资源简介

专题18浮沉条件的应用
一、物体的浮沉条件
判断物体浮沉的条件：通常情况下，判断物体的浮沉有两种方法：一是根据力的关系来判断，即根据浮力和重力的大小关系，结合浮沉条件来判断；二是根据物体密度与液体密度的关系来判断。
判断方法 比较F浮和G物 比较ρ液和ρ物
上浮 F浮>G物 ρ液>ρ物
悬浮 F浮=G物 ρ液=ρ物
下沉 F浮注意：总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到的浮力小”，这种说法是不正确的。事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系，而不是只决定于物体受到的浮力大小。大石块受到的浮力再大，只要还小于自身的重力，就不会上浮；小木块受到的浮力再小，只要还大于自身的重力，就不会下沉。
悬浮与漂浮有相似之处，也有重要区别。相似之处是：物体都处于平衡状态，各自所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。重要区别是：（1）它们在液体中的位置不同，悬浮是物体可以静止在液体内部任一地方，而漂浮则是物体静止在液体表面上；（2）处于悬浮状态的物体，其密度与液体密度相等，处于漂浮状态的物体，其密度小于液体的密度，其体积大于物体排开液体的体积。
二、浮力的应用
（1）轮船是采用空心的方法来增大浮力的。轮船的排水量：轮船满载时排开水的质量。轮船从河里驶入海里，由于水的密度变大，轮船浸入水的体积会变小，所以会上浮一些，但是受到的浮力不变（始终等于轮船所受的重力）。
（2）潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。
（3）气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的；靠改变自身体积的大小来改变浮力的。
（4）密度计是漂浮在液面上来工作的，它的刻度是“上小下大”。
注意：轮船在不同的水中（如江水、海水）都处在漂浮状态所受浮力相等；潜艇靠改变自身重力实现浮与沉，在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变。气球升空时气球里充密度小于空气的气体。
计算浮力的基本思路 1．仔细审题，注意抓住隐含条件的关键词，如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。 2．确定研究物体，并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。 3．在受力分析的基础上，列出关系式，比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮＝G物；用线吊在液体中时：F浮＝G－G示；被强制压(按)入液体中时，F浮＝G＋F(F为压力或拉力)，若有几个物体连接在一起，可以将它们视为一个整体进行研究。 4．把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式，代入已知量解出未知量，这种思维方式不仅对较难题适用，对解较容易的浮力题也适用。
考点1 物体的沉浮条件
【例1】（2023 曲阜市一模）如图所示的是我国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇，从青藏高原海拔的中科院珠峰站附近升空，顺利升至，超过珠峰高度，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。该浮空艇通过一条缆绳与地面的锚泊设备连接，利用所受的浮力和缆绳的拉力控制可实现升空和驻空。忽略浮空艇体积的变化，在其匀速直线上升过程中，下列说法正确的是　　
A．浮空艇周围的大气压变大 B．浮空艇受非平衡力的作用
C．浮空艇所受浮力大小不变 D．艇内气体密度比空气的小
【答案】
【分析】（1）大气压随高度增加而减小；
（2）受力的物体如果处于静止或匀速直线运动状态时，一定受平衡力作用。
（3）根据分析浮空艇受到的浮力情况；
（4）浸在液体（或气体）中的物体都受到液体（或气体）对它施加的竖直向上的浮力，当物体受到的浮力大于重力或者物体密度小于液体（或气体）密度时，物体上浮。
【解答】解：、海拔越高、气压越低，浮空艇上升过程中周围的大气压越来越小，故错误；
、浮空艇在匀速直线上升过程中，处于平衡状态，受到平衡力的作用，故错误；
