例1、在一个装满水的溢水杯中,轻轻放入一个实心小球后,溢出了100g水,则下列判断正确的是(水的密度为1.0g/cm3)( )
A、小球的体积肯定不会大于100cm3
B、小球的体积肯定等于100cm3
C、如果小球的体积大于100cm3,它的质量一定等于100g
D、如果小球的体积大于100cm3,它的质量一定大于100g
分析:
容器装满水,轻轻放入一小球后,有三种情况:漂浮,F浮=G排=G球;m排=m球=100g,V>100cm3;
悬浮:F浮=G排=G球;m排=m球=100g,V=100cm3;
下沉:F浮=G排<G球;m排=100g<m球,V=100cm3;从中可以得出答案:m球≥100g
解:
V排=V溢=m水/ρ水=100g/(1g/cm3)=100cm3;
轻轻放入小球后,有三种情况:
(1)漂浮:∵F浮=G排=G球;m排=m球=100g,V>100cm3;
(2)悬浮:∵F浮=G排=G球;m排=m球=100g,V=100cm3;
(3)下沉:∵F浮=G排<G球;m排=100g<m球,V=100cm3;
可见:m球≥100g,A错;若小球质量大于100g,G球>G排=F浮,将下沉,V=100cm3;
故A、B、D错误;C正确;
故选C.
点评:
分析时要考虑三种情况:漂浮、下沉、悬浮,再利用浮沉条件:F浮>G,物体上浮(最后漂浮F′浮=G),F浮<G,物体下沉,F浮=G,物体悬浮.
例2、用一个玻璃瓶装上写有你心愿的纸片,然后盖上盖子并密封,投入江中,就能漂浮在水面上,成为“漂流瓶”.如果漂流瓶从长江漂入大海,漂流瓶所受到的浮力及它露出水面的体积变化情况是(海水密度大于河水密度)( )
A、浮力变大,露出水面体积不变
B、浮力不变,露出水面体积变大
C、浮力不变,露出水面体积变小
D、浮力变小,露出水面体积变大
分析:
漂流瓶在江水和海水中都漂浮,受浮力等于漂流瓶重,可以得出漂流瓶受浮力大小关系;
因为漂流瓶受浮力相等,知道海水大于江水的密度,利用阿基米德原理(F浮=G排=m排g=ρ液V排g)分析排开水的体积关系,从而得出露出水面体积关系.
解:
∵漂流瓶在海水和江水中都漂浮,
∴F浮=G,
∴漂流瓶从长江漂入大海所受到的浮力不变;
又∵F浮=G排=ρ液V排g,ρ海水>ρ江水,
∴排开海水的体积比排开江水的体积小,
∴漂流瓶从长江漂入大海排开水的体积将变小,
∵V=V排+V露.
∴漂流瓶从长江漂入大海露出水面的体积将变大.
故选B.
点评:
本题将漂浮条件(F浮=G)和阿基米德原理(F浮=G排=m排g=ρ液V排g)综合应用,技巧性强,要灵活运用.与此类似的题目:将密度计放入不同的液体中、轮船在江水和海水中等.
例3、如图所示是中国海军装备的第一代舰载反潜直升机,最大起飞质量达13t,着水后可以在水上漂浮8h.直升机可将声呐探头吊放在100m深的海面下,声呐发出的超声波即可探测到隐藏在深海中潜艇的方位、距离(已知ρ海水=1.03×103kg/m3,声音在海水中传播的速度为1500m/s,g取10N/kg).问:

(1)海水对声呐探头的压强是多少?
(2)直升机漂浮时受到的浮力是多大?
(3)若声呐探头发出声波4s后接收到潜艇反射回来的信号,则潜艇离探头有多远?
(4)若要加强潜艇的“隐身”性能,请你写出一种合理的措施.
分析:
(1)知道声呐探头所处的深度,利用液体压强公式求受到水的压强;
(2)知道直升机的质量,利用重力公式求直升机重,再根据漂浮条件求直升机受到的浮力;
(3)求出声波单趟用的时间,利用速度公式求潜艇离探头有多远;
(4)要加强潜艇的“隐身”性能,就是尽量减弱潜艇表面对声波的反射能力,据此分析回答.
解:
(1)p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×100m=1.03×106Pa;
(2)∵直升机漂浮,
∴F浮=G=mg=13×103kg×10N/kg=1.3×105N;
(3)声波从探头到潜艇的时间:
t=1/2×4s=2s,
s=vt=1500m/s×2s=3000m;
(4)要加强潜艇的“隐身”性能,就是减弱潜艇表面的反射能力,可以在潜艇表面涂上一层能吸收声波的材料.
答:
(1)海水对声呐探头的压强是1.03×106Pa;
(2)直升机漂浮时受到的浮力是1.3×105N;
(3)潜艇离探头有3000m;
(4)在潜艇表面涂上一层能吸收声波的材料.
点评:
本题综合考查了学生对液体压强公式、速度公式、物体的漂浮条件的掌握和运用,涉及到利用回声测距、加强潜艇“隐身”性能的方法,知识点多、综合性强,属于难题!