【精品解析】人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——10.3物体的浮沉条件及应用

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【精品解析】人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——10.3物体的浮沉条件及应用

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人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——10.3物体的浮沉条件及应用
一、已知排水量求浮力及轮船相关的浮力问题
1.(2023·安化模拟)我国首艘国产航母“山东”号满载时排水量为67000t,吃水深度10.5m,可搭载航载机36架,它满载时受到海水的浮力是   N,山东舰底部所受海水的压强为   Pa。(ρ海水=1.0×103kg/m3)
【答案】6.7×108;1.05×105
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】由阿基米德原理可知,航母满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=67000×103kg×10N/kg=6.7×108N
根据题意可知,山东舰底部所受海水的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa
【分析】根据物体排开液体的质量计算排开液体的重力,计算浮力;根据液体密度和深度,计算液体压强的大小。
2.(2023·长宁模拟)一艘轮船从东海驶入长江(ρ海>ρ江),关于轮船受到水的浮力和船身的运动情况判断正确的是(  )
A.浮力不变,船身上浮 B.浮力不变,船身下沉
C.浮力变小,船身上浮 D.浮力变小,船身下沉
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】一艘轮船从东海驶入长江(ρ海>ρ江),根据 可知,轮船处于漂浮状态,浮力等于重力,轮船的重力不变,所以,浮力不变,g值是常量,液体密度和轮船排开液体的体积成反比,即ρ海>ρ江,则V排海<V排江,所以,轮船要下沉一些,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮状态,浮力等于重力;根据 可知,液体密度和轮船排开液体的体积成反比。
3.(2023·杨浦模拟)2022年11月25日,工程船“奋力”轮装载长江口二号古船开往上海船厂。当“奋力”轮从长江口水域平稳驶入黄浦江时,“奋力”轮受到的浮力(  )
A.变大 B.不变
C.先变小后变大 D.先变大后变小
【答案】B
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】“奋力”轮无论在长江口水域还是在黄浦江始终漂浮,根据二力平衡可知所受的浮力始终和重力大小相等,此过程中 “奋力”轮所受重力不变,浮力也不会变,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮时,浮力等于重力。
4.(2023九上·长春期末)我国第三艘航空母舰满载排水量为8.24万吨,满载航行时受到的浮力为    N,方向    ;舰载战斗机起飞是因为机翼上方的空气流速    下方的空气流速;若该舰从长江口驶向大海,浸入海水中的体积是    m3。(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】8.24×108;竖直向上;大于;8×104
【知识点】流体压强与流速的关系;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】该航母满载漂浮在海面上,所受的浮力等于其排开水的总重力,即:F浮=G排=m排g=8.24×104×103kg×10N/kg=8.24×108N,浮力的方向总是竖直向上的。机翼上凸下平,飞机在飞行时,机翼下表面比上表面的空气流速小,则下方空气的压强大于上方空气的压强,产生向上的压力差,形成向上的升力。若该舰从长江口驶向大海,仍漂浮,则F浮=G,所以航母所受浮力不变,由F浮=ρgV排可得,浸入海水中的体积为
【分析】根据F浮=G排=m排g,可求出浮力,浮力的方向总是竖直向上的;流体中,流速大的位置压强小;根据,可求出体积。
5.(2023·黄浦模拟)如图所示,为了航行安全,远洋轮船的船体上都标有多条水平横线,分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水线”。为了解释这种现象,小明查阅资料后得知:(a)不同水域,表层海水的盐度不同,会导致其密度不同;(b)不同季节,表层海水温度不同;(c)某一水域,表层海水在不同温度下的密度如下表所示。
某一水域的表层海水
温度 6 16 26
密度 1026.8 1025.5 1022.5
①根据表格中表层海水的温度t、密度ρ的变化情况和相关条件,得出结论:   。
②结合所学知识及以上信息,指出在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同的原因,并写出分析过程   。
③该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的   。(选填“上方”或“下方”)
【答案】表层海水的温度越高,表层海水的密度越小;远洋轮船在不同水域及不同季节,表层海水密度不同,轮船满载时,都是漂浮,所受浮力不变,即 ,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,所以,在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同;下方
【知识点】密度与温度的关系;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】①根据表格中的数据可知,当表层海水的温度越高,表层海水的密度越小,所以,得出结论是表层海水的温度越高,表层海水的密度越小。
②远洋轮船在不同水域及不同季节,表层海水密度不同,轮船满载时,都是漂浮,所受浮力不变,即 ,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,所以,在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同。
③同一水域,冬季比夏季温度低,海水密度大,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的下方。
【分析】①表层海水的温度越高,表层海水的密度越小;
②根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小;
③根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小。
二、潜水艇相关的浮力问题
6.(2023九上·通许期末)中国自主研发的“海斗一号”无人潜水器如图所示,在马里亚纳海沟刷新了中国潜水器最大下潜深度纪录,达到10907米,在下潜的过程中,海水对它的压强   (选填“变大”、“不变”或“变小”)。“海斗一号”在完成了岩石状物体的抓取和其他工作后,抛载上浮,以抛掉的重物为参照物,“海斗一号”是   的(选填“运动”或“静止”),在上浮的过程中未露出水面前,所受浮力   。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】变大;运动;不变
【知识点】液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用;参照物及其选择
【解析】【解答】全部浸没后的“海斗一号”在下潜的过程中,深度不断增大,根据p=ρgh可知,它受到海水的压强变大。
抛掉的重物静止在海底,“海斗一号”抛载上浮,两者之间的距离不断增大,故以抛掉的重物为参照物,“海斗一号”是运动的。
在上浮的过程中未漏出水面前,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,在海水密度不变的情况下,它受到浮力不变。
【分析】液体密度一定时,深度越深,液体压强越大;相对于参照物,物体间有位置变化物体是运动的;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力。
7.(2023八上·延庆期末)建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中上浮、下潜训练过程。忽略海水密度的变化,下列对此潜艇分析正确的是(  )
A.潜艇下潜过程中浮力不断减小
B.潜艇上浮未露出海面的过程中浮力不断增大
C.潜艇悬浮时所受浮力等于同体积的海水所受的重力
D.潜艇是靠改变自身所受的重力实现上浮和下潜的
【答案】C,D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.潜艇下潜过程中,排开水的体积不变,所受的浮力不变,A不符合题意;
B.潜艇上浮未露出海面的过程中,排开水的体积不变,所受的浮力不变,B不符合题意;
C.潜艇悬浮时,所受的浮力等于其排开水的重力,即等于同体积的海水所受的重力,C符合题意;
D.潜艇浸没水中时,排开水的体积不变,所受的浮力不变,潜艇通过排出水舱中的水,或增加水舱中的水来改变自身的重力,实现浮沉,D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】潜艇通过改变自身的重力可以实现沉浮;悬浮的物体受到的浮力等于自身重力。
8.(2022九上·长沙开学考)如图所示是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中   图的潜水艇正在水中上浮。这两种情景中,潜水艇所受的浮力分别为F甲、F乙.则F甲   F乙(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】甲;=
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景。
因甲、乙两种情景潜水艇排开水的体积相同,由F浮=ρ水V排g
可知,甲乙受到的浮力相等。
【分析】潜水艇通过改变自身重力,实现沉浮,重力小于浮力时,物体上浮;液体密度和排开液体的体积相同时,受到的浮力相等。
9.(2022九上·镇江开学考)如图所示同一潜水艇浮在水面时受到的浮力为,底部受到水的压强为;潜入水中时受到的浮力为,底部受到水的压强为,下列选项中正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水艇浮在水面时排开水的体积小于潜人水中时排开水的体积,水的密度一定,根据F浮=ρ液gV排可知F1潜水艇浮在水面时所处的深度小于潜人水中时所处的深度,水的密度一定,根据液体压强公式p=ρ液gh可知p1A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据F浮=ρ液gV排可知浮力大小;根据液体压强公式p=ρ液gh可知压强大小。
10.(2022八下·琼海期末)如图,小球静止在水中,画出该球所受的浮力F浮。
【答案】解:如图所示:
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】因为小球静止在水中,所以浮力与重力是一对平衡力,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,作用点画在小球的重心上,如图所示:
【分析】浮力方向竖直向上。
三、浮力、密度及压强的变化
11.(2023·中山模拟)盛有等质量水的轻质薄壁柱形容器甲、乙置于水平地面,均匀柱体A、B漂浮在水面上,如图所示(A物体露出水面体积为A总体积,B物体露出水面体积为B总体积)。已知容器底面积S甲>S乙,水深h甲>h乙,则下列判断一定正确的是(  )
A.柱体排开水的质量m排A=m排B B.柱体的密度ρA>ρB
C.水对容器底部的压力F甲>F乙 D.容器对地面的压强p容甲>p容乙
【答案】B,C,D
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.已知甲、乙容器中水的质量相同,且甲容器的底面积大于乙容器的底面积,在没有放入柱体A、B时,甲容器中水面的高度较低。当放入柱体A、B后,水深h甲>h乙,则可知柱体A排开水的体积较大,由F浮=ρ水gV排可知,柱体A受到的浮力较大,柱体A排开水的质量较大,A不符合题意;
B.由题意可知,柱体A浸入水中的体积为,柱体B浸入水中的体积为,已知柱体A、B漂浮,根据阿基米德原理可知,则柱体A所受浮力FA=GA=ρ水gVA排
柱体B所受的浮力FB=GB=ρ水gVB排
即ρAgVA=ρ水gVA排
ρBgVB=ρ水gVB排
由此可得,,即ρA>ρB,B符合题意;
C.已知水深h甲>h乙,根据p=ρgh可知,水对甲容器底部的压强较大,已知S甲>S乙,根据F=pS可得,水对甲容器底部的压力较大,C符合题意;
D.由图知两柱体在水中都处于漂浮状态,根据漂浮条件和阿基米德原理可知柱体受到的重力G柱=F浮=G排
已知轻质容器的重力不计,则容器对地面的压力F=G物+G水=G排+G水=ρ水g(V排+V水)=ρ水gV总
V总为物体浸入部分的体积与容器中水的体积之和,则容器对地面的压强
已知水深h甲>h乙,所以p容甲>p容乙,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】由F浮=ρ水gV排,可比较浮力大小,浮力等于排开液体所受重力,重力越大,质量越大;根据漂浮时,浮力等于重力,结合F浮=ρ水gV排,可比较密度大小;根据p=ρgh及F=pS,可比较容器底受到的压力的大小;根据p=ρgh,可比较地面的压强大小。
12.(2023·宾阳模拟)一个装有水的水杯放在水平桌面上,把一个铝箔金属瓶分别挤瘪和撑开,两次都拧紧盖先后放入同一杯水中,如图所示。下列判断正确的是(  )
A.铝箔金属瓶的质量m甲>m乙
B.铝箔金属瓶所受的浮力F甲C.杯底受到水的压强p甲D.杯对桌面的压强p甲=p乙
【答案】B,C,D
【知识点】压强大小比较;液体压强的特点;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.铝箔金属瓶的形状发生变化,但物质多少没有变化,所以质量不变,即m甲=m乙,A不符合题意;
B.由于甲下沉,则F浮C.根据F浮=ρ水gV排可得,V甲D.两次杯底对桌面的压力都等于杯子、杯内水和铝箔金属瓶的重力之和,同一支杯子和铝箔金属瓶,水的质量相等,重力相等,所以两次杯底对桌面的压力相等,受力面积不变,由可得杯对桌面的压强p甲=p乙,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】沉底的物体受到的浮力小于物体的重力;漂浮物体受到的重力等于物体的重力;根据液体密度和深度,计算液体压强;当总压力和受力面积的比值, 计算压强。
13.(2023·龙马潭模拟)如图,水平桌面上放置着一个装有水的圆柱形容器和质量相等的A、B两个实心小球。将A球放入容器内的水中,A球漂浮。取出A球后(带出的水忽略不计),再将B球放入容器内的水中,B球沉入容器底部。下列说法正确的是(  )
A.A球的密度大于B球的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.放入A球后水对容器底的压强等于放入B球后水对容器底的压强
D.放入A球后容器对桌面的压强大于放入B球后容器对桌面的压强
【答案】B