、海拔越高，空气的密度越小，浮空艇排开空气的体积不变，根据可知浮空艇上升过程中受到的浮力越来越小，故错误；
、物体密度小于液体（或气体）密度时，物体上浮，故艇内气体密度比空气的小，故正确。
故选：。
1．（2023春 安溪县期末）两个相同的容器分别盛放密度为、的甲、乙两种液体。将同一密度计分别放在甲、乙两种液体中，静止时所处的位置如图。将密度计从液体中取出后，容器底部所受液体压强的变化量为△、△，则　　
A．，△△ B．，△△
C．，△△ D．，△△
【答案】
【分析】同一密度计的重力不变，密度计在不同液体中都处于漂浮状态，根据漂浮条件可知密度计在两种液体中所受浮力的关系；由图可知密度计排开两种液体的体积关系，根据可知甲、乙两种液体的密度关系；
因容器为柱形容器，且原来密度计在液体中都处于漂浮状态，则将密度计取出后，容器底部所受液体压力的变化量都等于密度计的重力，可知液体压力减小量的关系，两容器的底面积相同，由△可知△与△的大小关系。
【解答】解：同一密度计的重力不变，密度计在不同液体中都处于漂浮状态，由漂浮条件可知，密度计受到的浮力都等于自身的重力，则密度计在两种液体中所受浮力相同；由图可知，密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积，根据可知甲、乙液两种液体的密度关系为，故错误；
因容器为柱形容器，且原来密度计在液体中都处于漂浮状态，则将密度计取出后，容器底部所受液体压力的变化量都等于密度计的重力，则减小的压力△相等，又因为两容器的底面积，则由△可知容器底部所受液体压强的变化量△△，故正确，错误。
故选：。
2．（2023春 安溪县期末）一个装有水的圆柱形容器（底面积为，不计容器壁厚度）放在水平桌面上，往容器中放入用细线相连，边长均为的正方体物体和，二者静止后的状态如图甲所示，此时物体露出水面高度为。剪断细线后，二者静止后的状态如图乙，此时物体露出水面高度为。则　　
A．物体的重为
B．剪断细线后水面下降
C．物体的密度为
D．图甲中细线对物体的拉力为
【答案】
【分析】（1）图乙中物体处于漂浮状态，且物体露出水面的高度为，根据可求出物体排开水的体积，根据求出物体受到水的浮力，根据物体的漂浮条件可知物体的重力；
（2）先求出剪断绳子后的减小量，根据求出水面下降的高度；
（3）图甲中，把正方体物体和看成一个整体，整体漂浮在水面上，根据题意和公式可求出和排开水的总体积，利用根据阿基米德原理求出和受到的浮力之和，根据漂浮条件可知和的总重力，据此求出的重力，根据可求出物体的质量，根据可求出物体的密度；
（4）图甲中，根据题意求出排开水的体积，根据阿基米德原理求出此时受到的浮力大小；对物体进行受力分析，根据力的平衡条件求出细线对物体的拉力。
【解答】解：、图乙中物体处于漂浮状态，且物体露出水面的高度为，
此时物体排开水的体积：，
此时物体受到的浮力：，
根据物体的漂浮条件可知，物体的重力，故错误；
、由题意可知，剪断细线后，物体排开水的体积减小量：△△；
根据可知，水面下降的高度：△，故错误；
、图甲中，把正方体物体和看成一个整体，整体漂浮在水面上，此时物体露出水面高度为，
和排开水的总体积：，
和受到的浮力之和：，
和整体漂浮在水面上，根据物体的漂浮条件可知，和的总重力；
则物体的重力：，
根据可知，物体的质量：，
物体的密度：，故错误；
、图甲中物体露出水面高度为，物体排开水的体积：，
此时受到的浮力：，
此时物体受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和细线对的拉力作用，且物体处于平衡状态，
则绳子对的拉力：，故正确。
故选：。
3．（2023 襄阳）把一个材质均匀的正方体，分别投入、、三种液体中，静止后的状态如图所示，下列说法正确的是　　
A．在液体中正方体受到浮力最大
B．三种液体中液体密度最接近正方体的密度
C．三种液体中的密度最大
D．正方体的密度大于三种液体中的任意一种
【答案】
【分析】物体在液体中漂浮或悬浮时，受到的浮力等于自身的重力；根据阿基米德原理分析液体密度的大小关系。
【解答】解：、根据图示可知，正方体在、、三种液体中都处于漂浮状态，受到的浮力都等于自身的重力，所以正方体在三种液体中受到的浮力是相同的，故错误；
、由图中可以看出，物体排开液体的体积最小的是在中，其次是、；因为所受浮力相等，根据公式可知，排开液体的体积越大，这种液体的密度越小，所以液体密度最小的是，其次是，液体密度最大的是；正方体漂浮，正方体的密度小于液体的密度，所以三种液体中液体密度最接近正方体的密度，故正确、错误。
故选：。
考点2 浮力的应用
