苏科版八年级下册物理10.5.2 浮力的综合应用素养提升练习(含解析)

第十章压强和浮力
五、物体的浮与沉
第二课时浮力的综合应用
基础过关全练
1.【学科素养·科学思维】(2023江苏淮安涟水期末)如图所示是实心正方体甲、乙的质量与体积的关系图像。

甲、乙两个物体的质量相等,把它们分别放在水平地面上,它们对地面的压强分别为p甲、p乙;把它们分别浸没在水中释放,静止后它们受到的浮力分别为F甲、F乙。

则下列判断正确的是()
A.p甲=p乙
B.F甲=F乙
C.p甲<p乙
D.F甲<F乙
2.【学科素养·科学思维】(2023江苏南京鼓楼期末)用细绳连在一起的气球和铁块,恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内的某一位置(如图实线所示),若用一细铁丝(铁丝体积不计)将铁块轻轻向下压较长一段距离后(如图虚线所示),气球受到的浮力、气球和铁块在水中的浮沉情况及水对容器底部的压强将()
A.变小、下沉、变小
B.变小、下沉、不变
C.不变、悬浮、变小
D.不变、悬浮、不变
3.(2022江苏连云港宁海中学期末)如图所示,容器底面积为200 cm2,一根细线下吊着物体,容器开始是空的,现在往容器中以200 cm3/min的恒定速度注水,绳子的拉力随注水时间的变化图像如图乙所示,物体的质量为g,物体下表面到容器底部的距离为cm,物体的密度为kg/m3。

(g=10 N/kg)
4.【物理跨数学】【新独家原创】在制作简易密度计的综合实践活动中,小明取一根饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端封闭起来,使其竖直漂浮在水中,测量出吸管浸入水中的深度H,如图甲所示,再将吸管竖直漂浮在另一种液体中,位置如图乙所示,测量出吸管浸入液体中的深度h,则该液体密度比水的密度(选填“大”或“小”),设水的密度为ρ水,液体的密度为ρ液,则h=(用H、ρ水和ρ液表示),由于H和ρ水的数值保持不变,h与ρ液成比,所以密度计的刻度线是不均匀的。

5.【实验探究·设计实验】(2023江苏常州实验中学期末)物理小组在实验室发现一个不规则的小金属块,乐于探索的他们想通过测量其密度判断小金属块的材质。

受到“曹冲称象”故事的启发,他们利用如图所示的器材和足量的水(含取水工具、抹布,水的密度为ρ水)进行实验,实验步骤如下:
①在量筒中装入适量的水,记下体积V1;
②将系有细线(细线体积、质量均不计)的小金属块浸没在量筒的水中,记下体积V2;……
请你帮这组同学完成实验。

要求:
(1)写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量;
(2)写出小金属块密度的数学表达式(用已知量和测量量表示)。

6.【安全与健康】(2022江苏常州实验中学期末)如图是一款戴在手腕上的救生手环。

人一旦淹没到水里发生危险时,开启阀门,会弹出一个体积约为4 dm3的气囊。

若一个人的质量为51 kg,计算并说明:(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ人=1.02×103kg/m3,g=10 N/kg,手环重忽略不计)
(1)该人的体积是多大?重力是多少牛?
(2)该人和气囊淹没在水中时,受到的总浮力是多大?
(3)气囊能否帮助该人浮出水面。

能力提升全练
7.【跨学科·物理学与工程实践】(2023江苏泰州中考,30,★★☆)用硬质塑料瓶、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),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。

下列说法正确的是()
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
8.(2020广东珠海中考,7,★★☆)游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法。

质量为50 kg的小蓉佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示。

游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是(g取10 N/kg)()
A.5 000 N
B.500 N
C.50 N
D.5 N
9.(2022江苏无锡中考,11,★★☆)如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图,艇体采用轻质的复合织物材料制成,外观呈白色,囊体上层装有压缩氦气,通过向艇外排出下层部分的空气而实现上升,高度达到9 032 m,高度越高大气越稀薄,上升过程中艇体体积不变。

