1、8.6 物体的沉浮条件 一、选择题 1.下列四个情景中，受到的浮力增大的物体是（）。A从深水处走向海岸沙滩的游泳者；B从长江驶入大海的轮船；C海面下正在下沉的潜水艇；D在码头装载货物的轮船【答案】D。【解析】A从深水处走向海岸沙滩的游泳者；所受浮力变小，不符合题意。B从长江驶入大海的轮船；只要轮船质量不变，在长江和在大海中所受浮力相同，故B 不符合题意。C海面下正在下沉的潜水艇；所受浮力不变，只是潜水艇受到的重力逐渐增大，导致下沉，故 C 不符合题意。D在码头装载货物的轮船；轮船上的货物逐渐增大，轮船排开海水的体积逐渐增大，浮力逐渐增大，故 D 符合题意。2.（2017辽阳）（多选）建设一支强
2、大的海军是实现中国梦的有力保障，核潜艇是海军的战略重器，如图是我国 094 型战略导弹核潜艇，关于它在海中状态的有关分析正确的是（）。A.上浮过程中所受浮力逐渐增大；B.悬浮时所受浮力等于重力；C.悬浮和漂浮时所受的浮力相等；D.漂浮时比悬浮时排开海水质量小【答案】BD。【解析】A上浮过程中所受浮力逐渐增大；此说法错误。物体受到的浮力与其排开液体的体积有关，上浮过程中潜艇排开水的体积不变，浮力不变。B悬浮时所受浮力等于重力；此说法正确。潜艇悬浮时，处于静止状态，潜艇受到平衡力的作用，故潜艇受到的浮力大于其重力。C悬浮和漂浮时所受的浮力相等；此说法错误。潜艇悬浮时，潜艇排开水的体积等于潜艇的体积
3、；潜艇漂浮时，排开水的体积小于潜艇的体积。D漂浮时比悬浮时排开海水质量小；此说法正确。漂浮时，潜艇排开海水的体积小于悬浮时排开海水的体积，故排开海水的质量亦是如此。此题说法正确的是 BD。3.（2017山西）俗话说“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中会漂浮，李子投入水中会下沉。对此现象，下列说法正确的是（）。A西瓜的密度比李子的密度大；B西瓜漂浮时所受浮力大于重力；C李子下沉过程中所受水的压强不变；D李子浸没后，下沉过程中所受浮力大小不变【答案】D。【解析】“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中会漂浮，李子投入水中会下沉，其正确的解释应该是西瓜的密度小于水的密度；李子的密度大于水的密度。故 A 的说法错
4、误。西瓜漂浮在水中时，西瓜受到的浮力等于其受到的重力，故 B 的说法错误。液体压强与其深度有关，李子在下沉过程中受到水的压强逐渐增大，故 C 的说法错误。李子完全浸没水中后，李子排开水的体积不变，浮力不变；故 D 的说法正确。正确答案是 D。4.体积为60L的救生圈，所受重力为50N，体重为450N的林林同学在水中使用这个救生圈，当他处于静止状态时，下列判断正确的是()。A人和救生圈没入水中，处于悬浮状态；B人和救生圈漂浮，部分露出水面；C人和救生圈沉入水底；D以上情况都有可能【答案】B。【解析】假设救生圈浸没在水中，则救生圈所受到的浮力为：F浮力=gV排=1.0103kg/m310N/kg0
5、.06m3=600N；G=G人+G圈=450N+50N=500NF浮力；并且人在水里也受到水的浮力，也排开一部分水，所以，人和救生圈漂浮，人和圈可以部分露出水面。故选B。二、填空题 5.普通潜水艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中，它所受的浮力逐渐_(填“变大”“不变”或“变小”)；若潜水艇悬浮在海水中，当用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时，潜水艇将_(填“上浮”或“下沉”)；在露出海面之前，潜水艇所受的浮力将_(填“变大”“不变”或“变小”)。【答案】变大；上浮；不变。【解析】普通潜水艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中，V 排不断增大，由 F 浮=水gV 排可知它所受的浮力逐渐增大，当将
6、水舱内的水排出一部分后，潜水艇的重力减小，故重力小于浮力，潜水艇将上浮，在未露出水出之前，由于排开水的体积不变，故潜水艇所受到的浮力不变。故答案为：变大；上浮；不变。6.（2017泰州）一物块的质量为 90g，体积为 100cm3，现将它浸没在水中，物体所受的浮力为 N，松手后，物体将会（上浮/下沉/悬浮），最终静止时物体排开水的质量为 g。（g=10N/kg，水=1.0g/cm3）【答案】1、上浮、90。【解析】根据浮力计算公式，可求得：NkgNmmkgVgF1/1010100/1013633，物块密度：33/9.010090cmgcmgVm物块，物块密度小于水的密度，故松开手后会上浮；当物