【例2】（2023春 宜昌期末）下列关于浮力应用说法中错误的是　　
A．轮船采用“空心”的办法，能排开更多的水，增大浮力，从而能够漂在水面上
B．潜水艇是通过改变自身重力来实现浮沉的
C．轮船的“排水量”表示的是按设计的要求装满货物时排开水的体积
D．气球和飞艇里充入比空气密度小的气体，从而可以自动升上高空
【答案】
【分析】（1）浮力中空心问题，将物体做成中空的可以通过增大排开液体的体积增大浮力；
（2）潜水艇靠通过改变自身的重力来实现上浮和下沉；
（3）轮船的排水量指轮船按设计要求装满货物（即满载）时排开水的质量；
（4）气球和飞艇是靠改变球内气体的密度来实现升空的，球内气体密度小于空气密度时，物体上升。
【解答】解：．轮船用密度大于水的材料制成，通过制成空心的，增大排开水的体积，所以受到的浮力变大，因此能够漂在水面上，故正确；
．潜水艇浸没在水中时，排开水的体积不变，受到的浮力不变，为了实现上浮和下沉，是通过改变自身的重力来实现的，故正确；
．轮船的排水量指轮船按设计要求装满货物（即满载）时排开水的质量，故错误；
．气球和飞艇是利用其在空气中的浮力来升空的，只有当所充气体的密度小于空气的密度时，才可以升空，故正确。
故选：。
1．（2023 临澧县模拟）如图所示，为避免压坏反射面板，在维修“中国天眼”时，用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起，利用氦气球浮力抵消维修工人自身的大部分体重，减少对反射面板的压力，甚至形成“零重力”，下列对维修过程描述正确的是　　
A．“零重力”是指维修工人所受重力为零
B．“零重力”时浮力与总重力大小相等
C．上升时维修工人和球所受的浮力变大
D．下降时维修工人和球排开气体所受重力变小
【答案】
【分析】（1）（2）地面附近的物体都受到重力的作用，据此根据物体的浮沉条件分析得出浮力与总重力的关系；
（3）根据阿基米德原理分析维修工人和球受到的浮力、排开气体所受重力的大小变化。
【解答】解：
、把气球和维修工人看作是一个整体，整体处于悬浮状态，受到的浮力等于总重力，形成“零重力”，其所受重力不变，故错误、正确；
、用一个直径固定的氦气球将维修工人吊起，则维修工人和球排开空气的体积不变，根据可知，无论上升还是下降，维修工人和球所受的浮力大小不变，则球排开气体所受重力不变，故错误。
故选：。
2．（2023春 渝中区校级期中）中国人自古就有“上天入海”的梦想，随着国家科技的飞速发展，这些梦想正在一步步变为现实。对于如图所示的“国之重器”的分析，其中正确的是　　
A．甲图，飞艇中充入气体的密度小于空气的密度
B．乙图，093型核潜艇在浮出水面过程中，受到的浮力变大
C．丙图，客机升空时，机翼上方空气的流速大，压强大
D．丁图，“山东号”航母上的舰载机起飞后，航母受到的浮力不变
【答案】
【分析】（1）在体积相同时，物体的密度越小，其质量越小，据此做出判断；
（2）根据可判断浮力的变化；
（3）流体流速越大的位置，压强越小；
（4）漂浮物体的浮力等于自身的重力。
【解答】解：、甲图，飞艇中充入气体的密度小于空气的密度，这样可使飞艇受到的浮力大于自身重力而升空，故正确；
、乙图，093型核潜艇在浮出水面过程中，根据可知，变小，所以受到的浮力变小，故错误；
、丙图，客机升空时，机翼上方空气的流速大、压强小，故错误；
、丁图，“山东号”航母上的舰载机起飞后，航母的总重力减小，受到的浮力变小，故错误。
故选：。
3．（2023春 浦城县期中）孔明灯俗称许愿灯，放孔明灯是我国的一种民俗文化。如图所示，孔明灯在点燃后加速上升的过程中，忽略其质量的变化，则　　
A．孔明灯离手后加速上升，惯性也增加
B．孔明灯能升空，是受到空气的浮力
C．孔明灯上升速度越来越大，说明惯性大于重力
D．孔明灯离手后加速上升，是因为受到惯性力的作用
【答案】
【分析】我们把物体保持运动状态不变的属性叫做惯性，惯性代表了物体运动状态改变的难易程度，惯性的大小只与物体的质量有关。
孔明灯上升速度越来越大，是因为浮力大于重力；重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。
【解答】解：．因为惯性是物体本身具有的性质，与速度无关。孔明灯离手后加速上升，速度变化，惯性不变化，故不正确；
．孔明灯在点燃后，气体膨胀，内部气体的密度变小，重力小于浮力，所以孔明灯能升空，是因为受到空气的浮力，故正确；
．孔明灯上升速度越来越大，是因为浮力大于重力，故不正确；
．惯性是物体本身具有的性质，不是力，故不正确。
故选：。

展开更多......

收起↑