关于浮空艇,以下说法中正确的是()
A.艇体材料的密度较大
B.白色外观可以吸收各种色光
C.上升过程中,浮空艇所受的浮力变小
D.上升过程中,浮空艇所受的重力不变
10.(2023北京通州一模,15,★★☆)(多选)小明在洗水果时发现不同的水果在水中静止
时所处位置是不一样的,梨子漂着,大约有1
3体积露出水面;金桔也漂着,大约有1
5
体积露
出水面,葡萄放入水中后慢慢下沉,最终静止在容器底部,他认为这些现象和三种水果的质量和密度紧密相关。

于是他从三种水果中各取一个,用电子秤测出其质量,得到的关系是m梨>m桔>m葡。

他将这三个水果抽象成三个密度均匀的小球,如图所示。

他根据水果在水中的浮沉状态做出以下四个判断,其中正确的有()
A.梨子所受浮力最大
B.葡萄的密度比水的密度大
C.金桔的密度比梨子的密度小
D.这三种水果中,与水的密度最接近的是金桔
11.(2022江苏苏州中考,15,★★☆)洗水果时,发现芒果比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图甲所示。

它们受到的浮力大小关系为F浮芒F浮桃;用天平正确测量油
桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是g;芒果的体积一定(选填“>”“<”或“=”)82.4 cm3。

甲乙
12.【学科素养·科学思维】(2022江苏连云港中考,21,★★☆)“彩球温度计”是一种精美的居家装饰品,也是一种很特别的温度计,可用于粗略地测量环境温度。

如图甲所示,玻璃管中装有对温度敏感的液体,当外界温度变化时,玻璃管中液体的密度会随之变化。

液体中装有体积相同的五颜六色的彩球,每个彩球都标注有特定的温度。

当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。

当外界温度降低时,液体中有部分彩球上浮至“彩球温度计”的上部(彩球体积变化可忽略)。

图乙是某温度时彩球温度计中的彩球稳定后的分布情况。

请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)乙图“彩球温度计”中彩球上标注的温度是当时的环境温度(请填写彩球编号)。

(2)如果图甲是另一温度时彩球稳定后的分布情况,则(选填“甲”或“乙”)“彩球温度计”所处环境温度较高。

(3)如果彩球a的质量为m a,彩球c的质量为m c,则m a(选填“>”“=”或“<”)m c;彩球a标注的温度(选填“高于”或“低于”)彩球c标注的温度。

(4)彩球c是否为悬浮状态,理由是。

13.【跨学科·物理学与社会发展】(2022江苏常州清潭中学期末,23,★★☆)小明来到素有“中国死海”之称的新疆达坂城盐湖游玩,看到游客能漂浮在湖面,便利用随身携带的砝码盒以及长方体有盖铁皮罐、细线、沙石、水等物品探究湖中盐水的密度。

(g 取10 N/kg)
①取一根细线与铁皮罐等高,通过对折细线找到铁皮罐一半高度的位置,并作记号。

②在铁皮罐内加入适量沙石并加盖密封,使之漂浮时一半浸入水中。

③在铁皮罐上加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在水中。

④将该铁皮罐放入盐水中,加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在盐水中。

求:(1)铁皮罐的体积;
(2)铁皮罐和沙石的总重力;
(3)盐水的密度。

素养探究全练
14.【科学探究】小明自制土密度计并测定盐水的密度。

实验器材:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。

实验步骤:
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝,制成土密度计;
②用刻度尺测出竹筷的长度L;
③把土密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面以上竹筷的长度h1(如图所示);
④;
请根据上述实验步骤回答下列问题。