7、静止时，物块排开水的质量等于物块质量，即为 90g。答案：1、上浮、90。7（2018桂林）小关与同学们去游觉桂林两江四湖，登上游船后，船会下沉一些，那么（）。A船的重力将减小 B水对船的浮力将减小 C水对船的浮力将增大 D水对船的浮力将保持不变【答案】C。【解析】（1）同学们登上游船过程中，使船的重力变大，故 A 错误；（2）登上游船过程中，游船一直处于漂浮状态，则 F 浮=G，所以，游船受到的浮力变大，故 BD 错误，C 正确。故选 C。8(2018遵义)在一次抗洪救灾行动中，一名质量为 60kg 的武警战士登上一艘自重为540kg 的冲峰舟准备抢险救灾，此时漂浮在水面上的冲锋舟排开水的体
8、积为 m3，若满载时排开水的体积为 1.2m3，最多还能装载质量为 kg 的人和物资。（水=1.0103kg/m3）【答案】0.6；600。【解析】（1）因为冲锋舟漂浮在水面上，所以受到的浮力：F 浮=G=（m 人+m 舟）g=（540kg+60kg）10N/kg=6000N，因为 F 浮=液gV 排，所以其排开水的体积：V 排=0.6m3；（2）冲锋舟满载时受到的浮力：=1.0103kg/m310N/kg1.2m3=12000N，设人和物资的总重为 G 最大，则有 G 舟+G 最大=；即：540kg10N/kg+G 最大=12000N；解得：G 最大=6600N；故 m 最大=660kg，所
9、以最多还能装载质量为 660kg60kg=600kg。故答案为：0.6；600。9（2018淮安）如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为 9000t，受到的浮力为 N。它在水下下潜过程中，受到的浮力 （选填“增大”、“减小”或“不变”），受到水的压强 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。（g 取 10N/kg）【答案】9107；增大；增大。【解析】（1）核潜艇在水面航行时受到的浮力：F 浮=G 排=m 排g=9106kg10N/kg=9107N；（2）随着海水深度的增加，单位体积海水的质量变大，即海水的密度增大，根据 F 浮=G排=液gV 排可知，潜水器受到的浮力增大；（3）
10、根据 p=gh 可知，在核潜艇下潜过程中，所处深度 h 增大、海水的密度不变，所以海水对它的压强增大。故答案为：9107；增大；增大。10（2018成都 A）我国第二艘航空母舰己于 2018 年 5 月 13 日开始出海试航，将来可增加我国海军实力。如图 12 所乐，辽宁号航空母舰训练过程中，舰载飞机飞离航母，与飞离前相比，母舰会 (选填“上浮一些”、“下沉一些”或“保持不变”）。舰载机起飞时，机翼上表面空气流动速度(选填“大于”、“小于”或“等于”）下表面空气流动速度。【答案】上浮一些；大于。【解析】（1）航母始终漂浮于水面上，由漂浮条件可知，浮力等于重力，即 F 浮=G，当舰载飞机飞离航母
11、后，航母的重力 G 减小，因航母仍处于漂浮状态，故所受浮力 F 浮要减小；因浮力减小，由阿基米德原理 F 浮=gV 排可知，排开水的体积减小，航母将上浮一些。（2）由于机翼都做成上凸下平的形状，同一股气流在相同的时间内，通过机翼的上方和下方，上方气流通过时经过的路程大，速度大；下方气流通过时经过的路程小，速度小。故答案为：上浮一些；大于。三、计算题 11.随着我国经济的不断增长，国防力量也在加强，我国第一艘航空母舰“辽宁号”已正式交接。根据某航母的主要参数值列式计算：(g10 N/kg，海水1.03103 kg/m3)主要参数值 航母总质量(包括舰载飞机)6107 kg 每架舰载飞机的质量 5
12、150 kg 每架舰载飞机与甲板的总接触面积 5000 cm2 航母正常航行速度 54 km/h 航母以正常航行速度行驶时所受阻力 3.6108 N(1)求每架舰载飞机对甲板的压强；(2)求航母所受的总重力和浮力的大小；(3)若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地，行驶了 540 km.求此过程中航母牵引力的功率；(4)若其中一架舰载飞机起飞后，求航母排开海水的体积减少了多少？【解析】（1）舰载飞机对甲板的压：F=G1=m1g=5150kg10N/kg=5.15104N，舰载飞机对甲板的压强：p=1.03105Pa。（2）航母总重力：G2=m2g=6107kg10N/kg=6108N，因为漂浮
13、，所以 F 浮=G2=6108N。（3）因为航母在匀速行驶，根据二力平衡可得：F 牵=f=3.6108N，牵引力的功率：P=F 牵v=3.6108N/kgm/s=5.4109W。（4）舰载飞机起飞前后，航母受到的浮力：F 浮=液gV 排，F 浮 1=G2-G1=液gV 排 1，根据阿基米德原理可得：V=V排-V排 1=-=5m3。答：（1）每架舰载飞机对甲板的压强为 1.03105Pa；（2）航母的总重力和受到的浮力均为 6108N；（3）航母行驶过程中牵引力的功率为 5.4109W；（4）航母排开海水的体积减少了 5m3。一、选择题 1.（2019菏泽）人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟
