1、第二节阿基米德原理测试时间:25 分钟 一、选择题1.(2017 山东济南天桥期中)弹簧测力计下挂着金属圆柱体,圆柱体逐渐向下浸入水中,则弹 簧测力计示数的变化是()A.变大 B.变小C.先变小,后变大 D.先变小,后不变2.某物体重力为 0.5 N,把它放入盛有水的烧杯中,待其稳定后,溢出重力为 0.3 N 的水,则它 受到的浮力()A.一定为 0.3 NB.可能为 0.2 N C.一定为 0.5 ND.可能为 0.4 N3.(2017 北京中考)为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水 杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细绳系住铝块并将其缓慢浸入溢
2、 水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是( )A.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小 B.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强变大 C.铝块浸没在水中静止时,绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力 D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,若电子秤示数不变,则验证了阿基米德 原理4.(2018 湖北武汉中考)下图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验 甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为 4.0 N、2.8 N 和 2.5 N。若盐水的密度为 1.2103 kg/m3,则下列结论正
3、确的是(g 取 10 N/kg)( )A.物体 A 的密度为 3.2103 kg/m3B.实验乙中,物体 A 受到的拉力为 1.0 N C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小 0.5 N D.实验丁中,容器底部受到的压力大于 0.3 N 二、填空题5.物体体积为 0.510-3 m3,浸没水中后浮力为 牛,若物体重力为 10 牛,则物体受到的合力为 牛,方向为 。(g=10 N/kg)6.(2017 山东济南天桥期末)大明湖公园景色宜人,于 2017 年 1 月 1 日重新对游客免费开放。周末,小军一家高兴地前去湖中划船游玩。当小军登上停放在湖边的小船时,小船受到的浮力 将会 (选填“减小”“
4、不变”或“增大”);小船将 一些(选填“上浮”或“下沉”)。7.(2017 山东济南槐荫期中)如图所示,是大鱼和小鱼的争论,你认为 鱼的说法正确,这是因为两条鱼浸没在同种液体中,它们所受浮力的大小与 有关。大鱼受到水的压强 小鱼受到水的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。8.(2017 安徽合肥庐江期末)中国核潜艇在捍卫中国领海过程中发挥了巨大作用。为了执行 任务,当它从长江潜入到东海时,假设潜入深度不变,则所受浮力 ,潜艇机身所受液体压强 (均选填“变大”、“变小”或“不变”)。9.(2017 重庆中考 A 卷)不吸水的长方体 A 固定在体积不计的轻杆下端,位于水平地面上的圆柱形容器内
5、,杆上端固定不动,如图甲所示。现缓慢向容器内注入适量的水,水对容器底的压 强 p 与注水体积 V 的变化关系如图乙所示。当 p=600 Pa 时,容器中水的深度为 cm;33若 A=0.5 g/cm ,当注水体积 V=880 cm 时,杆对 A 的作用力大小为 N。(g=10 N/kg)10.(2017 黑龙江大庆中考)如图甲所示,一个立方体悬挂在弹簧测力计下处于静止状态时,弹簧测力计示数为 5 N。如图乙所示,将此立方体一半浸入某液体中静止时,测力计示数为 4.5N,则此立方体受到的浮力为 N,若某时刻剪断乙图中悬吊立方体的细线,则立方体受到的浮力变化情况是 (选填“一直不变”、“先变大后不
