初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第2节 阿基米德原理优秀当堂达标检测题

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知识点一、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1.实验目的：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
2.实验图像
3.实验操作要点及注意事项
（1）弹簧测力计的读数（注意看清量程和分度值）。
（2）称重法计算浮力：F浮=G物一F拉。
（3）溢水杯的使用（溢水杯中的液体到达溢水口，以保证物体排开的液体全部流入小桶内）。
（4）实验步骤的补充与改正（先测空桶重和物重，再将物体浸没在水中，最后测出排开液体的重力）。
（5）得出普遍规律的操作（物体由浸没改为浸入；换用不同的液体等）。
4.实验结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于排开液体的重力。这就是著名的阿基米德原理。可用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排。
特别提醒
（1）弹簧测力计的读数（注意看清量程和分度值）。
（2）称重法计算浮力：F浮=G物一F拉。
（3）溢水杯的使用（溢水杯中的液体到达溢水口，以保证物体排开的液体全部流入小桶内）。
（4）实验步骤的补充与改正（先测空桶重和物重，再将物体浸没在水中，最后测出排开液体的重力）。
（5）得出普遍规律的操作（物体由浸没改为浸入；换用不同的液体等）。
小宇同学利用如图所示的实验装置，验证阿基米德原理，溢水杯已经装满水，当物块浸入水中时，水会流入小空桶内。
(1)由实验中的数据可知，物块浸没在水中时受到的浮力为 N，排开水的重力是 N；根据实验中所测的物理量可列等式 （用图中字母表示），从而验证了阿基米德原理；
(2)如果实验前溢水杯未装满水，实验测得的 （选填“浮力”或“排开水的重力”）将会 （选填“偏大”或“偏小”）；
(3)如果物体没有完全浸没在水中， （选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理；
(4)小宇同学用酒精代替水继续实验，他发现此时的F3变大，说明浮力的大小与 有关。
知识点二、阿基米德原理
1.阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
（1）公式表示：；适用于液体（或气体）。
（2）液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
2.浮力大小的计算方法
（1）浮力产生的原因是物体在液体或气体中上下表面的压力差，公式为F浮=F向上-F向下。
（2）根据物体受力平衡变换而来的方法，当物体受到竖直向上的拉力时，拉力、重力和浮力三力平衡，向上的拉力加浮力等于向下的重力，所以浮力等于重力减去拉力，公式：F浮=G-F拉。
（3）二力平衡法 F浮=G物。
（4）阿基米德原理法 F浮=G排。
特别提醒
浮体综合题的解题思路和方法
（1）先明确物体在液体中的状态：漂浮。
（2）分析物体的受力情况：只受重力G物和浮力F浮两个力的作用，并处于静止状态。
（3）列出二力平衡的方程：F浮=G物。
（4）展开求解：利用浮力的公式F浮=ρ液gV排、重力公式G物=m物g=ρ物gV物求未知量。
如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯和小桶，弹簧测力计挂着重为10N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为400g，溢出的水全部装入小桶中，小桶的质量为200g，小桶底面积为30cm2（g取10N/kg）。求：
(1)物块所受的浮力是多少？
(2)小桶装完溢出的水后对水平面的压强？
(3)物块的密度是多少？
问题一：探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【角度1】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【典例1】某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
（1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力。
（2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为 N。石块排开的水所受的重力可由AD两个步骤测出。