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.根据物体的浮沉条件可知,将A放入水中,A漂浮,A球的密度小于水的密度,B球放入水中,B沉入容器底部,B球的密度大于水的密度,所以A的密度小于B的密度,A不符合题意;
B.已知两个小球的质量相同,重力相同,A球漂浮,浮力等于重力,即F浮A=G,B球沉底,浮力小于重力,F浮BC.由B选项知,A受到的浮力大于B受到的浮力,根据阿基米德原理知A排开液体的体积大于B排开液体的体积,A的液面升高的多,根据知放入A后比放入B后水对容器底的压强大,C不符合题意;
D.因为AB的质量相等,放入A后与放入B后容器对桌面的压力相等,根据知放入A后与放入B后容器对桌面的压强相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮时,浮力等于重力,物体密度小于液体密度;下沉时,浮力小于重力,物体密度大于液体密度;根据,可比较压强大小;根据公式,可比较对桌面的压强大小。
14.(2023·商水模拟)如图所示,在水平桌面上放置质量和底面积都相同的甲、乙两容器,分别注入质量相等的两种液体甲、乙后,将质量相等的两个物体A、B分别放入两种液体中后,静止时两容器中液面相平。下列说法正确的是 (  )
A.A浸入液体的体积等于B浸入液体的体积
B.A,B放入前,液体对容器底压力的关系是F甲>F乙
C.A,B所受浮力的关系F浮甲D.A,B放入后,容器对桌面压强的关系是p甲>p乙
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.两个容器的底面积相同,两种液体的液面相平,甲容器口小底大,乙容器上下一样粗,甲容器内液体的体积小于乙容器内液体的体积,两种液体的质量相等,由 可知a液体的密度大于b液体的密度,A全部浸入液体中,B部分浸入液体中,物体A和B的质量相等,由G=mg得到重力相等,且物体A在液体a中悬浮,物体B在液体b中漂浮,由物体沉浮条件可知,物体A受到的浮力等于A的重力,物体B受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力,由阿基米德原理可知A浸入液体的体积小于B浸入液体的体积,A不符合题意;
B.甲容器口小底大,液体对容器底的压力F甲>GA
乙容器上下一样粗,液体对容器底的压力F乙=GB
由于两种液体的质量相等,则GA=GB
所以液体对容器底的压力F甲>F乙
B符合题意;
C.物体A和B的质量相等,由G=mg得到重力相等,且物体A在液体a中悬浮,物体B在液体b中漂浮,由物体沉浮条件可知,物体A受到的浮力等于A的重力,物体B受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力,C不符合题意;
D.由于两个物体的质量相等,根据G=mg得重力相等,又因为容器对桌面的压力等于容器、容器内液体、物体的重力总和,由于容器的质量相等,则两个容器的重力相等,液体质量相等,则液体的重力相等,物体A的重力等于物体B的重力,则A、B放入后,两个容器对桌面压力相等,又因为两容器底面积相等,根据 得到A、B放入后容器对桌面压强相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据,可判断液体密度;漂浮和悬浮时,浮力等于重力,根据阿基米德原理可判断浸入液体体积;水平面上压力等于重力;根据,可比较压强大小。
15.(2022九上·长沙开学考)如图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。则下列判断正确的是(  )
①物体受到的浮力F浮A=F浮B=F浮C②容器对桌面的压力F甲=F乙=F丙③液体对容器底的压强p甲FB=FC
A.只有①② B.只有②④ C.只有①②③ D.只有①③④
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】①根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
故①正确;
②由图可知,物体排开的液体的体积关系
由于
根据 可知
根据图示可知,三种液体的体积大小关系
根据
可知三种液体的重力关系
且A、B、C三个物体相同,所以丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,故容器对桌面的压力
故②错误;
③因为丙液体的密度最大,并且液体的深度相同,因此由 可知,丙容器底所受的压强最大,其次是乙,再次是甲,故液体对容器底的压强
故③正确;
④因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,由
可知甲下表面受到的压力大于浮力;
乙丙上表面受到的压力为零,因此乙丙下表面受到液体的压力等于浮力,且相等,即
故④正确;故只有①③④正确,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮和悬浮的物体,受到的浮力等于物体的重力;当浮力相等时,排开液体的体积越大,液体的密度越小;根据物体在液体中时,上下表面的压力差,可以计算浮力大小。
四、密度相关的浮力实验
16.(2023·柳南模拟)如图所示,一底面积为S圆柱形玻璃平底容器里装有某种金属颗粒,容器直立漂浮于水槽中,容器下表面深度为h1(甲图);从容器中取出一部分金属颗粒后,容器下表面深度为h2(乙图);把取出的金属颗粒放入装有体积为V1的水的量筒中,放入金属颗粒后总体积为V2(丙图),则取出金属颗粒后容器受到的浮力变化了    ,金属颗粒的密度为    。(已知水的密度为ρ水)
【答案】ρ水gS(h1﹣h2);
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】根据阿基米德原理可知,取出金属颗粒后容器受到的浮力变化了ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gS(h1﹣h2)
容器漂浮时,所受浮力等于容器的重力,则取出金属颗粒的重力等于减少的浮力,即G减=ΔF浮=ρ水gS(h1﹣h2)
根据G=mg知从容器中取出金属颗粒的质量为
金属颗粒的密度为
【分析】根据公式ΔF浮=ρ水gΔV排,可求出浮力变化;根据公式,可求出密度表达式。
17.(2023八上·通州期末)小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,他先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图中的a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来:
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是   N;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”);
(3)分析实验步骤   可知(填三个表示实验步骤的字母),在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(4)根据图中给出的实验数据,还可算出盐水的密度为   。
【答案】(1)2
(2)无关
(3)a、d、e
(4)
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图a可知,金属块的重力为,由图c可知,金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数,则金属块浸没在水中时受到的浮力大小是
(2)分析实验步骤a、c、d可知,c、d两图中,物体浸没在液体中的深度不同,弹簧测力计的示数相同,则物体受到的浮力相等,由此可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)由控制变量法可知,探究物体所受浮力大小与液体的密度的关系时,需保证物体排开液体体积相同,改变液体的种类,由图可知,d、e两次实验中,物体浸没在液体中的深度相同,排开液体的体积相同,液体的种类不同,弹簧测力计的示数不同,与a图中弹簧测力计示数进行比较可知,d、e两次实验中物体受到的浮力不相等,所以分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(4)由图a、e可知,金属块浸没在盐水中受到的浮力为,由图c可知,金属块浸没在水中时,金属块的体积为,盐水的密度为
【分析】(1)根据物体的重力和浸没后测力计的拉力差,计算浮力;
(2)当液体密度和排开液体的体积一定时,浮力和深度无关;
(3)探究浮力和液体密度的关系时,需要改变液体密度,保持排开液体的体积一定;
(4)根据物体受到的浮力和液体的密度可以计算排开液体的体积;利用浮力和排开液体的体积,可以计算液体密度的大小。
18.(2022九上·盐城开学考)小明在“探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律”的实验中,做了如图一所示的实验,将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律,得出以下一些结论:
(1)分析比较实验序号图一中甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力   ;分析比较实验序号图一中的甲、丙、丁可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”).
(2)由实验可知A物体的重力为   N,A物体浸没在液体中时所受的浮力是   N.
(3)同组的小华同学利用浮力测出了金属块B的密度,她具体操作如下:
①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有2/5高度露出液面,如图二甲所示,则木块底部所受液体的压强是   (用相关的物理量表示).
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图二乙所示.
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,如图二丙.
④则B物体的密度ρB=   (用相关的物理量表示).
【答案】(1)越大;无关
(2)6;2
(3)ρ0g a;
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲可知物体的重力为6N,由乙可知此时受浮力1N,由丙图可知此时受浮力2N,所以比较甲乙丙可得结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;丙、丁两图中,物体A全部浸入液体中,排开液体的体积相同,但深度不同,由弹簧测力计的示数可知,两图中受到的浮力都是2N,所以比较实验序号甲、丙、丁可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)由图甲可知物体的重力为6N, A物体浸没在液体中时所受的浮力: F浮=G﹣F=6N﹣4N=2N;
(3)①木块露出液面的高度为 a,所以浸入液面以下的部分高度为(1﹣ )a=a;
木块底部所受液体的压强p=ρ0g a;④由图2甲可知,木块漂浮于液面,所以F浮=G木,
根据阿基米德原理得: F浮=ρ液gV排=ρ液gS a,则G木=ρ0g Sa ①,同理由图2乙可知:
G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)②,同理由图3丙图可知: G木+GB=ρ0g[VB+S(a﹣h2)]③,
①②联立解得: GB=ρ0gS( a﹣h1),②③联立解得:VB=S(h2﹣h1),则物体B的密度为:ρB= ×ρ0.
【分析】(1)根据F浮=G-F示,求出浮力;当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)未浸入水中时,弹簧测力计示数为物体重力;根据F浮=G-F示,求出浮力;
(3)根据p=ρgh,求出压强;根据G木=ρ0g Sa及G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)、 G木+GB=ρ0g[VB+S(a﹣h2)]求出密度表达式。
19.(2022八下·成都期末)萱萱小组想利用浮力知识探究物体密度的测量方法,如下是他们完成的两个探究实验:
(1)第一个实验是利用电子秤来测量矿石的密度,实验步骤如图:
①电子秤放在水平桌面上,装有适量水的烧杯放在电子秤上,电子秤示数如图A所示;
②把被测矿石用细线拴好,缓慢放入装有水的烧杯中,矿石未触碰到烧杯底部,水未溢出,子秤的示数如图B所示;
③然后缓慢放下矿石,让被测矿石沉入烧杯底部,电子秤示数如图C所示;
根据实验步骤中的数据,可测出被测矿石的质量是   g,被测矿石的密度是   g/cm3;
(2)小鲁同学想到还可以利用这一矿石测量未知液体的密度,她进行了如图操作:
①在圆柱形容器中装适量的这一液体,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中,烧杯静止时容器中液体的深度H1=0.13m,如图甲所示;
②将刚才实验中的矿石擦干水放入烧杯中,如图乙所示,此时烧杯静止时露出液面的高度h1=0.04m,容器中液体的深度H2=0.18m,烧杯和石块受到的浮力为F1;
③将矿石拴在烧杯底部,如图丙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h2=0.07m,烧杯和石块受到的浮力为F2,则F1   F2;(选填“大于”、“等于”或“小于”)
④已知圆柱形容器底部面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度为   kg/m3。
【答案】(1)300;2.5
(2)等于;0.75×103
【知识点】密度公式及其应用;固体密度的测量;浮力大小的计算
【解析】【解答】(1)③根据实验步骤中的数据,电子秤示数图A和图C所示,可测出被测矿石的质量是
由图A和图B得,出矿石排开水的质量
因为矿石浸没水中,所以矿石的体积等于它排开水的体积为
被测矿石的密度是
(2)③如图乙和图丙,烧杯和矿石整体漂浮在水中,根据漂浮条件得,浮力等于重力,由于整体重力不变,所以浮力不变,所以F1等于F2。
④图乙和图丙,烧杯和矿石整体漂浮,排开水的体积相等,烧杯露出部分的体积减少量等于矿石的体积,设烧杯的底面积是,所以,矿石体积为
因为
所以烧杯的底面积
所以容器的底面积
对于漂浮的物体,增加的浮力等于增加的重力,由甲和乙知
烧杯排开水的体积增加量
根据阿基米德原理得
所以,液体的密度
【分析】(1)根据电子秤上质量示数,测量质量大小;利用质量和体积的比值, 计算密度;
(2)漂浮的物体受到的浮力等于物体的密度;根据浮力和排开液体的体积,计算液体密度。
20.(2022八下·新会期末)小雨用器材探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”,如图所示:
(1)由图中步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与   有关,与物体浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”);
(2)下列现象中能用上述结论解析的是____ ;
A.人游泳时向后划水,人向前进
B.石头掉到水中,会沉在水底
C.潜水员潜入深水中,为了保证安全,要穿厚厚的潜水服
D.人从浅水向深水区走去,感觉身体越来越轻
(3)用弹簧测力计拉着圆锥形物体从其底部刚好接触水面开始缓慢没入水中,描绘的弹簧测力计示数F与圆锥形物体的浸入深度h的变化关系图像与下图中相符合的是____(物体高2cm);