14、，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（）。A饺子的重力减小了；B饺子的重力和浮力都增大了；C饺子的重力不变，浮力增大；D饺子的重力和浮力都减小了【答案】C。【解析】饺子在水中煮的时候，质量不变，则重力不变，因为饺子受热膨胀，体积增大，根据 f 浮=gv 排知，浮力增大，当浮力大于重力时便会浮上来。故 ABD 错误，C 正确。故选 C。2.（2019潍坊）2019 年 4 月，中国自主研发的 600m 无人遥控潜水器“海龙”成功完成下潜任务。在某次下潜中，若从“海龙”刚好浸没开始计时，到返回水面结束计时，下潜深度 h 随时间 t 的变化关系如图乙所示。忽略海水密度变化和“海龙”的形变，下列对“海龙”分
15、析正确的是（）。A从开始到结束计时，共用时 10min；B在 13min，受到海水的浮力逐渐变大 C在 46min，处于匀速直线运动状态；D在 68min，受到海水的压强逐渐减小【答案】AD。【解析】A、由图乙可知，从开始到结束计时，共用时 10min，故 A 正确；B、由题知，从“海龙”刚好浸没开始计时，则在 13min 内，潜水器浸没水中，排开水的体积不变，由 F 浮=gV 排可知，其受到海水的浮力不变，故 B 错误；C、由图乙可知，在 46min 内，下潜深度 h 不变，说明潜水器的速度为 0，处于静止状态，故 C 错误；D、由图乙可知，在 68min 内潜水器所处的深度逐渐减小，即潜水
16、器在上浮，由 p=gh可知，潜水器受到海水的压强逐渐减小，故 D 正确。故选 AD。3.（2019绵阳）我国 10 万吨级的“新光华”号半潜船拥有两个标准足球场大的甲板，为亚洲最大。2019 年 1 月，“新光华”号半潜船从巴西运载 2.5 万吨的超大型钻井平台回到广州。半潜船装载钻井平台的工作过程示意图如图所示，半潜船先通过调整水舱里的压载水量，平稳地将船身和甲板潜入约 30 米深的水下，只露出船楼建筑；然后将漂浮的钻井平台拖拽到甲板正上方水面，半潜船开始排出水舱里的压载水，上浮到甲板与钻井平台底部接触时，将钻井平台绑扎固定在甲板上，继续排出水舱里的压载水，半潜船船身连同钻井平台一起上浮，浮
17、出水面，最后静止。半潜船在上浮过程中（）。A当排出的压载水重大于钻井平台重时才开始上浮；B当排出的压载水重等于钻井平台重时才开始上浮；C排出的压载水总重大于钻井平台重；D排出的压载水总重等于钻井平台重【答案】C。【解析】半潜船在上浮过程中分为 3 个状态，如下：图 1 是半潜船的船身和甲板潜入约30 米深的水下的状态（此时漂浮）；图 2 是上浮到甲板与钻井平台底部刚刚接触时的状态；图 3 是半潜船船身连同钻井平台一起上浮，浮出水面，最后处于静止状态；AB、图 1 中，半潜船在水下约 30 米深的位置处于漂浮状态，浮力等于重力；由图 1 到图 2，将压载水排出水舱，则半潜船的重力减小，重力小于浮
18、力，则半潜船会上浮，所以只要排出压载水，半潜船就会上浮，故 AB 错误；CD、图 1 中：F 浮 1=G 半潜船，图 3 中：F 浮 3=G 半潜船-G 排总+G 钻（其中 G 排总为整个过程中排出的压载水总重），由图可知：V 排 1V 排 3；由于都是在水中，则由 F 浮=液V 液g 可知，F 浮 1F 浮 3，即：G 半潜船G 半潜船-G 排总+G 钻，所以，G 排总G 钻，故 C 正确，D 错误。故选 C。4（2018临沂）2018 年 4 月 20 日，我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”（如图所示）成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中（）。A受到的重力小于浮力；B上、下表面受到的压力
19、差变大；C受到的压强变大，浮力变大；D受到的压强变大，浮力不变【答案】D。【解答】解：潜水器在水面下匀速下潜，此时水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，但是在水中的深度逐渐增深。根据公式 P=gh 和公式 F 浮=液 gV 排可知，潜水器受到的压强增大，浮力不变，即上、下表面受到的压力差不变。故选项 A、B、C均错误，D 正确。故选：D。5（2018玉林）如图所示，若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江，下列分析正确的是（）。A浮力变小，舰体上浮一些；B浮力变大，舰体下沉一些；C浮力不变，舰体下沉一些；D浮力不变，舰体上浮一些【答案】C。【解析】当护卫舰从大海驶入珠江后，仍然漂浮，