6、变”或“先变小后不变”,下同);立方体的下表面压强将 。若已知该立方体的体积为 125 cm3,则这种液体的密度为 kg/m3。(g=10 N/kg)三、实验探究题11.(2018 海南中考)小红去昌江棋子湾游玩时,捡到一块漂亮的小彩石。回到学校后,她应用 所学的物理知识测量这块彩石的密度,实验操作如下:(1)如甲图所示,用细线拴住彩石,挂在弹簧测力计上,根据弹簧测力计的示数可知,彩石的重 力是 N。(2)如乙图所示,将彩石浸没水中,根据弹簧测力计的示数可计算出彩石所受的浮力是 N。(3)利用以上测量数据计算出这块彩石的密度是 kg/m3。(g 取 10 N/kg)12.(2018 黑龙江大庆
7、中考)为了探究浮力大小跟哪些因素有关,某兴趣小组的同学,用同一物体进行了如图所示的操作,并记下物体静止时弹簧测力计的示数。物体未放入前溢水杯装 满水,物体浸没后,用量筒测出了溢出水的体积,如图丁所示。(1)该小组同学通过比较 F1 和 F2 的大小,得到了“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论,是否正确: (选填“正确”或“不正确”)。(2)为了探究浮力的大小与液体密度的关系,应选择 两图。(3)物体浸没在水中时,所受浮力大小为 N,盐水的密度为 kg/m3。(g=10N/kg)13.(2018 山东青岛中考节选)实验探究 探究浮力的大小数据 结论如图,甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小
8、跟哪些因素有关的实验。图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力 (填“大”或“小”),说明浮力的大 小与 有关。图丁中金属块受到的浮力大小等于 N。比较图 可知,浮力的大小与液体的密度有关数据如图,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验:结论木块受到的浮力 F 浮= N。木块排开的水所受的重力 G 排水= N。比较数据可知:浮在水上的木块受到的浮力大小 (填“大于”、“等于”或“小于”)它排开的水所受的重力14.(2017 安徽合肥肥东期末)在物理实验操作考查中,小雨抽测的实验题目是“探究浮力的大小”。他的实验操作步骤如图所示,实验过程如下。A.用细线将橡皮挂在弹簧测力计下,测出橡皮的
9、 ;B.将水倒入溢水杯中;C.将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时 ;D.将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,读出此时弹簧测力计的示数;E.记录、分析实验数据,得出实验结论; F.整理实验器材。 请根据小雨的实验过程回答下面问题:(1)指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤: 。(2)指出上面实验操作中的一处错误: 。四、计算题15.(2018 山东济宁中考)将 U 形管压强计(压强计内液体为水)的金属盒放在盛有某种液体的 玻璃杯中。其相关信息如图所示。(g 取 10 N/kg)求:(1)液体的密度;(2)体积为 60 cm3 的小球浸没在液体中受到的浮力。第二节阿基米
10、德原理一、选择题1.答案 D当金属圆柱体逐渐向下浸入水中时,排开液体的体积变大,受到的浮力变大,当 完全浸入后,浮力不再变化;由力的平衡可知,拉力大小等于重力与浮力大小之差,即 F 拉=G-F 浮,因浮力先变大后不变,故拉力先变小后不变,即弹簧测力计的示数先变小后不变。故选 D。2.答案 D 当烧杯中盛满水时,溢出的水的重力即物体所受的浮力大小,即 F 浮 min=G 排=0.3 N; 若烧杯中原来没有盛满水,则溢出的水的重力小于浮力,这时若物体漂浮或悬浮在液体中时, 物体所受的浮力最大,等于物重,即 F 浮 max=G=0.5 N。因此它受到的浮力大小的范围为:0.30.5N。故选 D。3.
11、答案 D铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯内的液面没有发生变 化,即溢水杯中水的深度不变,水对溢水杯底的压强、压力都不变,A、B 错误;对铝块进行受 力分析,其受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳的拉力,绳对铝块的拉力等于铝块的重力 减去铝块受到的浮力,C 错误;由题意可知,铝块对杯中水的作用力等于排出的水对杯中水的 作用力时,电子秤的示数不变,铝块对杯中水的作用力等于杯中水对铝块的作用力即铝块受 到的水给的浮力,排出的水对杯中水的作用力等于 G 排,若电子秤的示数不变,则 F 浮=G 排,即验 证了阿基米德原理,D 正确。故选 D。4.答案 D从题中所给条件可知物体 A 在盐