A. B.
C. D.
(4)实验结束后,小雨将锥形物体换成体积与其不同的铁块再次进行实验;他这样做的目的是   ;
(5)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是____ 。
A.物块的体积 B.物块的密度
C.图E液体的体积 D.图E液体的密度
【答案】(1)排开液体的体积;无关
(2)D
(3)C
(4)为了得到更普遍的结论
(5)C
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图A、B、C可知,物体浸在水中的体积变大,弹簧测力计的示数变小,根据可知,物体受到的浮力变大,则说明:物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
由A、C、D知,物体浸在水中的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,根据可知,物体受到的浮力相同,则说明物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)A.人游泳时向后划水,人向前进,说明物体间力的作用是相互的,A不符合题意;
B.石头掉到水中,会沉在水底,说明石块受到的浮力小于重力,B不符合题意;
C.液体的压强随着深度的增加而增大,潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,如果不穿坚固耐压的潜水服,潜水员是承受不了那么大压强的,会有生命危险,C不符合题意;
D.从浅水区走向深水区时,由于人排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,人所受浮力变大,D符合题意。
故答案为:D。
(3)因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,而且排开水的体积的增加量也在变大,根据可知,浮力变大,且浮力的增加量也在变大;根据可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的变化量在变大,即图线逐渐变陡,当圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
(4)实验结束后,小雨将锥形物体换成体积与其不同的铁块再次进行实验。他这样做的目的是通过多次实验得到更普遍的规律。
(5)AB.由图A可知物体所受的重力,则
根据图AD可求出物体完全浸没在水中时受到的浮力
由得物体的体积
物体的密度为
AB不符合题意;
C.通过数据无法得知容器中盐水的体积,C符合题意;
D.根据图AE可知,物体完全浸没在液体中时受到的浮力
由得
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)当液体密度一定时,物体受到的浮力与排开液体的体积有关;和深度无关;
(2)人进入液体中的体积越大, 受到的浮力越大;
(3)物体进入液体的过程中,浮力变大,拉力变小,当完全进入液体中,浮力保持不变;
(4)通过改变物体进行多次实验,可以探究规律的普遍性;
(5)根据物体的重力可以计算质量,根据浮力和液体密度可以计算物体的体积,利用质量和体积的比值, 可以计算密度;结合浮力和排开液体的体积,可以计算液体密度的大小。
五、浮力的计算
21.(2023·太和模拟)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器内盛有一定量的水,将一重力为6N的木块A放入水中,再将另一重力为2N的合金块B放在木块A的上方,此时木块A恰好有的体积浸入水中(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)此时木块A受到的浮力大小;
(2)木块A的密度;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)解:由图可知,A物体的重力为,B物体的重力为,A、B整体漂浮在水面上,则此时木块A受到的浮力为
答:此时木块A受到的浮力大小为8N;
(2)解:由阿基米德原理可知,此时木块A排开水的体积为
所以木块A的体积为VA满足

根据公式
可知木块A的密度为
答:木块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)解:容器底部面积为
因为容器为柱形容器,A、B整体漂浮在水面上,所以水对容器底的压力等于A、B及水的重力之和,若取走B,水对容器底部压力减小量为
所以取走B,水对容器底部压强的减小量为
答:若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量为200Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体漂浮时受到的重力,计算浮力;
(2)根据物体受到的浮力和液体密度,计算排开液体的体积;根据物体的重力计算质量,结合体积,计算密度;
(3)根据压力的变化量和受力面积的比值, 计算压强的变化量。
22.(2023·长安模拟)如图所示,甲、乙分别为实心正方体A和B,已知A为塑料块(不吸水),其棱长为20cm,密度为0.5g/cm3;B为合金块,其质量为3kg,密度为3g/cm3。(g取10N/kg)求:
(1)物体A的质量;
(2)物体B放置在水平地面上时,对水平地面的压强;
(3)若将A沿水平方向切去n厘米,按图丙所示方式放置在水中时,A刚好能浸没,求:n的值。
【答案】(1)解:A塑料块为正方体,棱长为20cm,密度为0.5g/cm3,则物体A的质量
答:物体A的质量为4kg;
(2)解:B为合金块,其质量为3kg,密度为3g/cm3,则体积
B为正方体,则棱长
则B的底面积
则B对水平地面的压强
答:物体B放置在水平地面上时,对水平地面的压强为 ;
(3)解:将A沿水平方向切去n厘米,剩余的A的体积
由图丙可知,剩余的A刚好能浸没,剩余的A和B受到的重力等于剩余的A受到的浮力,即
即 解得n=5cm
答:A刚好能浸没时,n的值为5cm。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出质量;
(2)根据公式,可求出压强;
(3)根据公式GA+GB=F浮,可求出高度变化。
23.(2023八上·延庆期末)我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。小京阅读资料后,制作图的装置,模拟深潜器在海水中的运动。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为。(取,,)。求:
(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小;
(2)乙物体所受浮力的大小;
(3)细线对乙物体拉力的大小。
【答案】(1)解:10000深处,海水对深潜器的压强
答:在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小为1.03×108Pa;
(2)解:乙浸没在水中,排开水的体积等于乙的体积,乙所受的浮力
答:乙物体所受浮力的大小为0.25N;
(3)解:乙物体所受的重力
处于静止时,乙受到竖直向上的浮力、拉力及竖直向下的重力,所以细线对乙物体拉力的大小F拉=G-F浮=2N-0.25N=1.75N
答:细线对乙物体拉力的大小为1.75N。
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度和深度,可以计算液体压强;
(2)根据液体密度和排开液体的体积,可以计算物体受到的浮力;
(3)根据物体的质量计算重力;根据重力和物体受到的浮力,可以计算拉力大小。
24.(2022九上·盐城开学考)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1∶3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将   。
【答案】漂浮
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1∶3,则
漂浮时浮力等于重力,即F浮=GA
则ρ液gV排=ρ木gVA
所以
则液体的密度
在木块上表面轻放一个物块BVA=2VB

A的上表面刚好与液面相平,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即F浮′=GA+GB

化简可得
则B的密度
物体的密度小于液体密度,故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。
【分析】根据ρ液gV排=ρ木gVA及,求出物体密度,物体的密度小于液体密度,静止时将漂浮。
25.(2022九上·汕头开学考)如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知木块的体积为5dm3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求:(g取10N/kg)
(1)木块所受的浮力是多大?
(2)细线对木块的拉力是多大?
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出液面的体积为多大?
【答案】(1)解:由图可知木块被细线系着浸没在水中,排开水的体积等于木块的体积,则木块所受的浮力
答:木块所受的浮力是50N;
(2)解:木块重力
则细线对木块的拉力
答:细线对木块的拉力是20N;
(3)解:若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,浮力等于重力,则浸入水中的体积
所以露出体积
答:若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出液面的体积为2dm3。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=ρ液gV排,可求出浮力;
(2)根据公式G=mg=ρVg及F浮=G-F拉,可求出拉力;
(3)根据公式F浮=ρ液gV排及V露=V-V浸,可求出露出液面的体积。
六、密度计相关的浮力问题
26.(2023·长宁模拟)船闸、茶壶是利用   原理工作的,如图所示的密度计是利用   原理工作的;意大利科学家   首先用实验测定了大气压强的值。
【答案】连通器;物体的漂浮条件;托里拆利
【知识点】连通器原理;大气压强的测量方法;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】船闸、茶壶是上端开口、底部连通的容器,都是利用连通器原理工作的。 根据密度计的结构特点可知,密度计是根据物体的漂浮条件用来测量液体密度的测量仪器。根据物理学史可知,1644年意大利科学家托里拆利首次测定了大气压的值,后来用他的名字命名了这一著名的实验。
【分析】上端开口、底部连通的容器是利用连通器原理工作的;漂浮时,浮力等于重力;根据F浮=ρ液gV排,可比较密度大小;托里拆利首次测定了大气压的值。
27.(2023·徐汇模拟)甲、乙两种不同的液体盛放在同样的容器中,将完全相同的密度计分别浸入甲、乙液体中,静止后如图所示。现将密度计从液体中取出,若甲、乙两种液体的密度为、,液体对容器底部的压强变化量为、,则(  )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】将完全相同的密度计分别浸入甲、乙液体中,静止后如图所示,由图示可知 , ,根据 ,可知 ,两个密度计完全相等,分别在甲、乙液体中漂浮,根据浮沉条件可知,漂浮时,浮力等于重力,即 ,所以两个小球受到的浮力相等,浮力都等于密度计的重力,所以密度计在液体中,容器底部的压力变化量等于密度计的重力,又因为两个容器是相同的,底面积相等,故压强的变化量相等,即 ,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;浮力相同时,排开液体的体积越大, 液体密度越小;容器底受到的压力的变化量和物体受到的浮力相等;根据压力的变化量和受力面积的比值,计算压强的变化量。
28.(2023·松江模拟)某油轮从密度较小的水域驶入密度较大的水域,油轮受到的浮力大小将   ,其船身浸入水中的体积将   。如图所示的液体密度计,它的刻度值从上到下逐渐   。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】不变;变小;变大
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】油轮从海水密度较小的水域驶入密度较大的水域,始终处于漂浮状态,油轮的重力不变,受到的浮力不变。由 可知,油轮排开水的体积变小。密度计在液体中处于漂浮状态,浸在液体体积越大,表明液体密度越小,对应的刻度值越小,所以它的刻度值从上到下逐渐变大。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;液体密度变大,排开液体的体积变小。
29.(2022九上·奉贤期中)实验室和生产技术中常使用液体密度计测量各种液体的密度。如图所示,是一支质量为0.1千克的密度计分别放入甲、乙两种不同液体中静止时的情况,此时液面正好相平。
(1)液体密度计的工作原理是   原理,放入不同液体中时密度计受到的浮力大小是   的(选填“相等”或“不等”);
(2)由如图所示可知V排甲>V排乙,分析V排甲>V排乙原因需要用到的所学知识是   和   ;
(3)求出如图甲所示中密度计受到的浮力大小;   (写出计算过程)
(4)如图所示中,若甲、乙两个容器的底面积相同,要分析液体对容器底部压力的大小关系,则正确的步骤依次为   ,其中分析结果错误的是   (填写下列分析步骤对应的字母)。
A.物体排开液体的质量m甲>m乙
B.液体对容器底部的压强 p甲=p乙
C.液体密度ρ甲<ρ乙
D.液体对容器底部的压力F甲【答案】(1)阿基米德;相等
(2)阿基米德原理;物体沉浮条件
(3)
(4)CBD;B
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)液体密度计工作时总是漂浮在被测液体中,由物体沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于自身重力,所以将密度计放入不同液体中时,密度计受到的浮力大小相等,由阿基米德原理可知,密度计排开液体体积越大,液体的密度越小。
(2)由物体沉浮条件可知,密度计漂浮在被测液体中,密度计受到的浮力等于自身重力,再由阿基米德原理可知,F浮=G排,则需要用到的所学知识是物体沉浮条件和阿基米德原理。
(3)图甲中密度计漂浮在液体中,由物体沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于自身重力,则密度计受到的浮力
(4)要分析液体对容器底部压力的大小关系,先由图中密度计排开水的体积和阿基米德原理判断液体的密度,再由液体压强公式判断容器底部受到压强大小,最后由固体压强公式判断压力大小,所以分析中不需要判断物体排开液体的质量的大小关系,故将A排除,故正确的步骤依次为CBD。
A.由物体沉浮条件可知,密度计漂浮在被测液体中,密度计受到的浮力等于自身重力,所以密度计在甲、乙液体中受到的浮力大小相等,由阿基米德原理可知,F浮=G排,故排开液体重力相等,由G=mg,可得m甲=m乙,A不符合题意,符合题意;
C.由于图甲中密度计比图乙中密度计排开液体体积大,根据阿基米德原理可判断,液体密度ρ甲<ρ乙,C符合题意,不符合题意;
B.由于两种液体深度相同,根据液体压强公式p=ρgh,可判断p甲D.由于甲、乙两个容器的底面积相同,根据固体压强公式的推导公式F=pS可知,F甲故答案为:AB。
【分析】(1)液体密度计根据阿基米德原理制作的;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;
(2)当物体受到的浮力一定时,排开液体的体积越大, 液体的密度越小;
(3)根据物体的质量计算重力,结合漂浮的状态计算浮力大小;
(4)当深度相同时,液体密度越大, 液体压强越大,受力面积相同时,压强越大, 对容器底的压力越大。
30.(2022八下·路南期末)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(如图甲所示),其工作原理是   。如图乙所示,将均匀细木杆的一端缠绕一些铜丝,铜丝端浸没入液体后,木杆就可以竖直漂浮,从而制成一支简易密度计。分别把它放在A、B两杯液体中,A、B两种液体的密度为、,密度计在两种液体中所受浮力分别为、,则   ,   (两空均选填“<”、“=”或“>”)。
【答案】物体的漂浮条件;=;<
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】密度计测量液体密度时,密度计在液体中始终处于漂浮状态,浮力等于重力,即密度计的工作原理是物体的漂浮条件。
由图可知,密度计在两种液体中都处于漂浮状态,浮力等于重力,所以密度计在两种液体中所受浮力相等,即。
密度计在两种液体中所受浮力相等,A液体中密度计排开液体的体积较大,由可知,。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;浮力相同时,排开液体的体积越大, 液体密度越小。
七、综合训练
31.(2022八下·大洼期末)辽宁航母排水量67500t,满载货物的航母从河里驶向海里,船底受到水向上的压力   (变大、变小、不变)。满载货物的航母卸货500t时,航母排开水的体积   m3(,ρ海水=1.0×103kg/m3)
【答案】不变;6.7×104
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】该航母从河里驶入海里,根据浮力的定义,船底受到水向上的压力就是浮力,航母在漂浮状态时,受到的浮力等于重力,重力不变,浮力不变,即船底受到水向上的压力不变。
辽宁航母排水量67500t,卸货500t后,剩余的排水量为67000t,根据可知,航母排开水的体积
【分析】漂浮时,船底受到水向上的压力就是浮力,浮力等于重力;根据,求出航母排开水的体积。