(1)将实验步骤④补充完整:
;
(2)竹筷一端缠上铅丝,是为了
;
(3)土密度计是利用条件工作的。

被测液体的密度越大,土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=。

(不计铅丝体积,用ρ水表示水的密度)
答案全解全析
基础过关全练
1.D甲、乙质量相等,则重力相等,即G甲=G乙;把它们分别放在水平地面上,则它们对地面的压力相等,由图像可知,当质量相等时,甲、乙两个物体的体积,V甲<V乙,由于甲、
乙两个是实心正方体,则根据V=L3可知,L甲<L乙,则S甲<S乙,根据p=F
S
可知,p甲>p乙;由图
像可知,当V=1 cm3时,m甲=2 g,m乙=0.5 g,则甲、乙的密度分别为ρ甲=m甲
V =2g
1cm3
=2
g/cm3,ρ乙=m乙
V =0.5g
1cm3
=0.5 g/cm3,由于ρ甲>ρ水>ρ乙,所以,把它们浸没在水中释放,静止时甲
沉在底部,乙处于漂浮状态,根据浮沉条件可知:F甲<G甲,F乙=G乙,所以,F甲<F乙,故D正确。

2.A原来气球和铁块悬浮在水中,则有F浮=G;若用一细铁丝(铁丝体积不计)将铁块轻轻向下压较长一段距离后,整体所处的深度增加,由p=ρgh可知,气球和铁块受到水的压强增大,则铁块的体积不变,气球的体积变小,气球排开水的体积减小,由F浮=ρ液V排g 可知,气球受到的浮力变小,导致气球和铁块受到的总浮力小于总重力,气球和铁块会下沉;由气球排开水的体积变小可知,水面会下降,水对容器底部的压强变小,故A正确。

3.2404 1.2×103
解析由图乙可知,当容器中没有水时,细线拉力等于物体的重力,即G=F0=2.4 N,由
G=mg可知,物体的质量m=G
g = 2.4N
10N/kg
=0.24 kg=240 g;由图乙可知,当t=4 min时,物体的下
表面刚好接触到水面,此时容器中水的体积V水=200 cm3/min×4 min=800 cm3,由V=Sh
可知,此时物体的下表面到容器底部的距离h=V水
S
容=800cm3
200cm2
=4 cm;由图乙可知,物体浸没时
细线的拉力F1=0.4 N,物体受自身重力、绳的拉力和水的浮力作用处于平衡状态,则物体浸没时受到的浮力F浮=G-F1=2.4 N-0.4 N=2 N,由F浮=ρ液gV排可知,物体排开水的体
积V 排=F 浮
ρ水
g =2N
1.0×103kg/m 3×10N/kg =2×
10-4 m 3,因为此时物体浸没在水中,所以物体的体积V=V 排=2×10-4 m 3,物体的密度ρ=m V =0.24kg 2×10−4m
3=1.2×103 kg/m 3。

4.大
ρ水H ρ液
反
解析 密度计漂浮在水面上时,V 排=SH ,则有F 浮=G 物,即ρ水gV 排=G 物,ρ水gSH=G 物,当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,V
排液
=Sh ,则有F
浮液
=G 物,即ρ
液
gV
排液
=G 物,ρ
液
gSh=G 物,故ρ液gSh=ρ水gSH ,得h=ρ水H
ρ液
,因为h<H ,所以ρ液>ρ水,根据h=ρ水H
ρ液
可知,由于H 和
ρ水的数值保持不变,h 与ρ液成反比。

5.解析 (1)因为没有天平,利用漂浮条件求得小金属块的重力,则步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量为③往大水槽中加入适量的水,使装有小金属块的小桶漂浮在水槽的水面上,并标记水面在小桶上的位置;④取出小金属块,往小桶中加水使桶外水面到达所标记的位置,用量筒测出桶中水的体积V 3。

(2)因为装有小金属块的小桶漂浮在水槽的水面上,量筒测出桶中水的体积V 3,即小金属块漂浮时排开水的体积,则漂浮时排开水的质量m 排=ρ水V 3,因为漂浮,小金属块的质量m=m 排=ρ水V 3,小金属块的体
积V=V 2-V 1,则小金属块的密度ρ小金属块=m V =ρ水V 3
V 2
−V
1。

6.解析 (1)根据密度公式ρ=m
V
知该人的体积V 人=m 人
ρ人
=51kg 1.02×103kg/m 3=0.05 m 3;人的重力G 人
=m 人g=51 kg×10 N/kg=510 N 。