12、水中受到的浮力 F 盐水浮=4.0 N-2.8 N=1.2 N。浮液排排=由阿基米德原理 F = gV 得,V 盐水浮盐水g代入数据得 V 排=1.2 N=110-4 m31.2103kg/m3 10 N/kg由于物体浸没,故 VA=V 排A = 𝑚 𝐴 𝐴= 𝐴 𝐴= 4.0 N 10 N/kg110-4 m3=4103kg/m3故选项 A 错误;实验乙中,物体 A 在水中受到的浮力3F 水浮= 水 gV 排=1.010kg/m310 N/kg110-4m3=1.0 N物体 A 受到拉力 F 乙=GA-F 水浮=
13、4.0 N-1.0 N=3.0 N故 B 错误;实验丙中拉力是 2.8 N,实验乙中拉力是 3.0 N,所以实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小 0.2 N,故 C 错误。实验丁中,容器底部受到物体 A 的压力为 2.8 N-2.5 N=0.3 N,除此之外, 容器底部还受到盐水的压力,所以实验丁中,容器底部受到的压力大于 0.3 N,故 D 正确。 二、填空题5.答案 55竖直向下浮排水排解析因为浸没,则所受浮力大小为:F =G = gV =1 000 kg/m310 N/kg0.510-3m3=5N,浮力方向竖直向上;物体在液体中只受浮力和重力作用,由于两个力在同一直线上,F 浮G,则其合力
14、为 F=G-F 浮=10 N-5 N=5 N,方向是竖直向下。6.答案 增大下沉解析当小军登上停放在湖边的小船时,小船仍然漂浮在水面上,所受浮力仍然等于重力,G总=G 船+G 人增大,故所受浮力增大,小船排开水的体积增大,小船将下沉一些。7.答案 大排开液体的体积小于解析两条鱼均浸没于水中,大鱼排开水的体积大,由 F 浮=G 排= 液 gV 排可知,大鱼所受到的浮 力大,大鱼的说法正确;根据 p=gh 可知,小鱼所在处的深度大,受到水的压强大。8.答案 变大变大解析潜艇从长江潜入到东海时,深度不变,V 排不变,但液体密度变大,由 F 浮= 液 V 排 g 可知,潜艇所受浮力变大;又由 p=gh
15、 可知,它受到的液体的压强变大。9.答案 65.2解析根据 p=gh 可计算出当 p=600 Pa 时容器中水的深度 h= 𝑝 =600Pa=0.06𝜌𝑔1.0103 kg/𝑚3 10N/kgm=6 cm。当注水体积为 600 cm3 时,水开始接触物体 A,当注水体积为 900 cm3 时,A 浸没,水对容器底的压强是 2 100 Pa,此时水的深度 h= =2 100Pa=0.21 m;A 的高𝜌𝑔1.0103 kg/m3 10N/kgAh =h-h=0.21 m-0.06 m=0.15 m;容
16、器的底面积 S= 𝑉1 =600cm36cm=100 cm2;A 浸没后其周围(底面以A上)水的横截面积 S=𝑉=900cm3-600cm3=20 cm2;A 的横截面积 S =S-S=100 cm2-20 cm2=80 cm2;𝐴15cm当注水体积 V=880 cm3 时,A 没有浸没,此时 A 浸入水中的深度:h=𝑉-𝑉1=880cm3 -600cm3=14 cm,𝑆20cm23此时物体 A 受到的浮力 F 浮= 水 gV 排= 水 gSAh=1.010kg/m310AN/kg(0.148010
17、-4)m3=11.2 N;已知 =0.5 g/cm3,小于水的密度,此时 A 受的浮力大于33重力,杆对 A 的作用力大小为 F=F 浮-G=F 浮-AV 物 g=11.2 N-0.510 kg/m 10N/kg158010-6m3=5.2 N。10.答案 0.5 先变大后不变先变大后不变0.8103解析由题意可知立方体的重力 G=示 =5 N,当立方体一半浸入液体中静止时,立方体受到1的浮力:F 浮=G-F 示 2=5 N-4.5 N=0.5 N;当立方体全部浸入液体中静止时,排开液体的体积变为原来的 2 倍,由 F 浮= 液 V 排 g 可知,浸没时立方体受到的浮力:F 浮=2F 浮=20
