「经典习题周周练」
第十章浮力
第3节物体的浮沉条件及应用
1．物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体，受到两个力的作用：竖直向下的重力和竖直向上的浮力。
①浮力大于重力，物体上浮，最后漂浮，浮力等于重力；
②浮力等于重力，物体悬浮，可以停留在液体中任何地方；
③浮力小于重力，物体下沉，最后沉到容器底部。
注意：①漂浮和悬浮是运动状态中的静止状态，而上浮和下沉是运动状态中的运动状态。
②漂浮和悬浮时，都是浮力等于重力，但排开液体的体积不同。悬浮时V↓排＝V↓物；漂浮时V↓排＜V↓物。
题目一要使一块质量为20g的橡皮泥漂浮在水面上，你的做法是_______，此橡皮泥漂浮时所受浮力是_______N。（g取10N/kg）
用密度大于水的材料制成能够漂浮在水面的物体，必须使它能够排开更多的水，让它受到更多的浮力，采用“空心”的办法就可以增大可以利用的浮力。漂浮时，浮力等于重力。所以要求浮力，只要求出橡皮泥的重力就知道了浮力。
解：橡皮泥的密度比水的密度大，如果捏成团，则橡皮泥放入水中时受到的重力大于浮力，会下沉。所以要想让橡皮泥漂浮在水面上，应该把橡皮泥捏成船形或碗形，采用这种“空心”的办法可以使排开的水增多，受到的浮力增大，这样就能够漂浮在水面上。因为橡皮泥漂浮，所以F↓浮＝G，则橡皮泥的重力：
G＝mg
＝0.02kg×10N/kg
＝0.2N，
则F↓浮＝0.2N。
答案：把橡皮泥捏成船形或碗形；0.2
点评：人类在很早的时候就已经掌握了用“空心”的办法来增大可以利用的浮力，不过当时的人可能还不知道什么是阿基米德原理，他们可能是根据生活经验，从实践中获得这种方法。那么这就给了我们一个启发：我们在获取知识时不能总是一味从课本中获得，有时还要多实践，多观察生活，我们的很多物理知识都是来源于实践。
练习题年12月17日，第一艘完全由我国自主建造的航空母舰“山东舰”交付海军，部署南海，停在甲板上的飞机飞离航母时，航母所受的浮力______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
练习题2将适量的细铁丝缠绕在吸管下端，制成了一只土密度计，将其分别放入盛有不同液体的甲、乙两个相同的容器中，静止时如图所示。若两种液体的密度分别为ρ↓甲和ρ↓乙，密度计在两种液体中受到的浮力分别为F↓甲、F↓乙。从观察到的现象可以判断：F↓甲______F↓乙，ρ↓甲ρ↓乙；密度计两次排开液体的重力分别为G↓甲、G↓乙，则G↓甲______G↓乙。（均选填“＜”“＝”或“＞”）
题目二如图是课本上的一个实验，把鸡蛋放入清水中会下沉，然后逐渐加盐并轻轻搅拌，随着盐的溶解，可以看到鸡蛋会上浮，直至浮至液面。之所以会上浮，是因为（
）
A．液体密度变大，鸡蛋所受的浮力大于重力
B．鸡蛋排开盐水的体积增大，导致浮力增大
C．鸡蛋的重力减小了，导致了重力小于浮力
D．鸡蛋的质量减少了，同时所受的浮力增大
从盐水的密度变化中可知鸡蛋所受浮力的变化，由物体的浮沉条件可知鸡蛋上升的原因。
解：加盐后盐水的密度增大，而鸡蛋排开液体的体积不变，因此由F↓浮＝ρ↓液gV↓排可知，鸡蛋所受浮力增大，当浮力增大到大于鸡蛋的重力时鸡蛋会上浮。
答案：A
本题考查物体的浮沉条件，属简单应用。
练习题3某同学自制密度计并用来测定盐水的密度。
实验步骤：
①在竹筷的一端缠上适量细铁丝，制成土密度计；
②用刻度尺测出竹筷的长度L；
③把密度计放入盛水的烧杯中，水的密度为ρ↓水，静止后刻度尺测出竹筷露出液面的长度h↓1（如图）；
④把密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出竹筷露出液面的长度h↓2；
（1）竹筷一端缠上铁丝，是为了______。
（2）自制密度计从水中到盐水中，受到的浮力______。（“变大”、“变小”或“不变”）
（3）被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积______。（选填“越小”或“越大”）
（4）被测盐水的密度表达式：ρ↓（盐水）＝______。（不计细铁丝的体积）
练习题4如图所示，小明将两个完全相同的鸡蛋，放在水平桌面上的两个同样的玻璃杯中的盐水中，两杯盐水的液面相平，则下列说法正确的是（
）
A．甲杯中的鸡蛋受到的浮力小
B．两个玻璃杯杯底受到盐水的压力一样大
C．乙杯的杯底受到盐水的压强大
D．甲杯中盐水的密度相对较大
2．浮力的应用
根据物体的浮沉条件的决定因素：物体的重力和它受到的浮力可知，改变物体的重力或者改变物体排开液体的浮力（由F↓浮＝ρ↓液gV↓排可知，一是改变物体排开液体的条件；二是改变液体的密度）。