32.(2022八下·成都期末)如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”上浮。下列说法错误的是(  )
A.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
B.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
C.无论怎样用力挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
D.松开手“浮沉子”上浮时,小玻璃瓶内上方气压增大
【答案】C,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同,都是靠改变自身重力来实现沉浮的,A正确,不符合题意;
B.当浮力小于重力,“浮沉子”就会下沉,B正确,不符合题意;
C.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,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,当重力等于它受到的浮力时,就可以悬浮,C错误,符合题意;
D.松开手,小瓶内的气体会将瓶内的水排出,气体体积变大,压强变小,D错误,符合题意。
故答案为:CD。
【分析】静摩擦力和压力、接触面的粗糙程度无关;漂浮和悬浮的物体,受到的浮力等于物体的重力;压缩气体体积时,气压变大。
33.(2022八下·永吉期末)我国第一艘两栖攻击舰“海南舰”满载排水量约4万吨,该舰满载时所受浮力约是   N,它从长江口进入东海,舰身会   一些(选填“上浮”或“下沉”)(g=10N/kg)。
【答案】4×108;上浮
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】攻击舰满载排水量约4万吨,该舰满载时受到的浮力约为F浮=G排=m排g=4×104×103kg×10N/kg=4×108N
因为攻击舰处于漂浮状态时,浮力等于自身的重力,因此当这艘攻击舰满载时从长江驶入东海时,重力不变,浮力不变,由于东海的海水密度大于长江水的密度,由F浮=ρ液gV排可得排开液体的体积变小,故舰身会上浮一些。
【分析】根据F浮=G排=m排g,求出浮力;根据F浮=ρ液gV排可得排开液体的体积的变化,进而判断沉浮状态。
34.(2022八下·锦州期末)小明同学进行“验证阿基米德原理”的实验,实验步骤如下
A.用弹簧测力计测出石块所受的重力G(图甲);
B.将石块浸没在盛满水的溢水杯中,(用空小桶接出溢水杯里溢出的水),读出这时测力计的示数F(图乙);
C.测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);
D.将小桶中的水倒出,测出小桶所受的重力G2(图丁)。
根据上面的实验步骤回答下列问题:
(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=   (用符号表示);
(2)被排开的水所受的重力G排=   (用符号表示);
(3)若F浮   (选填“>”、“<”或“=”)G排,从而可验证阿基米德原理;
(4)利用上面实验中测得的数据,可以计算出这个石块的密度 ρ石=   (用符号表示);
(5)小明还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”。他用橡皮泥代替石块再进行实验,步骤如下:将橡皮泥揉成实心球放入盛水的烧杯中,橡皮泥沉至杯底。又将橡皮泥捏成小船形状放入盛水的烧杯中,发现其漂浮在水面上,如图戊所示。
①橡皮泥前后两次受到的浮力F1   (选填“>”、“<”或“=”)F2;
②由此该同学认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是:他只关注了橡皮泥形状的改变,而忽略了   对浮力大小的影响。
【答案】(1)G-F
(2)G1-G2
(3)=
(4)
(5)<;橡皮泥排开水的体积
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲和图乙可知,物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=G-F
(2)由图丙和图丁可知,被排开的水所受的重力G排=G1-G2
(3)若F浮=G排
可验证阿基米德原理:物体所受浮力等于物体排开液体受到的重力。
(4)石块的体积
石块的密度
(5)①橡皮泥沉底时受到的浮力小于重力,橡皮泥漂浮时受到的浮力等于重力,所以橡皮泥漂浮时受到的浮力大于橡皮泥沉底时受到的浮力,即F1②探究物体受到的浮力与其形状的关系,保持液体的密度和排开液体的体积相同,改变物体的形状,他只关注了橡皮泥形状的改变,而忽略了物体排开液体体积对浮力大小的影响,是错误的。
【分析】(1)根据物体的重力和进入液体中测力计的拉力,计算浮力;
(2)根据空桶和液体的重力与空桶的重力差,计算溢出液体的重力;
(3)当物体受到的浮力和排开液体的重力相等,可以验证阿基米德原理;
(4)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;根据物体的重力可以计算质量,利用质量和体积的比值,计算密度;
(5)漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;沉底的物体受到的浮力小于重力;探究浮力和物体形状的关系时,需要保持液体密度和排开液体的体积相同。
35.(2022八下·芜湖期末)体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图所示,下列说法正确的是(  )
A. B.
C.丁球质量最小 D.甲球空心部分体积最小
【答案】A
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】四个小球的体积相同,由图可知,排开液体的体积
由可知,四个小球受到的浮力
又因为甲、乙漂浮,丙悬浮,丁沉底,所以根据物体的浮沉条件可知
所以
由可知
由可知
由图可知,甲、乙漂浮,丙悬浮,所以甲、乙、丙一定是空心的,由于甲的质量最小,所以甲空心部分的体积最大,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】液体密度一定时,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于重力,根据浮力大小判断物体重力大小,结合体积,计算物体的密度。
36.(2022八下·耒阳期末)下列说法正确的是(  )
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法来增大浮力
B.图乙中“蛟龙号”潜水艇从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙说明浮力由深度决定,物体浸没在液体中越深,所受的浮力越大
D.图丁中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲<ρ乙
【答案】A,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法增大排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,可以增大浮力,从而增加橡皮泥船的载货量,A符合题意;
B.由F浮=ρ液gV排可知,图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底的过程中,ρ液、V排不变,所以浮力不变,“蛟龙号”下潜是通过改变自身重力来实现的,B不符合题意;
C.图丙中,将空饮料罐慢慢向下按,饮料罐排开水的体积增大,受到的浮力增大,所以向下按的力越来越大;当空饮料罐浸没后,浸没在水中越深,但排开水的体积不变,其受到的浮力不变,C不符合题意;
D.图丁中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮力F甲=F乙,由图可知,V排甲>V排乙,由F浮=ρ液gV排可知,两种液体的密度ρ甲<ρ乙,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】液体密度一定时,物体排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;潜水艇通过改变自身重力实现沉浮;漂浮物体浮力相同时,排开液体的体积越大,液体密度越小。
37.(2022八下·竞秀期末)将创“世界之最”的沱江特大桥在施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示。一正方体构件从江顶被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化关系如图乙所示(g取10N/kg,ρ江水=1.0×103kg/m3)。下列判断正确的是(  )
A.构件的边长为4m
B.构件的密度为3×103kg/m
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的②图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为2×104Pa
【答案】B,C,D
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】AC.构件排开江水体积越大,构件受到的浮力越大。构件的重力不变,构件受到的浮力越大,构件受到的拉力越小,故图乙中①表示构件受到的拉力F2大小随h的变化关系图,图乙中②表示构件受到的浮力F1大小随h的变化关系图。由图乙得
时,构件受到的浮力刚好达到最大,说明此时构件刚好浸没在江水中,因此构件的边长为2m,A不符合题意,C符合题意;
B.构件浸没在江水中排开江水的体积为
此时构件受到的浮力为
由图得,构件浸没在水中受到的拉力为1.6N×105N,则构件的重力为
由得,构件的质量为
构件的密度为
B符合题意;
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面的深度为
受到江水的压强为
D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】根据图像数据,确定构件边长及体积,结合公式F浮=ρ液gV排、F浮=G-F拉及,求出构件密度;根据p=ρgh,求出压强。
38.(2022八下·沧州期末)如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两个完全相同的圆柱形烧杯,分别装入适量的密度不同但质量相等的盐水,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两个烧杯中,鸡蛋在甲烧杯中处于悬浮状态,在乙烧杯中处于漂浮状态。下列判断正确的是(  )
A.甲杯中盐水密度为ρ甲,乙杯中盐水密度为ρ乙,则ρ甲>ρ乙
B.鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力分别为F浮和F′浮,则F浮>F′浮
C.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯对桌面的压力分别为F甲和F乙,则F甲>F乙
D.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯底部受到的压强分别为p甲和p乙,则p甲=p乙
【答案】D
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AB.因为鸡蛋在甲中悬浮、乙中漂浮,所以浮力都等于自身的重力,即鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力相等,根据可知,在浮力相同时,甲杯中的V排大,则ρ甲小于ρ乙,AB不符合题意;
C.因甲、乙两个烧杯完全相同,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等和可知,放入鸡蛋后甲、乙两烧杯对桌面的压力相等,C不符合题意;
D.烧杯粗细均匀,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,所以甲、乙两烧杯底部受到的压力相等,因两烧杯底面积S相同,根据可知,两只杯子底部受到液体的压强相同,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于物体的重力,漂浮物体的密度小于液体密度,悬浮物体的密度等于液体密度;根据总压力和受力面积的比值, 可以计算压强。
39.(2022八下·绥滨期末)潜水艇是靠改变   来实现上浮和下沉的。某外型确定的潜水艇从长江潜行(在水面下航行)到南海某地执行任务,若它悬浮在江水中所受的浮力为F1,悬浮在海水中所受的浮力为F2,则F1   F2。(选填“大于”、“等于”或“小于”,已知海水的密度大于江水的密度)。
【答案】改变自身重力;小于
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】潜水艇所受浮力不能改变,只能靠改变自身的重力来实现上浮或下沉、悬浮的,当重力大于浮力时下沉,重力等于浮力时悬浮,重力小于浮力时上浮。
因为潜水艇潜行(在水面下航行),所以V排不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,从江水到海水,液体的密度变大,所以F1小于F2。
【分析】潜水艇靠改变自身重力实现沉浮;排开液体的体积相同时,液体的密度越大,受到的浮力越大。
40.(2022八下·讷河期末)小智将质量相同的木块、塑料块、石块投入到水中,静止时的状态如图所示,三个物体所受的浮力分别是F1、F2、F3.下列说法正确的是(  )
A.F1=F2 >F3 B.F1 >F2 >F3
C.F1=F2 < F3 D.F1=F2= F3
【答案】A
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】ABCD.木块、塑料块、石块的质量相同,故重力相同,即
由图看出,静止时,木块处于漂浮状态,塑料块处于悬浮状态,石块处于沉底状态,由浮沉条件可知,,,,因此有。A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】漂浮或悬浮时,浮力等于重力;下沉时,浮力小于重力。
1 / 1人教版八年级下物理“举一反三”变式练习——10.3物体的浮沉条件及应用
一、已知排水量求浮力及轮船相关的浮力问题
1.(2023·安化模拟)我国首艘国产航母“山东”号满载时排水量为67000t,吃水深度10.5m,可搭载航载机36架,它满载时受到海水的浮力是   N,山东舰底部所受海水的压强为   Pa。(ρ海水=1.0×103kg/m3)
2.(2023·长宁模拟)一艘轮船从东海驶入长江(ρ海>ρ江),关于轮船受到水的浮力和船身的运动情况判断正确的是(  )
A.浮力不变,船身上浮 B.浮力不变,船身下沉
C.浮力变小,船身上浮 D.浮力变小,船身下沉
3.(2023·杨浦模拟)2022年11月25日,工程船“奋力”轮装载长江口二号古船开往上海船厂。当“奋力”轮从长江口水域平稳驶入黄浦江时,“奋力”轮受到的浮力(  )
A.变大 B.不变
C.先变小后变大 D.先变大后变小
4.(2023九上·长春期末)我国第三艘航空母舰满载排水量为8.24万吨,满载航行时受到的浮力为    N,方向    ;舰载战斗机起飞是因为机翼上方的空气流速    下方的空气流速;若该舰从长江口驶向大海,浸入海水中的体积是    m3。(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
5.(2023·黄浦模拟)如图所示,为了航行安全,远洋轮船的船体上都标有多条水平横线,分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水线”。为了解释这种现象,小明查阅资料后得知:(a)不同水域,表层海水的盐度不同,会导致其密度不同;(b)不同季节,表层海水温度不同;(c)某一水域,表层海水在不同温度下的密度如下表所示。
某一水域的表层海水
温度 6 16 26
密度 1026.8 1025.5 1022.5
①根据表格中表层海水的温度t、密度ρ的变化情况和相关条件,得出结论:   。
②结合所学知识及以上信息,指出在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同的原因,并写出分析过程   。
③该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的   。(选填“上方”或“下方”)
二、潜水艇相关的浮力问题
6.(2023九上·通许期末)中国自主研发的“海斗一号”无人潜水器如图所示,在马里亚纳海沟刷新了中国潜水器最大下潜深度纪录,达到10907米,在下潜的过程中,海水对它的压强   (选填“变大”、“不变”或“变小”)。“海斗一号”在完成了岩石状物体的抓取和其他工作后,抛载上浮,以抛掉的重物为参照物,“海斗一号”是   的(选填“运动”或“静止”),在上浮的过程中未露出水面前,所受浮力   。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
7.(2023八上·延庆期末)建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中上浮、下潜训练过程。忽略海水密度的变化,下列对此潜艇分析正确的是(  )
A.潜艇下潜过程中浮力不断减小
B.潜艇上浮未露出海面的过程中浮力不断增大
C.潜艇悬浮时所受浮力等于同体积的海水所受的重力
D.潜艇是靠改变自身所受的重力实现上浮和下潜的
8.(2022九上·长沙开学考)如图所示是同一艘潜水艇在水中上浮和下潜的情景,其中   图的潜水艇正在水中上浮。这两种情景中,潜水艇所受的浮力分别为F甲、F乙.则F甲   F乙(选填“>”“=”或“<”)。
9.(2022九上·镇江开学考)如图所示同一潜水艇浮在水面时受到的浮力为,底部受到水的压强为;潜入水中时受到的浮力为,底部受到水的压强为,下列选项中正确的是(  )