(2)该人和气囊淹没在水中时,受到的总浮力F 浮=ρ水gV
排
=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg×(4×10-3 m 3+0.05 m 3)=540 N 。

(3)因为F 浮>G ,所以气囊能帮
助该人浮出水面。

能力提升全练
7.D 当模型漂浮于水面时,它受到的浮力等于重力,故A 错误;向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,瓶内的水将变少,总重力变小,模型将上浮,故B 错误;从瓶中抽气时,瓶内气体压强变小,瓶内的水将变多,总重力变大,模型会下沉;此时它排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知它受到的浮力不变,故C 错误;让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,此时应向外抽气,使瓶内气体减少,气压减小,让水进入瓶中,使潜艇受到的重力大于浮力,实现下沉,然后停止抽气,再适当充气,再向外排水使重力等于浮力而悬浮,即瓶内气体先减少后增加,则瓶内的水先增加后减少,故D 正确。

8.C 小蓉的重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N ,人体的密度与水的密度差不多,约为
1.0×103 kg/m 3,根据密度公式ρ=m V 知,小蓉的体积约为V=m ρ=50kg 1.0×103kg/m 3=0.05 m 3,小蓉漂浮在水面上时,约110的体积露出水面,即V 排=(1−110)V=910
×0.05 m 3=0.045 m 3,小蓉漂浮时受到的浮力F 浮=ρ水gV 排=1.0×103 kg/m 3×10 N/kg×0.045 m 3=450 N ,当小蓉漂浮在水面上时,受重力、浮力和游泳圈对她的作用力,所以游泳圈对她的作用力大小约为F=G-F 浮=500 N-450 N=50 N ,故C 最符合实际。

9.C 艇体采用轻质的复合织物材料制成,所以艇体材料的密度较小,故A 错误。

白色外观可以反射各种色光,而不是吸收各种色光,故B 错误。

上升过程中艇体体积不变,高度越高大气越稀薄,即空气密度变小,根据F 浮=ρ气gV 排可知浮空艇所受的浮力变小,故C 正确。

浮空艇通过向艇外排出下层部分的空气而实现上升,因此浮空艇所受的重力变小,故D 错误。

10.AB由于梨子和金桔是漂浮状态,则梨子和金桔受到的浮力都等于重力,而m梨>m 桔,
故梨子受到的浮力大于金桔受到的浮力,葡萄沉底,说明葡萄受到的浮力小于葡萄的重力,而葡萄的重力最小,故梨子受到的浮力最大,故A正确;在水中,葡萄密度大于水的密度,才会下沉,故B正确;由于梨子和金桔是漂浮状态,则梨子和金桔受到的浮力都等
于重力,则可以列等式F浮=ρ水g×(1−1
3)V梨=m梨g=ρ梨V梨g,经整理可得ρ梨=2
3
ρ水,F浮'=ρ水
g(1−1
5)V桔=m桔g=ρ桔V桔g,同理可以整理出ρ桔=4
5
ρ水,故金桔的密度大于梨子的密度,故
C错误;无法比较葡萄与水密度的接近程度,则无法判断葡萄、金桔的密度与水密度的接近程度,故D错误。

故选A、B。

11.>82.4>
解析由图甲可知,芒果排开水的体积大于油桃排开水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,F浮芒>F浮桃
;由图乙可知,油桃的质量m=50 g+20 g+10 g+2.4 g=82.4 g;油桃漂浮在水中,此时油桃受到的浮力大小和油桃的重力相等,即F浮桃=G桃,因为F浮=ρ液gV排、G=mg,所以
有ρ水gV排桃=m桃g,油桃排开水的体积V排桃=m桃
ρ
水=82.4g
1g/cm3
=82.4 cm3;由图甲可知,芒果排开
水的体积大于油桃排开水的体积,且芒果浸没在水中,因此芒果的体积V芒=V排芒>V排桃=82.4 cm3。