20、根据漂浮条件可知受到的浮力：F浮=G，因为护卫舰受到的重力不变，所以船受到的浮力不变；故 AB 错误；由于 海水 江水，根据 F 浮=水V 排g 可知，排开江水的体积大于排开海水的体积，即：舰体浸入水中的体积变大，舰体下沉一些，故 C 正确，D 错误。故选 C。6（2018龙东）海权握，国则兴。建设一支强大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”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是（）。A悬浮和漂浮时受到的浮力相等；B漂浮时排开的海水所受的重力最小；C上浮过程中所受浮力逐渐变大；D漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大【
21、答案】B。【解析】A、由图可知，悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积，由 F 浮=液gV 排可知，潜艇悬浮时所受浮力大，即 F 悬浮F 漂浮，故 A 错误。B、根据阿基米德原理可知，浮力等于排开液体所受的重力；由 B 项可知 F 悬浮F 漂浮，所以漂浮时排开海水所受的重力最小，故 B 正确。C、潜艇上浮过程中，露出水面前，V 排不变，根据 F 浮=液gV 排可知，潜艇所受浮力不变；逐渐露出水面时，V 排减小，潜艇所受浮力减小；故 C 错误。D、由图可知，潜艇漂浮时其底部所处深度最小，根据 p=gh 可知，此时潜艇底部所受海水压强最小，故 D 错误。故选 B。二、填空题 7.（2019苏
22、州）2019 年 4 月 23 日，中国人民海军成立 70 周年阅兵仪式在黄海举行。（1）两并排行驶的舰艇编队间距较远（如图所示），这是因为若靠得过近，彼此间海水流速会很大，导致压强很_，压力差会使舰艇发生碰撞；（2）在仪式上，我国研制的新型核潜艇浮出水面接受检阅，它是通过减小所受_（选填“重力”或“浮力”）实现上浮的；（3）901 综合补给舰也一起亮相，该舰的满载排水量约为 40000t，它满载时所受的浮力约为_N。（g=10N/kg）【答案】小；重力；4108。【解析】（1）流体的流速越大，流体的压强越小；若两并排行驶的舰艇靠得过近，彼此间海水流速会很大，导致舰艇间的压强很小，向内的压力差
23、会使舰艇发生碰撞，所以两并排行驶的舰艇编队间距较远。（2）潜水艇是靠改变自身的重来完成上浮或下潜的；当核潜艇浸没在水中时，排开水的体积不变，浮力不变，减小自身的重力，浮力大于重力，核潜艇上浮到水面接受检阅。（3）该舰满载时排开水的重力：G 排=m 排g=4107kg10N/kg=4108N，由阿基米德原理可得，它满载时所受的浮力：F 浮=G 排=4108N。故答案为：（1）小；（2）重力；（3）4108。8（2018龙东）如图所示，我国首艘航母“辽宁号”的排水量为 67500t，当航母满载时静止在水面上受到的浮力为 N；舰体底部在水面下 10m 深处受到海水的压强是 Pa（海水=1.03103
24、kg/m3）。【答案】6.75108；1.03105。【解析】（1）由阿基米德原理可得，该航母满载时受到的浮力：F 浮=G 排=m 排g=67500103 kg10N/kg=6.75108N；（2）舰体底部在水面下 10m 深处受到海水的压强：p=gh=1.03103kg/m310N/kg10m=1.03105Pa。故答案为：6.75108；1.03105。9（2018南京）如图所示，水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水，水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为 p1 和 p2，缸对桌面的压强分别为p1和 p2两只玩具鸭受到的浮力分别为 F1和 F2，则它们的大小关系为：
25、p1 p2，p1 p2，F1 F2，若乙图中小玩具鸭的质量为 15g，它排开水的体积是 cm3。【答案】=；=；15。【解析】（1）由图和题意可知，甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水，玩具鸭放入后水的深度 h 仍然相同，根据 p=gh 可知，水对容器底部的压强相等，即：p1=p2；（2）因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时，水的质量相等，根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知，甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等；由于玩具鸭子漂浮，根据漂浮条件和阿基米德原理可知：G 物=F 浮=G 排，即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等，所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等，由于玻璃缸完全相同（底