18、.5 N=1 N,因为 F 浮G,所以,若剪断乙图中悬吊立方体的细线,立方体将下沉直至沉到容器底;在这一过程 中,液体的密度不变,由于排开液体的体积先变大后不变,所以,立方体受到的浮力先变大后 不变;立方体的下表面所处的深度先变大,沉底后不变,由 p= 液 gh 可知,立方体的下表面受到液体的压强先变大后不变;立方体的体积 V=125 cm3,当立方体一半浸入某液体中静止时,1 33-5 3受到的浮力 F 浮=0.5 N,此时 V 排= 125 cm =62.5 cm =6.25102m ,由 F 浮= 液 V 排 g 可得该浮液体的密度: 液=0.5N=0.8103kg/m3。三、实验探究题
19、𝑉排g6.2510-5 m3 10N/kg11.答案 (1)3.6(2)1.2(3)3.0103解析(1)由图甲知,测力计的示数为 F1=3.6 N;(2)由图乙知,测力计的示数为 F2=2.4 N,彩石受到的浮力 F 浮=F1-F2=3.6 N-2.4 N=1.2 N。(3)由阿基米德原理可知,彩石排开水的重力为 1.2 N,被排开水的质量为 0.12 kg,被排 开水的体积为 1.210-4 m3,等于彩石的体积;根据图甲知彩石的质量为 0.36 kg,彩石的密度= 0.36kg=3.0103 kg/m3。𝑉 1.210-4 m312.答案 (1)不正确(2
20、)乙、丙(3)0.51.2103解析(1)研究浮力大小与物体浸没的深度是否有关,要控制排开液体的密度和体积相同,甲、 乙中没有控制排开液体的体积相同,得出的结论不正确;(2)要探究浮力的大小与液体密度的关系,应控制排开液体的体积相同,应选择乙、丙两图;(3)如图丁所示,量筒的分度值为 2 mL,3水的体积为 50 mL,排开水的重力:G=mg= 水 gV 排=1.010kg/m310 N/kg5010-6m3=0.5N;根据阿基米德原理,物体浸没在水中时受到的浮力:浮=G=0.5 N,根据称重法:F2=G-浮 ,2 2物体的重力:G=F2+浮=1.5 N+0.5 N=2 N;故在丙图中,物体浸
21、没在盐水中受到的浮力:浮 =22 3N-1.4 N=0.6 N,根据阿基米德原理,F 浮= 液 gV 排= 液 gV 物,因排开液体的体积不变,故有浮 30.6N3333浮 3 = 浮 2,故盐水的密度为:盐水= 水=1.010kg/m =1.210kg/m 。盐水g水g浮 20.5N13.答案 大物体排开液体的体积0.3 丙、丁1.2 1.2 等于解析 比较乙、丙两图可知,图丙中金属块排开水的体积较大,弹簧测力计的示数较小,故图丙中金属块受到的浮力较大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关;图丁中金属 块受到的浮力为 F 浮丁=G-F 丁=3.6 N-3.3 N=0.3 N;图丙、丁中,金属
22、块都浸没在液体中,排 开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,即所受浮力不同,可知浮力的大小 与液体的密度有关;由题图知,木块的重力 G=1.2 N,因为木块漂浮,所以 F 浮=G=1.2 N; 小桶的重力为 0.4 N,小桶和溢出的水的总重为 1.6 N,可知木块排开水的重力为 G 排水=G 总-G 桶=1.6 N-0.4 N=1.2 N;综上可知,浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的 重力。14.答案 重力 读出弹簧测力计的示数 (1)见解析 (2)在步骤 B 中没将溢水杯中的水装 满解析 A.用细线将橡皮挂在弹簧测力计下,测出橡皮的重力;C.将挂在弹簧测力计下的橡
23、皮 浸没水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时读出弹簧测力计的示数;(1)实验中要测出溢出 水的重力,应先测出盛水小桶的重力,由实验步骤可知,小雨的实验操作漏掉的步骤是:用弹 簧测力计测空小桶的重力;(2)橡皮放入水中前,溢水杯应该是盛满水的,否则小桶内所盛的 水将小于橡皮排开水的体积。四、计算题15.答案 (1)0.8103 kg/m3 (2)0.48 N解析 (1)金属盒受到液体压强与 U 形管中两边水的压强差相等,即:p 金属盒=p 压强计,由 p=gh 可得: 液 gh 液= 水 gh 水,水 10cm 3333所以液体密度: 液= 水=110kg/m =0.810kg/m ;液 12.5cm排球(2)小球浸没在液体中,V =V =60 cm3,由阿基米德原理可得小球受到的浮力:33-63F 浮= 液 gV 排=0.810kg/m 10 N/kg6010m =0.48 N。