12.(1)c(2)甲(3)<高于(4)否彩球c浸没在液体中虽然静止,它除了受到重力和浮力外,还受到其他作用力
解析(1)当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度,由图乙知,彩球c上标注的温度是当时的环境温度。

(2)玻璃管中的液体对温度敏感,液体的质量一定,当外界温度升高时,液体膨胀,体积变大,
由ρ=m V ,可知液体密度减小;由图知,甲中彩球下沉,乙中彩球上浮,甲中彩球受到的浮力小于乙中彩球受到的浮力,每个彩球的体积相等,由F 浮=ρ液gV 排可知,甲中液体密度小于乙中液体密度,所以甲中液体温度较高,即甲所处环境温度较高。

(3)彩球的体积相等,由图乙知,a 、c 彩球都浸没在液体中,排开液体的体积相等,根据F 浮=ρ液gV 排可知所受浮力相等,a 球先上浮,说明a 上浮时浮力大于a 的重力,此时c 受到的浮力小于c 的重力,所以G a <G c ,由G=mg 知,m a <m c ;当外界气温降低时,玻璃管内液体的体积变小,液体的密度变大,当液体的密度大于小球的密度时,小球就上浮,按小球上浮的先后顺序,先上浮的小球的密度最小,对应标注的温度最高;最后上浮的小球的密度最大,对应的标注温度最低。

由图乙知,a 球标注的温度高于c 球标注的温度。

(4)当彩球c 受到的浮力大于它的重力时上浮,最终应漂浮在液面,而c 球静止在图乙中的位置,c 球所受浮力仍大于c 的重力,所以c 球还受到a 、b 球以及容器壁对它的力,所以c 球不是悬浮状态。

13.解析 (1)由②图可知,铁皮罐一半浸入水中漂浮时受到的浮力F
浮
1=ρ水
V 排
1g=ρ水
×12
V 罐
g ,在铁皮罐上加砝码,铁皮罐恰好浸没在水中时受到的浮力F
浮2=ρ
水V
排2g=ρ
水
×V 罐g ,则F 浮1=G ,F 浮2=G+G 砝码1,所以,F 浮2-F 浮1=G 砝码1,即ρ水×V 罐g-ρ水×12
V 罐g=G 砝码1,即V 罐=
2G 砝码1ρ水g
=
2m 砝码1ρ水
=2×0.5kg
1.0×103kg/m 3=1×
10-3 m 3。

(2)一半浸入水中漂浮时受到的浮力F 浮
1=ρ
水
V 排1g=ρ水×12V 罐g=1.0×103 kg/m 3×12
×1×10-3 m 3
×10 N/kg=5 N ,由于铁皮罐漂浮在水面上,则G=F 浮1=5 N 。

(3)铁皮罐恰好浸没在盐水中时处于悬浮,则可得:F 浮3=G+G 砝码2,即ρ
盐水
V 罐g=G+G 砝码2,所以ρ盐水=
G+G 砝码2V 总g =G+m 砝码2g V 总g =5N+(0.5kg+0.2kg)×10N/kg
1×10−3m 3×10N/kg
=1.2×103 kg/m 3。

素养探究全练
14.(1)见解析(2)使土密度计能够竖直漂浮在液体中(3)物体的漂浮越小(4)L−ℎ1
ρ水
L−ℎ2
解析(1)把土密度计放入盛有待测盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面以上竹筷
的长度h2;(2)铅丝的密度比较大,在液体中能够浸没,并且密度计重心越低越稳定,使土密度计能够竖直漂浮在液体中;(3)土密度计在液体中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,浮力与重力相等,因此土密度计在水中与在盐水中所受的浮力相等,即F浮=ρ
,液体密度越大,V排会越小。

(4)土密度计在水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排1=ρ水液gV排
gS(L-h1),在盐水中时受到的浮力F浮'=ρ盐水gV排2=ρ盐水gS(L-h2),因为F浮=F浮',所以ρ水
ρ水。

gS(L-h1)=ρ盐水gS(L-h2),即ρ盐水=L−ℎ1
L−ℎ2。