①在不改变物体重力的条件下，改变物体的形状增加它排开水的体积，从而增加它的浮力——轮船的工作原理。
②在物体的形状不能改变（不能改变它排开水的体积）时，改变物体的重力来改变物体的浮沉——潜水艇的原理。
③在物体的形状不能改变（不能改变它排开水的体积）时，改变物体的重力（改变物体的密度）来改变物体的浮沉——氢（热）气球的原理。
题目三潜水艇是靠改变自身的______达到浮沉的目的；水面下的一艘潜水艇在下潜过程中，所受水的浮力______。
潜水艇浸没在水中无论是上浮还是下沉，潜水艇的体积不变（排开水的体积不变），受浮力不变；通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力，实现上浮或下沉的；根据阿基米德原理分析水面下潜水艇在下潜过程中浮力的变化。
解：潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮与下潜的；浸没在水中的潜水艇在下潜的过程中，由于排开水的体积不变，水的密度不变，故所受浮力不变。
答案：重力；不变
点评：本题考查潜水艇的原理和阿基米德原理的应用，要求学生能灵活根据所学过的物理知识解决生活中所遇到的问题。
练习题5空气的密度随高度的增加而______，所以气球在上升过程中受到的浮力会逐渐______。
练习题6由经验可知，井中提水，人会觉得水桶离开水面后会比水桶离开水面前要（选填“轻”、“重”），这是因为水桶在水中时要受到向上______的作用。
练习题7下列关于浮力知识的应用，说法正确的是（
）
A．阿基米德原理只适用于液体，不适合于气体
B．一艘轮船在海里装卸货物时，所受浮力不变
C．密度计在不同液体中漂浮，浸入液体体积越大，所测液体密度越小
D．潜水艇像鱼一样是靠改变自身体积，从而改变所受的浮力，实现上浮下潜的
3．力的示意图
上浮：F↓浮G；悬浮：F↓浮＝G；下沉：F↓浮G。
题目五一乒乓球漂浮于杯内的水面，电梯开始向上运动时发现乒乓球下沉，请画出此时乒乓球的受力示意图。
在水中向上运动的乒乓球受到重力和浮力两个力的作用，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上。
解答：当电梯开始向上运动时发现乒乓球下沉，排开水的体积变大，由F↓浮＝ρ↓液gV↓排可知，乒乓球所受的浮力变大，重力不变，故浮力大于重力，故此时乒乓球的受力示意图如下图所示。
答案：如下图所示
画力的示意图，首先要对物体进行受力分析，看物体受几个力，要先分析力的大小、方向和作用点，再按照画图的要求画出各个力。
练习题8如图所示，作出小球在水中上浮时所受力的示意图。
练习题答案
1．减小
（提示：飞机飞离航母前后，航母都处于漂浮状态，浮力始终等于航母的重力；当飞机飞离航母时，航母的总重减小，所以航母所受的浮力会减小）
2．＝；＜；＝
（提示：同一密度计在两种液体中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度计受到的重力；由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系，再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系；根据阿基米德原理分析排开液体重力的大小）
3．（1）为了降低重心，使竹筷能竖直漂浮在液面；（提示：物体的重心越低，其稳度越大）
（2）不变；（提示：自制密度计从水中到盐水中，都处于漂浮状态，所以浮力等于自身的重力；同一支密度计的重力不变，其受到浮力的大小也不变）
（3）越小；（提示：同一密度计在不同液体中受到的浮力相同，由F↓浮＝ρ↓液gV↓排可知，被测液体的密度越大，排开液体的体积就越小）
（4）[（Lh↓1）/（Lh↓2）]ρ↓水
4．C
（提示：根据漂浮与悬浮的条件可判断鸡蛋在不同杯子中受到的浮力的大小；根据鸡蛋的浮沉情况判断出杯中盐水密度的大小关系，利用压强公式p＝ρgh判断压强的大小，根据压强公式p＝F/S判断玻璃杯杯底受到盐水的压力的大小）
5．减小；减小
[解析：随着高度的增加，空气越来越稀薄，空气的密度会越来越小；空气的密度减小，气球的体积不变（排开空气的体积不变），根据F↓浮＝ρ↓空gV↓排可知，气球受到的浮力会减小]
6．轻；浮力
7．C
8．如图所示
（提示：小球在水中受重力与浮力的作用，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上；因为小球正在上浮，所以重力比浮力小，线段的长度不同）