A. B.
C. D.
10.(2022八下·琼海期末)如图,小球静止在水中,画出该球所受的浮力F浮。
三、浮力、密度及压强的变化
11.(2023·中山模拟)盛有等质量水的轻质薄壁柱形容器甲、乙置于水平地面,均匀柱体A、B漂浮在水面上,如图所示(A物体露出水面体积为A总体积,B物体露出水面体积为B总体积)。已知容器底面积S甲>S乙,水深h甲>h乙,则下列判断一定正确的是(  )
A.柱体排开水的质量m排A=m排B B.柱体的密度ρA>ρB
C.水对容器底部的压力F甲>F乙 D.容器对地面的压强p容甲>p容乙
12.(2023·宾阳模拟)一个装有水的水杯放在水平桌面上,把一个铝箔金属瓶分别挤瘪和撑开,两次都拧紧盖先后放入同一杯水中,如图所示。下列判断正确的是(  )
A.铝箔金属瓶的质量m甲>m乙
B.铝箔金属瓶所受的浮力F甲C.杯底受到水的压强p甲D.杯对桌面的压强p甲=p乙
13.(2023·龙马潭模拟)如图,水平桌面上放置着一个装有水的圆柱形容器和质量相等的A、B两个实心小球。将A球放入容器内的水中,A球漂浮。取出A球后(带出的水忽略不计),再将B球放入容器内的水中,B球沉入容器底部。下列说法正确的是(  )
A.A球的密度大于B球的密度
B.A球受到的浮力大于B球受到的浮力
C.放入A球后水对容器底的压强等于放入B球后水对容器底的压强
D.放入A球后容器对桌面的压强大于放入B球后容器对桌面的压强
14.(2023·商水模拟)如图所示,在水平桌面上放置质量和底面积都相同的甲、乙两容器,分别注入质量相等的两种液体甲、乙后,将质量相等的两个物体A、B分别放入两种液体中后,静止时两容器中液面相平。下列说法正确的是 (  )
A.A浸入液体的体积等于B浸入液体的体积
B.A,B放入前,液体对容器底压力的关系是F甲>F乙
C.A,B所受浮力的关系F浮甲D.A,B放入后,容器对桌面压强的关系是p甲>p乙
15.(2022九上·长沙开学考)如图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。则下列判断正确的是(  )
①物体受到的浮力F浮A=F浮B=F浮C②容器对桌面的压力F甲=F乙=F丙③液体对容器底的压强p甲FB=FC
A.只有①② B.只有②④ C.只有①②③ D.只有①③④
四、密度相关的浮力实验
16.(2023·柳南模拟)如图所示,一底面积为S圆柱形玻璃平底容器里装有某种金属颗粒,容器直立漂浮于水槽中,容器下表面深度为h1(甲图);从容器中取出一部分金属颗粒后,容器下表面深度为h2(乙图);把取出的金属颗粒放入装有体积为V1的水的量筒中,放入金属颗粒后总体积为V2(丙图),则取出金属颗粒后容器受到的浮力变化了    ,金属颗粒的密度为    。(已知水的密度为ρ水)
17.(2023八上·通州期末)小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,他先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图中的a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来:
(1)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是   N;
(2)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”);
(3)分析实验步骤   可知(填三个表示实验步骤的字母),在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(4)根据图中给出的实验数据,还可算出盐水的密度为   。
18.(2022九上·盐城开学考)小明在“探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律”的实验中,做了如图一所示的实验,将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律,得出以下一些结论:
(1)分析比较实验序号图一中甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力   ;分析比较实验序号图一中的甲、丙、丁可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”).
(2)由实验可知A物体的重力为   N,A物体浸没在液体中时所受的浮力是   N.
(3)同组的小华同学利用浮力测出了金属块B的密度,她具体操作如下:
①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有2/5高度露出液面,如图二甲所示,则木块底部所受液体的压强是   (用相关的物理量表示).
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图二乙所示.
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,如图二丙.
④则B物体的密度ρB=   (用相关的物理量表示).
19.(2022八下·成都期末)萱萱小组想利用浮力知识探究物体密度的测量方法,如下是他们完成的两个探究实验:
(1)第一个实验是利用电子秤来测量矿石的密度,实验步骤如图:
①电子秤放在水平桌面上,装有适量水的烧杯放在电子秤上,电子秤示数如图A所示;
②把被测矿石用细线拴好,缓慢放入装有水的烧杯中,矿石未触碰到烧杯底部,水未溢出,子秤的示数如图B所示;
③然后缓慢放下矿石,让被测矿石沉入烧杯底部,电子秤示数如图C所示;
根据实验步骤中的数据,可测出被测矿石的质量是   g,被测矿石的密度是   g/cm3;
(2)小鲁同学想到还可以利用这一矿石测量未知液体的密度,她进行了如图操作:
①在圆柱形容器中装适量的这一液体,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的液体中,烧杯静止时容器中液体的深度H1=0.13m,如图甲所示;
②将刚才实验中的矿石擦干水放入烧杯中,如图乙所示,此时烧杯静止时露出液面的高度h1=0.04m,容器中液体的深度H2=0.18m,烧杯和石块受到的浮力为F1;
③将矿石拴在烧杯底部,如图丙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h2=0.07m,烧杯和石块受到的浮力为F2,则F1   F2;(选填“大于”、“等于”或“小于”)
④已知圆柱形容器底部面积为烧杯底面积的2倍。则这一液体的密度为   kg/m3。
20.(2022八下·新会期末)小雨用器材探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”,如图所示:
(1)由图中步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与   有关,与物体浸没在液体中的深度   (选填“有关”或“无关”);
(2)下列现象中能用上述结论解析的是____ ;
A.人游泳时向后划水,人向前进
B.石头掉到水中,会沉在水底
C.潜水员潜入深水中,为了保证安全,要穿厚厚的潜水服
D.人从浅水向深水区走去,感觉身体越来越轻
(3)用弹簧测力计拉着圆锥形物体从其底部刚好接触水面开始缓慢没入水中,描绘的弹簧测力计示数F与圆锥形物体的浸入深度h的变化关系图像与下图中相符合的是____(物体高2cm);
A. B.
C. D.
(4)实验结束后,小雨将锥形物体换成体积与其不同的铁块再次进行实验;他这样做的目的是   ;
(5)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是____ 。
A.物块的体积 B.物块的密度
C.图E液体的体积 D.图E液体的密度
五、浮力的计算
21.(2023·太和模拟)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器内盛有一定量的水,将一重力为6N的木块A放入水中,再将另一重力为2N的合金块B放在木块A的上方,此时木块A恰好有的体积浸入水中(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)此时木块A受到的浮力大小;
(2)木块A的密度;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量。
22.(2023·长安模拟)如图所示,甲、乙分别为实心正方体A和B,已知A为塑料块(不吸水),其棱长为20cm,密度为0.5g/cm3;B为合金块,其质量为3kg,密度为3g/cm3。(g取10N/kg)求:
(1)物体A的质量;
(2)物体B放置在水平地面上时,对水平地面的压强;
(3)若将A沿水平方向切去n厘米,按图丙所示方式放置在水中时,A刚好能浸没,求:n的值。
23.(2023八上·延庆期末)我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。小京阅读资料后,制作图的装置,模拟深潜器在海水中的运动。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为。(取,,)。求:
(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小;
(2)乙物体所受浮力的大小;
(3)细线对乙物体拉力的大小。
24.(2022九上·盐城开学考)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1∶3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将   。
25.(2022九上·汕头开学考)如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知木块的体积为5dm3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求:(g取10N/kg)
(1)木块所受的浮力是多大?
(2)细线对木块的拉力是多大?
(3)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出液面的体积为多大?