（3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小 排开液体所受重力。
（4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中合理的是 。
A．用原来的方案和器材多次测量取平均值
B．用原来的方案将水换成酒精进行实验

（1）本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验，多次测量找普遍规律。
（2）液体与桶的总重力与桶的重力之差大小等于物体排开液体的重力。
【变式1-1】兴趣小组的同学们用鹅卵石、弹簧测力计、细线、溢水杯和小桶验证阿基米德原理。
(1)实验前弹簧测力计已调零，实验中为了减小误差并便于操作，更合理的步骤顺序应为 （用图中的序号表示）；
(2)若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式： （用已经测量的物理量表示），则可以验证阿基米德原理：浸在液体中的物体所受的浮力大小等于 ；
(3)在步骤B中，若石块没有完全浸入水中，对实验结论 （选填“有”或“没有”）影响。
【变式1-2】在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中，某小组的同学进行了如图所示的操作：
(1)实验的最佳顺序是 ；由图甲和乙知 N；通过实验可得到的结论是：浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它 ；
(2)以下情况会影响结论的是________；
A．图甲中水面未到达溢水杯的溢水口
B．图乙中物体未全部浸没在水中
(3)由实验测得的数据可以求出物体A的体积为 ；若将图乙中的水换成盐水（），物体受到的浮力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
(4)把物体A换成木块，利用上述实验中的器材，探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”，实验过程中 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）步骤不需要弹簧测力计。
问题二：阿基米德原理
【角度1】阿基米德原理的理解
【典例1】如图所示，体积相等的三个小球静止在水中，关于它们受到的浮力和压强的大小关系正确的是（ ）
A．B．
C．D．
理解阿基米德原理的内容，并会用公式计算浮力的大小。
【变式1-1】把重为G的石块挂在弹簧测力计下，将石块分别浸没在水和酱油中，石块没有碰到容器底和容器壁，测力计的示数分别为F1和F2，以下判断不正确的是（水的密度用ρ水表示）（ ）
A．酱油中F浮＝G－F2B．
C．D．
【变式1-2】一个空药瓶，瓶口扎上橡皮膜，分别竖直地浸入甲、乙两杯液体中，一次瓶口朝上，一次瓶口朝下，两次药瓶在液体里的位置相同，两杯中液面相平，如图所示。若两次实验中橡皮膜的凹陷程度相同，下列说法正确的是（ ）
A．甲杯中橡皮膜受到的压强小B．甲、乙两杯中液体密度相等
C．药瓶在甲杯中受到的浮力较大D．乙杯底部受到液体压强较大
【角度2】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【典例2】如图所示，一重为10N的容器放在水平桌面上，容器内盛有质量为2kg的水，容器的底面积为，弹簧测力计的挂钩上挂着一重为12N，体积为的物块，现将物块浸没于水中，容器内水面由15cm上升到18cm，求：
(1)物块放入水中后受到的浮力是多大？此时弹簧测力计的读数是多少？
(2)物块放入水中前，容器底受到的水的压力？
(3)物块放入水中后，容器对桌面的压强？
（1）阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
（2）浮力综合问题的分析与计算主要涉及几个关键步骤和方法，‌包括确定物体在液体中的状态、‌分析受力情况、‌建立二力平衡方程、‌利用浮力公式求解未知量。
【变式2-1】用弹簧测力计悬挂一实心物块，物块下表面与水面刚好接触，如图甲所示。由此处匀速下放物块，直至浸没于水中并继续匀速下放（物块始终未与容器接触）。物块下放过程中，弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。（水的密度，g=10N/kg）求：
(1)物块浸没在水中受到的浮力和排开水的体积。
(2)物块的密度。
(3)从物块刚好浸没水中到h=10cm的过程中，水对物块下表面的压强变化了多少帕？
【变式2-2】一个底面积为200cm2足够高的柱形容器M装有200cm深的水，置于水平地面上，一个质量忽略不计的硬塑料瓶固定在轻杆上，内有适量的水，如图甲所示。塑料瓶ABCD部分为柱形，柱形部分高度hAB为15cm。用手拿住轻杆，将该瓶从图甲中刚接触水面位置，缓慢竖直下降8cm，杆对瓶的拉力F随下降高度h之间的关系图像如图乙所示。然后从该位置继续向下，直到水面与AD相平为止。（g取10N/kg）求：