26、面积相同），则由 p=可知，此时缸对桌面的压强相等，即：p1=p2；（3）甲、乙缸装满了水，玩具鸭子漂浮，根据图示可知，甲缸中鸭子排开水的体积大，根据阿基米德原理可知，甲缸中鸭子受到的浮力大，即：F1F2；（4）若乙图中小玩具鸭的质量为 15g，则漂浮条件和阿基米德原理可知：G 排=F 浮=G 物，即：m 排g=m 物g，所以，m 排=m 物=15g，由=可得它排开水的体积：V 排=15cm3。故答案为：=；=；15。10（2018泸州）在海面下潜艇上浮过程中受到的重力 下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或“大于”）。【答案】小于。【解析】潜水艇在海面下上浮，应通过水仓排水而减小自身
27、的重力，由于重力小于浮力故潜水艇会上浮；潜水艇要潜入水中，应通过水仓进水而增大自身的重力，由于重力大于浮力故潜水艇会下沉；所以在海面下潜艇上浮过程中受到的重力小于下潜过程中受到的重力。故答案为：小于。11（2018泸州）据报道，2018 年 5 月 5 日，直18 改进型直升机阵落在我国首艘国产航母的甲板上，如图所示。该航母满载时排水量为 7000 吨，在海水中吃水深度为 11m。取 水=1.0103kg/m3，g=10N/kg。该航母满载时，受到的浮力为 N，最低处受到海水的压强为 Pa；某架直升机飞离该航母后，若航母排开的海水体积减少了 7m3，则该直升机的质量是 kg。【答案】7107；
28、1.1105；7103。【解析】（1）该航母满载时排水量：m 排=7000t=7106kg，航母满载时受到的浮力：F 浮=G 排=m 排g=7106kg10N/kg=7107N；（2）满载时该航母最底处受到海水的压强：p=海gh=1.0103kg/m310N/kg11m=1.1105Pa。（3）因为航母漂浮在水面上，则 F 浮=G，直升机飞离该航母后，则 F 浮=G，由于直升机飞离该航母后，直升机的重力 G 直=GG，则F 浮=F 浮F 浮=GG=G 直，根据 F 浮=海gV 排和 G=mg 可得：直升机的质量 m 直=海V 排=1.0103kg/m37m3=7103kg。故答案为：7107；
29、1.1105；7103。三、计算题 12.（2019泸州）庆祝中国人民解放军海军成立 70 周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中 093 改进型攻击核潜艇于 2019 年 4 月 27 日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为 2.8104kW，完全下潜到海面下后的排水量为 6.8103t（取海水密度=1103kg/m3、g=10N/kg）。问：（1）该潜艇悬浮时，其上一面积为 0.05m2的整流罩距海面深度为 200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？（2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为 80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为 1.610
30、6N，此时潜艇的巡航速度为多少？（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为 1.5103m3，此时潜艇的总重量是多少？【解析】（1）潜艇下潜到 200m 深处时，h=200m；此时整流罩所受海水的压强：p=gh=1.0103kg/m310N/kg200m=2106Pa。整流罩的面积：S=0.05m2，由 p=变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2106Pa0.05m2=1105N。（2）最大核动力功率：P 总=2.8104kW=2.8107W；根据=可得：有用功率：P 有用=P 总=80%2.8107W=2.24107W；由 P=Fv 得潜艇的巡航速度：v=14m/s；（3）完全下潜到海面下后的排水量为 6.8103t，则 V=V 排=6.8103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V 排=V-V 露=6.8103m3-1.5103m3=5.3103m3，根据漂浮条件和 F 浮=液gV 排可得，此时潜艇的总重量：G=F 浮=水gV 排=1.0103kg/m310N/kg5.3103m3=5.3107N。答：（1）整流罩受到海水的压力为 1105N；（2）潜艇的巡航速度为 14m/s；（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是 5.3107N。
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