六、密度计相关的浮力问题
26.(2023·长宁模拟)船闸、茶壶是利用   原理工作的,如图所示的密度计是利用   原理工作的;意大利科学家   首先用实验测定了大气压强的值。
27.(2023·徐汇模拟)甲、乙两种不同的液体盛放在同样的容器中,将完全相同的密度计分别浸入甲、乙液体中,静止后如图所示。现将密度计从液体中取出,若甲、乙两种液体的密度为、,液体对容器底部的压强变化量为、,则(  )
A., B.,
C., D.,
28.(2023·松江模拟)某油轮从密度较小的水域驶入密度较大的水域,油轮受到的浮力大小将   ,其船身浸入水中的体积将   。如图所示的液体密度计,它的刻度值从上到下逐渐   。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
29.(2022九上·奉贤期中)实验室和生产技术中常使用液体密度计测量各种液体的密度。如图所示,是一支质量为0.1千克的密度计分别放入甲、乙两种不同液体中静止时的情况,此时液面正好相平。
(1)液体密度计的工作原理是   原理,放入不同液体中时密度计受到的浮力大小是   的(选填“相等”或“不等”);
(2)由如图所示可知V排甲>V排乙,分析V排甲>V排乙原因需要用到的所学知识是   和   ;
(3)求出如图甲所示中密度计受到的浮力大小;   (写出计算过程)
(4)如图所示中,若甲、乙两个容器的底面积相同,要分析液体对容器底部压力的大小关系,则正确的步骤依次为   ,其中分析结果错误的是   (填写下列分析步骤对应的字母)。
A.物体排开液体的质量m甲>m乙
B.液体对容器底部的压强 p甲=p乙
C.液体密度ρ甲<ρ乙
D.液体对容器底部的压力F甲30.(2022八下·路南期末)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(如图甲所示),其工作原理是   。如图乙所示,将均匀细木杆的一端缠绕一些铜丝,铜丝端浸没入液体后,木杆就可以竖直漂浮,从而制成一支简易密度计。分别把它放在A、B两杯液体中,A、B两种液体的密度为、,密度计在两种液体中所受浮力分别为、,则   ,   (两空均选填“<”、“=”或“>”)。
七、综合训练
31.(2022八下·大洼期末)辽宁航母排水量67500t,满载货物的航母从河里驶向海里,船底受到水向上的压力   (变大、变小、不变)。满载货物的航母卸货500t时,航母排开水的体积   m3(,ρ海水=1.0×103kg/m3)
32.(2022八下·成都期末)如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”上浮。下列说法错误的是(  )
A.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
B.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
C.无论怎样用力挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
D.松开手“浮沉子”上浮时,小玻璃瓶内上方气压增大
33.(2022八下·永吉期末)我国第一艘两栖攻击舰“海南舰”满载排水量约4万吨,该舰满载时所受浮力约是   N,它从长江口进入东海,舰身会   一些(选填“上浮”或“下沉”)(g=10N/kg)。
34.(2022八下·锦州期末)小明同学进行“验证阿基米德原理”的实验,实验步骤如下
A.用弹簧测力计测出石块所受的重力G(图甲);
B.将石块浸没在盛满水的溢水杯中,(用空小桶接出溢水杯里溢出的水),读出这时测力计的示数F(图乙);
C.测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);
D.将小桶中的水倒出,测出小桶所受的重力G2(图丁)。
根据上面的实验步骤回答下列问题:
(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=   (用符号表示);
(2)被排开的水所受的重力G排=   (用符号表示);
(3)若F浮   (选填“>”、“<”或“=”)G排,从而可验证阿基米德原理;
(4)利用上面实验中测得的数据,可以计算出这个石块的密度 ρ石=   (用符号表示);
(5)小明还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”。他用橡皮泥代替石块再进行实验,步骤如下:将橡皮泥揉成实心球放入盛水的烧杯中,橡皮泥沉至杯底。又将橡皮泥捏成小船形状放入盛水的烧杯中,发现其漂浮在水面上,如图戊所示。
①橡皮泥前后两次受到的浮力F1   (选填“>”、“<”或“=”)F2;
②由此该同学认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是:他只关注了橡皮泥形状的改变,而忽略了   对浮力大小的影响。
35.(2022八下·芜湖期末)体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图所示,下列说法正确的是(  )
A. B.
C.丁球质量最小 D.甲球空心部分体积最小
36.(2022八下·耒阳期末)下列说法正确的是(  )
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法来增大浮力
B.图乙中“蛟龙号”潜水艇从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙说明浮力由深度决定,物体浸没在液体中越深,所受的浮力越大
D.图丁中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲<ρ乙
37.(2022八下·竞秀期末)将创“世界之最”的沱江特大桥在施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示。一正方体构件从江顶被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化关系如图乙所示(g取10N/kg,ρ江水=1.0×103kg/m3)。下列判断正确的是(  )
A.构件的边长为4m
B.构件的密度为3×103kg/m
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的②图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为2×104Pa
38.(2022八下·沧州期末)如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两个完全相同的圆柱形烧杯,分别装入适量的密度不同但质量相等的盐水,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两个烧杯中,鸡蛋在甲烧杯中处于悬浮状态,在乙烧杯中处于漂浮状态。下列判断正确的是(  )
A.甲杯中盐水密度为ρ甲,乙杯中盐水密度为ρ乙,则ρ甲>ρ乙
B.鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力分别为F浮和F′浮,则F浮>F′浮
C.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯对桌面的压力分别为F甲和F乙,则F甲>F乙
D.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯底部受到的压强分别为p甲和p乙,则p甲=p乙
39.(2022八下·绥滨期末)潜水艇是靠改变   来实现上浮和下沉的。某外型确定的潜水艇从长江潜行(在水面下航行)到南海某地执行任务,若它悬浮在江水中所受的浮力为F1,悬浮在海水中所受的浮力为F2,则F1   F2。(选填“大于”、“等于”或“小于”,已知海水的密度大于江水的密度)。
40.(2022八下·讷河期末)小智将质量相同的木块、塑料块、石块投入到水中,静止时的状态如图所示,三个物体所受的浮力分别是F1、F2、F3.下列说法正确的是(  )
A.F1=F2 >F3 B.F1 >F2 >F3
C.F1=F2 < F3 D.F1=F2= F3
答案解析部分
1.【答案】6.7×108;1.05×105
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】由阿基米德原理可知,航母满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=67000×103kg×10N/kg=6.7×108N
根据题意可知,山东舰底部所受海水的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa
【分析】根据物体排开液体的质量计算排开液体的重力,计算浮力;根据液体密度和深度,计算液体压强的大小。
2.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】一艘轮船从东海驶入长江(ρ海>ρ江),根据 可知,轮船处于漂浮状态,浮力等于重力,轮船的重力不变,所以,浮力不变,g值是常量,液体密度和轮船排开液体的体积成反比,即ρ海>ρ江,则V排海<V排江,所以,轮船要下沉一些,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮状态,浮力等于重力;根据 可知,液体密度和轮船排开液体的体积成反比。
3.【答案】B
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】“奋力”轮无论在长江口水域还是在黄浦江始终漂浮,根据二力平衡可知所受的浮力始终和重力大小相等,此过程中 “奋力”轮所受重力不变,浮力也不会变,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮时,浮力等于重力。
4.【答案】8.24×108;竖直向上;大于;8×104
【知识点】流体压强与流速的关系;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】该航母满载漂浮在海面上,所受的浮力等于其排开水的总重力,即:F浮=G排=m排g=8.24×104×103kg×10N/kg=8.24×108N,浮力的方向总是竖直向上的。机翼上凸下平,飞机在飞行时,机翼下表面比上表面的空气流速小,则下方空气的压强大于上方空气的压强,产生向上的压力差,形成向上的升力。若该舰从长江口驶向大海,仍漂浮,则F浮=G,所以航母所受浮力不变,由F浮=ρgV排可得,浸入海水中的体积为
【分析】根据F浮=G排=m排g,可求出浮力,浮力的方向总是竖直向上的;流体中,流速大的位置压强小;根据,可求出体积。
5.【答案】表层海水的温度越高,表层海水的密度越小;远洋轮船在不同水域及不同季节,表层海水密度不同,轮船满载时,都是漂浮,所受浮力不变,即 ,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,所以,在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同;下方
【知识点】密度与温度的关系;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】①根据表格中的数据可知,当表层海水的温度越高,表层海水的密度越小,所以,得出结论是表层海水的温度越高,表层海水的密度越小。
②远洋轮船在不同水域及不同季节,表层海水密度不同,轮船满载时,都是漂浮,所受浮力不变,即 ,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,所以,在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同。
③同一水域,冬季比夏季温度低,海水密度大,根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的下方。
【分析】①表层海水的温度越高,表层海水的密度越小;
②根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小;
③根据阿基米德原理 可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小。
6.【答案】变大;运动;不变
【知识点】液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用;参照物及其选择
【解析】【解答】全部浸没后的“海斗一号”在下潜的过程中,深度不断增大,根据p=ρgh可知,它受到海水的压强变大。
抛掉的重物静止在海底,“海斗一号”抛载上浮,两者之间的距离不断增大,故以抛掉的重物为参照物,“海斗一号”是运动的。
在上浮的过程中未漏出水面前,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,在海水密度不变的情况下,它受到浮力不变。
【分析】液体密度一定时,深度越深,液体压强越大;相对于参照物,物体间有位置变化物体是运动的;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力。
7.【答案】C,D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.潜艇下潜过程中,排开水的体积不变,所受的浮力不变,A不符合题意;
B.潜艇上浮未露出海面的过程中,排开水的体积不变,所受的浮力不变,B不符合题意;
C.潜艇悬浮时,所受的浮力等于其排开水的重力,即等于同体积的海水所受的重力,C符合题意;
D.潜艇浸没水中时,排开水的体积不变,所受的浮力不变,潜艇通过排出水舱中的水,或增加水舱中的水来改变自身的重力,实现浮沉,D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】潜艇通过改变自身的重力可以实现沉浮;悬浮的物体受到的浮力等于自身重力。
8.【答案】甲;=
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景。
因甲、乙两种情景潜水艇排开水的体积相同,由F浮=ρ水V排g
可知,甲乙受到的浮力相等。
【分析】潜水艇通过改变自身重力,实现沉浮,重力小于浮力时,物体上浮;液体密度和排开液体的体积相同时,受到的浮力相等。
9.【答案】A
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水艇浮在水面时排开水的体积小于潜人水中时排开水的体积,水的密度一定,根据F浮=ρ液gV排可知F1潜水艇浮在水面时所处的深度小于潜人水中时所处的深度,水的密度一定,根据液体压强公式p=ρ液gh可知p1A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据F浮=ρ液gV排可知浮力大小;根据液体压强公式p=ρ液gh可知压强大小。
10.【答案】解:如图所示:
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】因为小球静止在水中,所以浮力与重力是一对平衡力,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,作用点画在小球的重心上,如图所示:
【分析】浮力方向竖直向上。
11.【答案】B,C,D
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.已知甲、乙容器中水的质量相同,且甲容器的底面积大于乙容器的底面积,在没有放入柱体A、B时,甲容器中水面的高度较低。当放入柱体A、B后,水深h甲>h乙,则可知柱体A排开水的体积较大,由F浮=ρ水gV排可知,柱体A受到的浮力较大,柱体A排开水的质量较大,A不符合题意;
B.由题意可知,柱体A浸入水中的体积为,柱体B浸入水中的体积为,已知柱体A、B漂浮,根据阿基米德原理可知,则柱体A所受浮力FA=GA=ρ水gVA排
柱体B所受的浮力FB=GB=ρ水gVB排
即ρAgVA=ρ水gVA排
ρBgVB=ρ水gVB排
由此可得,,即ρA>ρB,B符合题意;
C.已知水深h甲>h乙,根据p=ρgh可知,水对甲容器底部的压强较大,已知S甲>S乙,根据F=pS可得,水对甲容器底部的压力较大,C符合题意;
D.由图知两柱体在水中都处于漂浮状态,根据漂浮条件和阿基米德原理可知柱体受到的重力G柱=F浮=G排
已知轻质容器的重力不计,则容器对地面的压力F=G物+G水=G排+G水=ρ水g(V排+V水)=ρ水gV总
