA=FB<FC;它们所受的重力分别为GA、GB、GC,则GA=GB<GC,故BC错误;(2)浮力等于物体上下表面受到的压力差,A和B上表面受到的压力为0,下表面受到的压力等于浮力;而C的上表面受到
压力,则下表面的压力要大于浮力,故底面受到水的压力关系为:FA=FB<FC,故A错误;A、B漂浮,其密度小于液体的密度,C下沉,则C的密度大于液体的密度,故ρA=ρB<ρC,D正确。故选:D。7.如图,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用
在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉。则()A.用力捏大瓶,小瓶能实现悬浮B.用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变小C.盖上小瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉D.打开大瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉【解答】解:AB、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,
将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,小瓶内的气体密度变大,这时小瓶里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;浸没时,就处于悬浮状态,故B错误、A正确;C、盖上小瓶瓶盖,挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,水不能压入小瓶中,小瓶的重力
不变,浸入水里的体积不变,故C错误;D、松开大瓶瓶盖,用力捏大瓶,大瓶上方的气压不变,水不能进入小瓶中,所以小瓶不会下沉,故D错误。故选:A。8.将一块橡皮泥放入水中会下沉,捏成船形再放入水中,它会漂浮在水面上,如图甲、乙所示。两次橡皮泥重力分别为G甲、G乙,排开水的体积分别为V甲、V乙,
浮力分别为F甲、F乙,排开水的质量分别为m甲、m乙,下列说法正确的是()A.G甲>G乙B.m甲<m乙C.F甲=F乙D.V甲>V乙【解答】解:AC、根据题意可知,甲乙为同一块橡皮泥做成不同形状的物体,因此两物体的质量相等,由G=mg可得,二者所受的重力相等;甲沉入水底,则F甲<G甲,乙漂浮在水
面上,则F乙=G乙,所以F甲<F乙,故AC错误;B、密度的变形公式m=ρV可得,m甲<m乙,故B正确;D、由F浮=ρ水gV排可得,V甲<V乙,故D错误。故选:B。9.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装
有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是()A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FCB.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρCC.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙D.容器对桌面的压强大小关系
为p甲=p乙=p丙【解答】解:A、由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;B、由图可知,A和B处于漂浮,C处
于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ=mV=GgV可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;C、正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=
ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,根据F=pS可知,受到的压力也是相同的,故C错误;D、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容
器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,根据p=FS可知,压强也是相同的,
故D正确。故选:D。10.如图所示,一个木块浮在容器中的水面上。设想将木块露出水面的部分切去并取走,那么()A.剩下的部分木块会下沉,水对容器底的压强增大B.剩下的部分木块会上浮,水对容器底的压强减小C.剩下的部分木块不上浮也不下沉,水对容器底的压强不变D.以上说法都不对【解
答】解:将露出水面的那部分截去后,木块的密度不变,仍然小于水的密度,所以没入水中的那部分木块将要上浮;将木块露出水面的部分切去并取走后,木块重变小,因为仍漂浮,受到的浮力变小,根据F浮=ρ水v排g可知木块排开水的体积变小,容器内水位变低,水深变小,由p=ρgh可知,水对
容器底的压强变小。故选:B。11.如图所示,水平桌面上有两个相同的烧杯,分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,将材料相同的a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,a比b体积大,静止时,a漂浮,b悬浮,a、b受到的浮力分别为Fa、Fb,甲、乙两种液体对烧杯底的压强分别为p甲、p乙,则下列说法
正确的是()A.Fa=Fbp甲=p乙B.Fa>Fbp甲>p乙C.Fa>Fbp甲=p乙D.Fa=Fbp甲>p乙【解答】解:(1)a、b两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,静止时,a球漂浮在液面上,b球悬浮在液体
中,则Fa=Ga,Fb=Gb,a、b两个实心球材料相同,ρa=ρb,Va>Vb,根据ρ=mV可知,ma>mb,根据G=mg可知,Ga>Gb,所以,Fa>Fb,故AD错误;(2)甲、乙两种液体质量相等,则重力相等,Ga>Gb,两烧杯相同,则重力相等,
液体对烧杯底的压力等于液体和球的总重力,所以,两种液体对烧杯底的压力F甲>F乙,两个相同的烧杯,则底面积相等,所以,根据p=FS可知,甲、乙两种液体对烧杯底的压强p甲>p乙,故B正确,C错误。故选:B。12.质量相等的甲、乙两实心小球,密度之比ρ甲:ρ乙=3:2,将它们
