初中物理物体的浮沉条件及其应用试题

为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的？这一现象引起了小科的思考。

【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用，因为它们是一对　　力，所以竹筷应该能够竖直地静止在水面上，但事实并不如此。

【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。如图所示，把一个质量适当的金属块，固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后，分别轻轻地竖直放在水和浓盐水中，观察它是否始终保持竖直。观察到的实验现象如表：

	$a$	$b$	$c$	$d$
水	不能	不能	能	能
浓盐水	不能	不能	不能	能

【分析】（1）把金属块和塑料管视为一个物体，金属块位置的改变，会改变物体的　　位置。相同条件下，这一位置越低，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

（2）分析金属块固定在 $c$点时，细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知，相同条件下，浮力作用点的位置相对细管底端越　　（填“高”或“低” $)$，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

其实，上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释，有待于继续研究 $\dots$

用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等，制作如图所示的潜水艇模型，不计进排气管体积。要让原本悬浮在 $a$ 位置的潜水艇下潜至 $b$ 位置悬浮，采取的措施是使瓶内气体 $($ 　　 $)$

A．

增加

B．

减少

C．

先增加后减少

D．

先减少后增加

为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的？这一现象引起了小科的思考。

【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用，因为它们是一对　　力，所以竹筷应该能够竖直地静止在水面上，但事实并不如此。

【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。如图所示，把一个质量适当的金属块，固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后，分别轻轻地竖直放在水和浓盐水中，观察它是否始终保持竖直。观察到的实验现象如表：

	$a$	$b$	$c$	$d$
水	不能	不能	能	能
浓盐水	不能	不能	不能	能

【分析】（1）把金属块和塑料管视为一个物体，金属块位置的改变，会改变物体的　　位置。相同条件下，这一位置越低，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

（2）分析金属块固定在 $c$点时，细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知，相同条件下，浮力作用点的位置相对细管底端越　　（填“高”或“低” $)$，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

其实，上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释，有待于继续研究 $\dots$

2020年11月10日8时12分，奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度为 $10909m$。奋斗者号在加速下潜过程中浮力 　　重力（填“大于”“等于”或“小于” $)$，下潜到 $1.0\times {10}^{4}m$深处时受到海水的压强为 　　 $\mathit{Pa}$。能承受如此大的压强，归功于我国最新研制的钛合金材料，该合金密度为 $4.5g/c{m}^3$，假如有 $9\times {10}^3\mathit{kg}$该材料，其体积为 　　 $m^3(g$取 $10N/\mathit{kg}$，海水密度取 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3).$

取一根内部横截面积为1平方厘米的直筒形塑料管，在底部扎上橡皮膜后，称得质量为2克。向管内倒入10克液体，再将它放入水中。放手后，观察到橡皮膜恰好变平，如图所示（管壁厚可以忽略）。

请回答：

（1）气管内液体的密度　 　（选填”大于“”等于“或”小于“ $)$水的密度。

（2）水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小。

（3）装有液体的塑料管受到的浮力大小。

2020年6月20日，我国自主设计和建造的“海斗号”载人潜水器，成功下潜到太平洋“马里亚纳海沟”10000米深处。创造了载人潜水器海水深潜的世界纪录。潜水器由双层船壳构成，外层与海水接触，外壳选择了钛合金作主材，潜水器在上浮和下潜时，其体积是一定的。潜水器近似可以看作长方体，其规格：长 $9m$、宽 $3m$、高 $3.4m$。该潜水器悬浮在海水中时总质量为 $25t$（海面大气压 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$， $g=10N/\mathit{kg})$。

（1）假设海水密度不随深度变化，质量不变的潜水器在上浮且未浮出水面过程中，受到水的浮力　     　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）“海斗号”悬浮在海水中，求所受到的浮力；

（3）载人潜水器在10000米深处，其上表面受到的压力约为 $2.78\times {10}^{9}N$，求海水的密度。

一人用桶从井里取水，已知桶的容积是 $6L$，空桶的质量是 $1.5\mathit{kg}$，忽略绳子的重力。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）装满水后水的质量；

（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 $3\times {10}^{-3}{m}^3$，桶受到的浮力；

（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 $5m$，绳子的拉力做的功；

（4）提水的效率。

如图所示，将生鸡蛋浸没在装有适量白醋的烧杯中，反应产生的气泡会附着在蛋壳表面，随着表面气泡的增加，鸡蛋慢慢上浮。请分析说明附着大量气泡的鸡蛋上浮的原因。（不考虑白醋密度和鸡蛋质量的变化）

如图所示，用量筒和水测量小石头体积时，小石头在水里下沉的过程中，下列判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．	水的密度变大	B．	水对小石头的压强不变
C．	小石头受到的浮力不变	D．	量筒对桌面的压力变大

水平桌面上两只完全相同的杯子里，分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中，静止后，在甲液体中的小球沉底，在乙液体中的小球悬浮，此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示，下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．甲液体的密度大于乙液体的密度

B．甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强

C．甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力

D．盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强

右图是民族传统体育项目"独竹漂"的表演场景。若表演者脚下的楠竹的质量为 12kg ，排开水的体积为 0.06m ³ ，则楠竹受到的浮力为 _____N ，运动员和手中细竹竿共重 _____N 。（ g=10N/kg ）

如图所示，将密度为0.6×10 ³kg/m ³、高度为8cm、底面积为20cm ²的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm ²水平放置的容器中。（水的密度为1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg）

求：（1）没加水时，圆柱体对容器底的压强；

（2）向容器内加水，当水加到3cm深时，求容器底对圆柱体的支持力大小；

（3）继续向容器中加水，当水深为6cm时，求圆柱体竖直静止时，圆柱体浸入水中的深度h。

如图是"寻梦"学习小组制作的潜水艇模型，通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉或上浮。若从烧瓶中吸气，使其从如图所示的位置下沉（胶管在水中的体积忽略不计）。下列分析正确的是 $($ 　　 $)$

A．	"潜水艇"所受的浮力逐渐变小
B．	"潜水艇"排开水的重力保持不变
C．	"潜水艇"顶部受到水的压强保持不变
D．	"潜水艇"是通过改变浮力的大小来实现下沉的

2021年4月23日，海军三型主战舰艇--长征18号艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇视察。

如图所示的大连舰满载排水量达 $12300t$ ，则其满载时受到的浮力为 　　 $N(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ ；舰载直升机起飞后，大连舰受到的浮力 　　（选填"变大"、"变小"或"不变" $)$ ；两只舰艇不能近距离高速并排航行，是由于两舰艇间水的流速越大，压强越 　　，容易相撞。

水平地面上有底面积为 $300c{m}^2$ 、不计质量的薄壁盛水柱形容器 $A$ ，内有质量为 $400g$ 、边长为 $10\mathit{cm}$ 、质量分布均匀的正方体物块 $B$ ，通过一根长 $10\mathit{cm}$ 的细线与容器底部相连，此时水面距容器底 $30\mathit{cm}$ （如图），计算可得出 $($ 　　 $)$

A．	绳子受到的拉力为 $14N$
B．	容器对水平地面的压力是 $90N$
C．	剪断绳子，待物块静止后水对容器底的压强变化了 $200\mathit{Pa}$
D．	剪断绳子，待物块静止后水平地面受到的压强变化了 $200\mathit{Pa}$