V总为物体浸入部分的体积与容器中水的体积之和,则容器对地面的压强
已知水深h甲>h乙,所以p容甲>p容乙,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】由F浮=ρ水gV排,可比较浮力大小,浮力等于排开液体所受重力,重力越大,质量越大;根据漂浮时,浮力等于重力,结合F浮=ρ水gV排,可比较密度大小;根据p=ρgh及F=pS,可比较容器底受到的压力的大小;根据p=ρgh,可比较地面的压强大小。
12.【答案】B,C,D
【知识点】压强大小比较;液体压强的特点;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.铝箔金属瓶的形状发生变化,但物质多少没有变化,所以质量不变,即m甲=m乙,A不符合题意;
B.由于甲下沉,则F浮C.根据F浮=ρ水gV排可得,V甲D.两次杯底对桌面的压力都等于杯子、杯内水和铝箔金属瓶的重力之和,同一支杯子和铝箔金属瓶,水的质量相等,重力相等,所以两次杯底对桌面的压力相等,受力面积不变,由可得杯对桌面的压强p甲=p乙,D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】沉底的物体受到的浮力小于物体的重力;漂浮物体受到的重力等于物体的重力;根据液体密度和深度,计算液体压强;当总压力和受力面积的比值, 计算压强。
13.【答案】B
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.根据物体的浮沉条件可知,将A放入水中,A漂浮,A球的密度小于水的密度,B球放入水中,B沉入容器底部,B球的密度大于水的密度,所以A的密度小于B的密度,A不符合题意;
B.已知两个小球的质量相同,重力相同,A球漂浮,浮力等于重力,即F浮A=G,B球沉底,浮力小于重力,F浮BC.由B选项知,A受到的浮力大于B受到的浮力,根据阿基米德原理知A排开液体的体积大于B排开液体的体积,A的液面升高的多,根据知放入A后比放入B后水对容器底的压强大,C不符合题意;
D.因为AB的质量相等,放入A后与放入B后容器对桌面的压力相等,根据知放入A后与放入B后容器对桌面的压强相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】漂浮时,浮力等于重力,物体密度小于液体密度;下沉时,浮力小于重力,物体密度大于液体密度;根据,可比较压强大小;根据公式,可比较对桌面的压强大小。
14.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.两个容器的底面积相同,两种液体的液面相平,甲容器口小底大,乙容器上下一样粗,甲容器内液体的体积小于乙容器内液体的体积,两种液体的质量相等,由 可知a液体的密度大于b液体的密度,A全部浸入液体中,B部分浸入液体中,物体A和B的质量相等,由G=mg得到重力相等,且物体A在液体a中悬浮,物体B在液体b中漂浮,由物体沉浮条件可知,物体A受到的浮力等于A的重力,物体B受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力,由阿基米德原理可知A浸入液体的体积小于B浸入液体的体积,A不符合题意;
B.甲容器口小底大,液体对容器底的压力F甲>GA
乙容器上下一样粗,液体对容器底的压力F乙=GB
由于两种液体的质量相等,则GA=GB
所以液体对容器底的压力F甲>F乙
B符合题意;
C.物体A和B的质量相等,由G=mg得到重力相等,且物体A在液体a中悬浮,物体B在液体b中漂浮,由物体沉浮条件可知,物体A受到的浮力等于A的重力,物体B受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力等于物体B受到的浮力,C不符合题意;
D.由于两个物体的质量相等,根据G=mg得重力相等,又因为容器对桌面的压力等于容器、容器内液体、物体的重力总和,由于容器的质量相等,则两个容器的重力相等,液体质量相等,则液体的重力相等,物体A的重力等于物体B的重力,则A、B放入后,两个容器对桌面压力相等,又因为两容器底面积相等,根据 得到A、B放入后容器对桌面压强相等,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据,可判断液体密度;漂浮和悬浮时,浮力等于重力,根据阿基米德原理可判断浸入液体体积;水平面上压力等于重力;根据,可比较压强大小。
15.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】①根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
故①正确;
②由图可知,物体排开的液体的体积关系
由于
根据 可知
根据图示可知,三种液体的体积大小关系
根据
可知三种液体的重力关系
且A、B、C三个物体相同,所以丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,故容器对桌面的压力
故②错误;
③因为丙液体的密度最大,并且液体的深度相同,因此由 可知,丙容器底所受的压强最大,其次是乙,再次是甲,故液体对容器底的压强
故③正确;
④因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,由
可知甲下表面受到的压力大于浮力;
乙丙上表面受到的压力为零,因此乙丙下表面受到液体的压力等于浮力,且相等,即
故④正确;故只有①③④正确,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮和悬浮的物体,受到的浮力等于物体的重力;当浮力相等时,排开液体的体积越大,液体的密度越小;根据物体在液体中时,上下表面的压力差,可以计算浮力大小。
16.【答案】ρ水gS(h1﹣h2);
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】根据阿基米德原理可知,取出金属颗粒后容器受到的浮力变化了ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gS(h1﹣h2)
容器漂浮时,所受浮力等于容器的重力,则取出金属颗粒的重力等于减少的浮力,即G减=ΔF浮=ρ水gS(h1﹣h2)
根据G=mg知从容器中取出金属颗粒的质量为
金属颗粒的密度为
【分析】根据公式ΔF浮=ρ水gΔV排,可求出浮力变化;根据公式,可求出密度表达式。
17.【答案】(1)2
(2)无关
(3)a、d、e
(4)
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图a可知,金属块的重力为,由图c可知,金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数,则金属块浸没在水中时受到的浮力大小是
(2)分析实验步骤a、c、d可知,c、d两图中,物体浸没在液体中的深度不同,弹簧测力计的示数相同,则物体受到的浮力相等,由此可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)由控制变量法可知,探究物体所受浮力大小与液体的密度的关系时,需保证物体排开液体体积相同,改变液体的种类,由图可知,d、e两次实验中,物体浸没在液体中的深度相同,排开液体的体积相同,液体的种类不同,弹簧测力计的示数不同,与a图中弹簧测力计示数进行比较可知,d、e两次实验中物体受到的浮力不相等,所以分析实验步骤a、d、e可知,在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(4)由图a、e可知,金属块浸没在盐水中受到的浮力为,由图c可知,金属块浸没在水中时,金属块的体积为,盐水的密度为
【分析】(1)根据物体的重力和浸没后测力计的拉力差,计算浮力;
(2)当液体密度和排开液体的体积一定时,浮力和深度无关;
(3)探究浮力和液体密度的关系时,需要改变液体密度,保持排开液体的体积一定;
(4)根据物体受到的浮力和液体的密度可以计算排开液体的体积;利用浮力和排开液体的体积,可以计算液体密度的大小。
18.【答案】(1)越大;无关
(2)6;2
(3)ρ0g a;
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲可知物体的重力为6N,由乙可知此时受浮力1N,由丙图可知此时受浮力2N,所以比较甲乙丙可得结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;丙、丁两图中,物体A全部浸入液体中,排开液体的体积相同,但深度不同,由弹簧测力计的示数可知,两图中受到的浮力都是2N,所以比较实验序号甲、丙、丁可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)由图甲可知物体的重力为6N, A物体浸没在液体中时所受的浮力: F浮=G﹣F=6N﹣4N=2N;
(3)①木块露出液面的高度为 a,所以浸入液面以下的部分高度为(1﹣ )a=a;
木块底部所受液体的压强p=ρ0g a;④由图2甲可知,木块漂浮于液面,所以F浮=G木,
根据阿基米德原理得: F浮=ρ液gV排=ρ液gS a,则G木=ρ0g Sa ①,同理由图2乙可知:
G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)②,同理由图3丙图可知: G木+GB=ρ0g[VB+S(a﹣h2)]③,
①②联立解得: GB=ρ0gS( a﹣h1),②③联立解得:VB=S(h2﹣h1),则物体B的密度为:ρB= ×ρ0.
【分析】(1)根据F浮=G-F示,求出浮力;当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)未浸入水中时,弹簧测力计示数为物体重力;根据F浮=G-F示,求出浮力;
(3)根据p=ρgh,求出压强;根据G木=ρ0g Sa及G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)、 G木+GB=ρ0g[VB+S(a﹣h2)]求出密度表达式。
19.【答案】(1)300;2.5
(2)等于;0.75×103
【知识点】密度公式及其应用;固体密度的测量;浮力大小的计算
【解析】【解答】(1)③根据实验步骤中的数据,电子秤示数图A和图C所示,可测出被测矿石的质量是
由图A和图B得,出矿石排开水的质量
因为矿石浸没水中,所以矿石的体积等于它排开水的体积为
被测矿石的密度是
(2)③如图乙和图丙,烧杯和矿石整体漂浮在水中,根据漂浮条件得,浮力等于重力,由于整体重力不变,所以浮力不变,所以F1等于F2。
④图乙和图丙,烧杯和矿石整体漂浮,排开水的体积相等,烧杯露出部分的体积减少量等于矿石的体积,设烧杯的底面积是,所以,矿石体积为
因为
所以烧杯的底面积
所以容器的底面积
对于漂浮的物体,增加的浮力等于增加的重力,由甲和乙知
烧杯排开水的体积增加量
根据阿基米德原理得
所以,液体的密度
【分析】(1)根据电子秤上质量示数,测量质量大小;利用质量和体积的比值, 计算密度;
(2)漂浮的物体受到的浮力等于物体的密度;根据浮力和排开液体的体积,计算液体密度。
20.【答案】(1)排开液体的体积;无关
(2)D
(3)C
(4)为了得到更普遍的结论
(5)C
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图A、B、C可知,物体浸在水中的体积变大,弹簧测力计的示数变小,根据可知,物体受到的浮力变大,则说明:物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
由A、C、D知,物体浸在水中的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,根据可知,物体受到的浮力相同,则说明物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)A.人游泳时向后划水,人向前进,说明物体间力的作用是相互的,A不符合题意;
B.石头掉到水中,会沉在水底,说明石块受到的浮力小于重力,B不符合题意;
C.液体的压强随着深度的增加而增大,潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,如果不穿坚固耐压的潜水服,潜水员是承受不了那么大压强的,会有生命危险,C不符合题意;
D.从浅水区走向深水区时,由于人排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,人所受浮力变大,D符合题意。
故答案为:D。
(3)因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,而且排开水的体积的增加量也在变大,根据可知,浮力变大,且浮力的增加量也在变大;根据可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的变化量在变大,即图线逐渐变陡,当圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
(4)实验结束后,小雨将锥形物体换成体积与其不同的铁块再次进行实验。他这样做的目的是通过多次实验得到更普遍的规律。
(5)AB.由图A可知物体所受的重力,则
根据图AD可求出物体完全浸没在水中时受到的浮力
由得物体的体积
物体的密度为
AB不符合题意;
C.通过数据无法得知容器中盐水的体积,C符合题意;
D.根据图AE可知,物体完全浸没在液体中时受到的浮力
由得
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)当液体密度一定时,物体受到的浮力与排开液体的体积有关;和深度无关;
(2)人进入液体中的体积越大, 受到的浮力越大;
(3)物体进入液体的过程中,浮力变大,拉力变小,当完全进入液体中,浮力保持不变;
(4)通过改变物体进行多次实验,可以探究规律的普遍性;
(5)根据物体的重力可以计算质量,根据浮力和液体密度可以计算物体的体积,利用质量和体积的比值, 可以计算密度;结合浮力和排开液体的体积,可以计算液体密度的大小。
21.【答案】(1)解:由图可知,A物体的重力为,B物体的重力为,A、B整体漂浮在水面上,则此时木块A受到的浮力为
答:此时木块A受到的浮力大小为8N;
(2)解:由阿基米德原理可知,此时木块A排开水的体积为
所以木块A的体积为VA满足

根据公式
可知木块A的密度为
答:木块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)解:容器底部面积为
因为容器为柱形容器,A、B整体漂浮在水面上,所以水对容器底的压力等于A、B及水的重力之和,若取走B,水对容器底部压力减小量为
所以取走B,水对容器底部压强的减小量为
答:若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量为200Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体漂浮时受到的重力,计算浮力;
(2)根据物体受到的浮力和液体密度,计算排开液体的体积;根据物体的重力计算质量,结合体积,计算密度;
(3)根据压力的变化量和受力面积的比值, 计算压强的变化量。
22.【答案】(1)解:A塑料块为正方体,棱长为20cm,密度为0.5g/cm3,则物体A的质量
答:物体A的质量为4kg;
(2)解:B为合金块,其质量为3kg,密度为3g/cm3,则体积
B为正方体,则棱长
则B的底面积
则B对水平地面的压强
答:物体B放置在水平地面上时,对水平地面的压强为 ;
(3)解:将A沿水平方向切去n厘米,剩余的A的体积
由图丙可知,剩余的A刚好能浸没,剩余的A和B受到的重力等于剩余的A受到的浮力,即
即 解得n=5cm
答:A刚好能浸没时,n的值为5cm。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式,可求出质量;
(2)根据公式,可求出压强;
(3)根据公式GA+GB=F浮,可求出高度变化。
23.【答案】(1)解:10000深处,海水对深潜器的压强
答:在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小为1.03×108Pa;
(2)解:乙浸没在水中,排开水的体积等于乙的体积,乙所受的浮力
答:乙物体所受浮力的大小为0.25N;
(3)解:乙物体所受的重力
处于静止时,乙受到竖直向上的浮力、拉力及竖直向下的重力,所以细线对乙物体拉力的大小F拉=G-F浮=2N-0.25N=1.75N