分别放入水中静止时,两球所受的浮力之比F甲:F乙=4:5,设水的密度为ρ水.则甲球的密度为()A.43ρ水B.54ρ水C.32ρ水D.35ρ水【解答】解:由题知,m甲=m乙,ρ甲:ρ乙=3:2,由V=mρ可得:V甲:V乙=2:3;两球在水中静止时的状态有下面
几种情况:①甲乙都沉底:如果是这样,排开水的体积之比等于V甲:V乙=2:3,由阿基米德原理可知受到的浮力也是2:3,而F甲:F乙=4:5,故①不可行;②甲乙都漂浮:受到的浮力都等于自重,而两球质量相等、重力相等,受浮力相等,而F甲:F
乙=4:5,故②不可行;③甲漂浮、乙沉底:甲漂浮,F甲=G甲=mg;乙下沉,F乙<G乙=mg,所以F甲>F乙,而F甲:F乙=4:5,故③不可行;④甲沉底、乙漂浮:甲下沉,F甲<G甲=mg;乙漂浮,F乙=G乙=mg,所以F甲<F乙,而F甲:F乙=4:5,故④可行;甲沉底
,受到的浮力F甲=ρ水V甲g;乙漂浮,受到的浮力F乙=m乙g=ρ乙V乙g;F甲:F乙=4:5,即ρ水V甲g:ρ乙V乙g=4:5,ρ乙=5ρ水V甲4V乙=5ρ水×24×3=56ρ水,由题可知:ρ甲:ρ乙=3
:2,ρ甲=32ρ乙=32×56ρ水=54ρ水.故B正确,ACD均不正确。故选:B。二.实验探究题(共2小题)13.向一个质量可以忽略不计的塑料瓶中装入密度为ρA的液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙,容器底受到的压强为p1、p2,如图所示液
面等高,则ρ甲小于ρ乙;F甲等于F乙;p1小于p2(填大于、等于、小于)。【解答】解:因装有A液体的同一塑料瓶的重力不变,且塑料瓶在甲、乙两种液体中均漂浮,所以,塑料瓶在两液体中受到的浮力相等,即F甲=F乙=G;由图可知,V排甲>VA,V排乙<VA
(其中VA为A液体的体积),所以V排甲>V排乙,即塑料瓶排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,由F浮=ρ液gV排可知,ρ甲<ρ乙;因两容器内液面刚好相平,且ρ甲<ρ乙,所以,由p=ρgh可知容器底受到的液体压强p
甲<p乙。故答案为:小于;等于;小于。14.测量液体密度的仪器叫做密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铅丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直
立在液体中,由观察到的现象可以判断哪杯液体的密度大。请回答下列问题:(1)木棒一端缠上铅丝,是为了降低重心,使密度计竖直立在液体中。(2)密度计是利用漂浮条件工作的。被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小(选填“越小“或“越大”)。(3)乙、丙两容器中液体密度较大的是丙(选填“乙“或“丙”)
。【解答】解:(1)铅丝的密度比较大,木棒一端缠上铅丝,能使密度计的重力增大,并且密度计重心偏低越稳定,使密度计能够竖直漂浮在液体中;(2)密度计在液体中处于漂浮状态时,根据漂浮条件,浮力与重力相等,因此密度计在不同液体中所受的浮力相等,根据F浮=
ρ液gV排,当液体密度越大时,V排会越小。(3)由图可知,密度计在乙、丙液体中都处于漂浮状态,且同一密度计的重力不变,所以,密度计在两种液体中所受的浮力相等;由图可知,丙中密度计排开液体的体积小于乙中排开液体的体积,由F浮=ρ液gV排可得ρ液=F浮gV排
,所以,丙液体的密度大于乙液体的密度。故答案为:(1)降低重心,使密度计竖直立在液体中;(2)漂浮;越小;(3)丙。三.计算题(共2小题)15.中国东海舰队某型号潜水艇的艇壳用高强度的特种钢板制造,最大下潜深度可达350米,潜水艇的总体积为1.5×103m3,潜水艇的总质量约是900t。艇内
两侧有水舱,潜水艇截面如图所示。水舱未注入海水时,潜水艇漂浮在海面上。为使潜水艇浸没在海水中,至少应向水舱中注入多少吨的海水。(取ρ=1×103kg/m3)【解答】解:潜水艇完全潜入海水中时,它受到的浮力:F浮=ρ海水g
V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×103m3=1.5×107N,根据漂浮条件可得:F浮=G艇+G充海水,则充入海水的重量:G充海水=F浮﹣G艇=F浮﹣m潜艇g=1.5×107N﹣9×105kg×10N
/kg=6×106N;充入海水的质量:m海水=G充海水g=6×106N10N/kg=6×105kg=600t;答:为使潜水艇浸没在海水中,至少应向水舱中注入600吨的海水。16.某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台“浮力秤”,可方
便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为0.01m2,小筒和秤盘总重为6N。(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是多少?(2)该浮力秤零刻度标在小筒上何处(即A距筒底的距离)?(3)如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.2m,则该物体的质量为多少?【
解答】解:(1)小筒和秤盘总重G0=6N,当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,则小筒受到的浮力:F浮=G0=6N。(2)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力F浮=6N,由F浮=ρ水gV排得,小筒排开水的体积:V排=F浮ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10﹣
4m3,由V排=Sh得,小筒底所处的深度:h=V排S=6×10−4m30.01m2=6×10﹣2m=6cm,所以浮力秤零刻度标在小筒上距离筒底6cm的位置。(3)此时小筒受到的浮力:F浮′=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.2m=20N,②因为漂浮,所
以物体、小筒和秤盘总重:G总=F浮′=20N,则物体的重:G=G总﹣G0=20N﹣6N=14N,由G=mg得,物体的质量:m=Gg=14N10N/kg=1.4kg。答:(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是6N;(2)浮力秤零刻度标在小筒上距离筒底6cm的位置;
(3)该物体的质量为1.4kg。