答:细线对乙物体拉力的大小为1.75N。
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度和深度,可以计算液体压强;
(2)根据液体密度和排开液体的体积,可以计算物体受到的浮力;
(3)根据物体的质量计算重力;根据重力和物体受到的浮力,可以计算拉力大小。
24.【答案】漂浮
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1∶3,则
漂浮时浮力等于重力,即F浮=GA
则ρ液gV排=ρ木gVA
所以
则液体的密度
在木块上表面轻放一个物块BVA=2VB

A的上表面刚好与液面相平,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即F浮′=GA+GB

化简可得
则B的密度
物体的密度小于液体密度,故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。
【分析】根据ρ液gV排=ρ木gVA及,求出物体密度,物体的密度小于液体密度,静止时将漂浮。
25.【答案】(1)解:由图可知木块被细线系着浸没在水中,排开水的体积等于木块的体积,则木块所受的浮力
答:木块所受的浮力是50N;
(2)解:木块重力
则细线对木块的拉力
答:细线对木块的拉力是20N;
(3)解:若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,浮力等于重力,则浸入水中的体积
所以露出体积
答:若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出液面的体积为2dm3。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=ρ液gV排,可求出浮力;
(2)根据公式G=mg=ρVg及F浮=G-F拉,可求出拉力;
(3)根据公式F浮=ρ液gV排及V露=V-V浸,可求出露出液面的体积。
26.【答案】连通器;物体的漂浮条件;托里拆利
【知识点】连通器原理;大气压强的测量方法;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】船闸、茶壶是上端开口、底部连通的容器,都是利用连通器原理工作的。 根据密度计的结构特点可知,密度计是根据物体的漂浮条件用来测量液体密度的测量仪器。根据物理学史可知,1644年意大利科学家托里拆利首次测定了大气压的值,后来用他的名字命名了这一著名的实验。
【分析】上端开口、底部连通的容器是利用连通器原理工作的;漂浮时,浮力等于重力;根据F浮=ρ液gV排,可比较密度大小;托里拆利首次测定了大气压的值。
27.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】将完全相同的密度计分别浸入甲、乙液体中,静止后如图所示,由图示可知 , ,根据 ,可知 ,两个密度计完全相等,分别在甲、乙液体中漂浮,根据浮沉条件可知,漂浮时,浮力等于重力,即 ,所以两个小球受到的浮力相等,浮力都等于密度计的重力,所以密度计在液体中,容器底部的压力变化量等于密度计的重力,又因为两个容器是相同的,底面积相等,故压强的变化量相等,即 ,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;浮力相同时,排开液体的体积越大, 液体密度越小;容器底受到的压力的变化量和物体受到的浮力相等;根据压力的变化量和受力面积的比值,计算压强的变化量。
28.【答案】不变;变小;变大
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】油轮从海水密度较小的水域驶入密度较大的水域,始终处于漂浮状态,油轮的重力不变,受到的浮力不变。由 可知,油轮排开水的体积变小。密度计在液体中处于漂浮状态,浸在液体体积越大,表明液体密度越小,对应的刻度值越小,所以它的刻度值从上到下逐渐变大。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;液体密度变大,排开液体的体积变小。
29.【答案】(1)阿基米德;相等
(2)阿基米德原理;物体沉浮条件
(3)
(4)CBD;B
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)液体密度计工作时总是漂浮在被测液体中,由物体沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于自身重力,所以将密度计放入不同液体中时,密度计受到的浮力大小相等,由阿基米德原理可知,密度计排开液体体积越大,液体的密度越小。
(2)由物体沉浮条件可知,密度计漂浮在被测液体中,密度计受到的浮力等于自身重力,再由阿基米德原理可知,F浮=G排,则需要用到的所学知识是物体沉浮条件和阿基米德原理。
(3)图甲中密度计漂浮在液体中,由物体沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于自身重力,则密度计受到的浮力
(4)要分析液体对容器底部压力的大小关系,先由图中密度计排开水的体积和阿基米德原理判断液体的密度,再由液体压强公式判断容器底部受到压强大小,最后由固体压强公式判断压力大小,所以分析中不需要判断物体排开液体的质量的大小关系,故将A排除,故正确的步骤依次为CBD。
A.由物体沉浮条件可知,密度计漂浮在被测液体中,密度计受到的浮力等于自身重力,所以密度计在甲、乙液体中受到的浮力大小相等,由阿基米德原理可知,F浮=G排,故排开液体重力相等,由G=mg,可得m甲=m乙,A不符合题意,符合题意;
C.由于图甲中密度计比图乙中密度计排开液体体积大,根据阿基米德原理可判断,液体密度ρ甲<ρ乙,C符合题意,不符合题意;
B.由于两种液体深度相同,根据液体压强公式p=ρgh,可判断p甲D.由于甲、乙两个容器的底面积相同,根据固体压强公式的推导公式F=pS可知,F甲故答案为:AB。
【分析】(1)液体密度计根据阿基米德原理制作的;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;
(2)当物体受到的浮力一定时,排开液体的体积越大, 液体的密度越小;
(3)根据物体的质量计算重力,结合漂浮的状态计算浮力大小;
(4)当深度相同时,液体密度越大, 液体压强越大,受力面积相同时,压强越大, 对容器底的压力越大。
30.【答案】物体的漂浮条件;=;<
【知识点】浮力大小的计算;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】密度计测量液体密度时,密度计在液体中始终处于漂浮状态,浮力等于重力,即密度计的工作原理是物体的漂浮条件。
由图可知,密度计在两种液体中都处于漂浮状态,浮力等于重力,所以密度计在两种液体中所受浮力相等,即。
密度计在两种液体中所受浮力相等,A液体中密度计排开液体的体积较大,由可知,。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;浮力相同时,排开液体的体积越大, 液体密度越小。
31.【答案】不变;6.7×104
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】该航母从河里驶入海里,根据浮力的定义,船底受到水向上的压力就是浮力,航母在漂浮状态时,受到的浮力等于重力,重力不变,浮力不变,即船底受到水向上的压力不变。
辽宁航母排水量67500t,卸货500t后,剩余的排水量为67000t,根据可知,航母排开水的体积
【分析】漂浮时,船底受到水向上的压力就是浮力,浮力等于重力;根据,求出航母排开水的体积。
32.【答案】C,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同,都是靠改变自身重力来实现沉浮的,A正确,不符合题意;
B.当浮力小于重力,“浮沉子”就会下沉,B正确,不符合题意;
C.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,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,当重力等于它受到的浮力时,就可以悬浮,C错误,符合题意;
D.松开手,小瓶内的气体会将瓶内的水排出,气体体积变大,压强变小,D错误,符合题意。
故答案为:CD。
【分析】静摩擦力和压力、接触面的粗糙程度无关;漂浮和悬浮的物体,受到的浮力等于物体的重力;压缩气体体积时,气压变大。
33.【答案】4×108;上浮
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】攻击舰满载排水量约4万吨,该舰满载时受到的浮力约为F浮=G排=m排g=4×104×103kg×10N/kg=4×108N
因为攻击舰处于漂浮状态时,浮力等于自身的重力,因此当这艘攻击舰满载时从长江驶入东海时,重力不变,浮力不变,由于东海的海水密度大于长江水的密度,由F浮=ρ液gV排可得排开液体的体积变小,故舰身会上浮一些。
【分析】根据F浮=G排=m排g,求出浮力;根据F浮=ρ液gV排可得排开液体的体积的变化,进而判断沉浮状态。
34.【答案】(1)G-F
(2)G1-G2
(3)=
(4)
(5)<;橡皮泥排开水的体积
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲和图乙可知,物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=G-F
(2)由图丙和图丁可知,被排开的水所受的重力G排=G1-G2
(3)若F浮=G排
可验证阿基米德原理:物体所受浮力等于物体排开液体受到的重力。
(4)石块的体积
石块的密度
(5)①橡皮泥沉底时受到的浮力小于重力,橡皮泥漂浮时受到的浮力等于重力,所以橡皮泥漂浮时受到的浮力大于橡皮泥沉底时受到的浮力,即F1②探究物体受到的浮力与其形状的关系,保持液体的密度和排开液体的体积相同,改变物体的形状,他只关注了橡皮泥形状的改变,而忽略了物体排开液体体积对浮力大小的影响,是错误的。
【分析】(1)根据物体的重力和进入液体中测力计的拉力,计算浮力;
(2)根据空桶和液体的重力与空桶的重力差,计算溢出液体的重力;
(3)当物体受到的浮力和排开液体的重力相等,可以验证阿基米德原理;
(4)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;根据物体的重力可以计算质量,利用质量和体积的比值,计算密度;
(5)漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;沉底的物体受到的浮力小于重力;探究浮力和物体形状的关系时,需要保持液体密度和排开液体的体积相同。
35.【答案】A
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】四个小球的体积相同,由图可知,排开液体的体积
由可知,四个小球受到的浮力
又因为甲、乙漂浮,丙悬浮,丁沉底,所以根据物体的浮沉条件可知
所以
由可知
由可知
由图可知,甲、乙漂浮,丙悬浮,所以甲、乙、丙一定是空心的,由于甲的质量最小,所以甲空心部分的体积最大,A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】液体密度一定时,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于重力,根据浮力大小判断物体重力大小,结合体积,计算物体的密度。
36.【答案】A,D
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法增大排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,可以增大浮力,从而增加橡皮泥船的载货量,A符合题意;
B.由F浮=ρ液gV排可知,图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底的过程中,ρ液、V排不变,所以浮力不变,“蛟龙号”下潜是通过改变自身重力来实现的,B不符合题意;
C.图丙中,将空饮料罐慢慢向下按,饮料罐排开水的体积增大,受到的浮力增大,所以向下按的力越来越大;当空饮料罐浸没后,浸没在水中越深,但排开水的体积不变,其受到的浮力不变,C不符合题意;
D.图丁中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮力F甲=F乙,由图可知,V排甲>V排乙,由F浮=ρ液gV排可知,两种液体的密度ρ甲<ρ乙,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】液体密度一定时,物体排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;潜水艇通过改变自身重力实现沉浮;漂浮物体浮力相同时,排开液体的体积越大,液体密度越小。
37.【答案】B,C,D
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】AC.构件排开江水体积越大,构件受到的浮力越大。构件的重力不变,构件受到的浮力越大,构件受到的拉力越小,故图乙中①表示构件受到的拉力F2大小随h的变化关系图,图乙中②表示构件受到的浮力F1大小随h的变化关系图。由图乙得
时,构件受到的浮力刚好达到最大,说明此时构件刚好浸没在江水中,因此构件的边长为2m,A不符合题意,C符合题意;
B.构件浸没在江水中排开江水的体积为
此时构件受到的浮力为
由图得,构件浸没在水中受到的拉力为1.6N×105N,则构件的重力为
由得,构件的质量为
构件的密度为
B符合题意;
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面的深度为
受到江水的压强为
D符合题意。
故答案为:BCD。
【分析】根据图像数据,确定构件边长及体积,结合公式F浮=ρ液gV排、F浮=G-F拉及,求出构件密度;根据p=ρgh,求出压强。
38.【答案】D
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AB.因为鸡蛋在甲中悬浮、乙中漂浮,所以浮力都等于自身的重力,即鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力相等,根据可知,在浮力相同时,甲杯中的V排大,则ρ甲小于ρ乙,AB不符合题意;
C.因甲、乙两个烧杯完全相同,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等和可知,放入鸡蛋后甲、乙两烧杯对桌面的压力相等,C不符合题意;
D.烧杯粗细均匀,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,所以甲、乙两烧杯底部受到的压力相等,因两烧杯底面积S相同,根据可知,两只杯子底部受到液体的压强相同,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于物体的重力,漂浮物体的密度小于液体密度,悬浮物体的密度等于液体密度;根据总压力和受力面积的比值, 可以计算压强。
39.【答案】改变自身重力;小于
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】潜水艇所受浮力不能改变,只能靠改变自身的重力来实现上浮或下沉、悬浮的,当重力大于浮力时下沉,重力等于浮力时悬浮,重力小于浮力时上浮。
因为潜水艇潜行(在水面下航行),所以V排不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,从江水到海水,液体的密度变大,所以F1小于F2。
【分析】潜水艇靠改变自身重力实现沉浮;排开液体的体积相同时,液体的密度越大,受到的浮力越大。
40.【答案】A
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】ABCD.木块、塑料块、石块的质量相同,故重力相同,即
由图看出,静止时,木块处于漂浮状态,塑料块处于悬浮状态,石块处于沉底状态,由浮沉条件可知,,,,因此有。A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】漂浮或悬浮时,浮力等于重力;下沉时,浮力小于重力。
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