(1)瓶内所装水的质量为多少kg；
(2)当瓶子下降8cm时，容器中的水面上升的高度；
(3)当水面与AD相平时，瓶外的水对容器M底部的压强。
【基础强化】
1．如图所示，体积相同、材料不同的abcd四个小球静止在不同深度的水里，以下说法正确的是（ ）
A．a小球受到浮力最小B．b小球受到浮力最小
C．c小球受到浮力最小D．d小球受到浮力最小
2．如图所示是我国最先进的潜水器“潜龙三号”。潜水器在水面下匀速下潜的过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力和潜水器下表面受到的压强（ ）
A．浮力变大，压强变大
B．浮力不变，压强变大
C．浮力不变，压强不变
D．浮力变大，压强不变
3．长方体容器中盛有水3N，将一物体放入水中后，有1N的水溢出，则正确的是（ ）
A．物体所受浮力一定1N
B．物体所受浮力一定小于1N
C．物体所受浮力可能是1N
D．物体所受浮力一定大于1N
4．如图所示，这是一款救生手环，当发生溺水事故时，打开手环开关，手环瞬间弹出一个体积为33 dm3的气囊，随后气囊将溺水者带出水面。一名测试者潜入水下测试该手环，下列说法正确的是 （，g 取10 N/kg）（ ）
A．测试者所受浮力的方向竖直向下
B．测试者在水下下潜过程中，受到的水的压强不变
C．测试者在水下下潜过程中，受到的浮力不断变大
D．气囊在水下完全打开后，受到的浮力为 330 N
5．如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20cm。弹簧测力计下挂着重为12N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中（g取10N/kg），静止后溢出水的质量为0.5kg。下列说法错误的是（ ）
A．物块受到的浮力为5N
B．物块体积为5×10﹣4m3
C．弹簧测力计的示数为7N
D．杯底所受水的压强为20000Pa
6．下列关于浮力的说法，正确的是（ ）
A．乒乓球漂浮在水面上受到浮力作用，玻璃球沉入水中不受浮力作用
B．只有浸在液体里的物体才受到浮力，在空气中的物体不受浮力
C．铁球浸没在水中缓慢下沉时，弹簧测力计示数不变，说明铁球所受浮力不变
D．物体浸在液体中，由于受到浮力，物体的重力要变小
7．2015年6月1日，“东方之星”客轮在长江遭遇龙卷风不幸倾覆，救援工作随即全面展开。在潜水员完全浸没水中并继续下潜的过程中，江水对潜水员的压强将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），潜水员受到的浮力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），用吸管吸饮料，使饮料流入嘴里是 的作用。
8．将金属块的一半浸没水中，排开了0.6kg的水，金属块受到的浮力是 N。将该金属块全部浸没在酒精中受到的浮力为 N。（g取10N/kg，酒精的密度0.8×103kg/m3，水的密度1.0×103kg/m3）
9．小聪想探究物体所受浮力大小与排开液体重力的定量关系，主要实验片段如图所示，则可归纳出的实验结论是 （写表达式）；如果实验前，溢水杯未装满水，则所测得的石块排开水的重力会偏 （选填“大”或“小”）。
【能力培优】
10．小降参加学校春季运动会获得一枚金牌，他想测出该金牌的密度。他先用天平测出金牌的质量178g，然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中，溢出的水流入质量为50g的空烧杯中，测得烧杯和溢出水的总质量为70g。已知水的密度为ρ=1.0×103kg/m3。则下列说法正确的是（ ）
A．排开水的体积是20m3B．金牌的体积是70cm3
C．金牌的密度是8.9×103kg/m3D．金牌是纯金做成的
11．如图甲所示，长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像，（g取10N/kg）。根据图像信息，下列判断不正确的是（ ）
A．该金属块重力的大小为54N
B．浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
C．该金属块的密度是
D．在至时间段金属块在水中受到的浮力逐渐减小
12．（1）如图所示，重30N的物体B在水平地面上，重15N的物体A叠放在B的中央，则B对地面的压力是 N；若A的底面积， 的底面积，则A对B的压强为 ， 对地面的压强为 。
（2）将一重力为18N，体积为2×10-3m3的物块用细线系在弹簧测力计的挂钩上，将它浸没在酒精中，则物块受到的浮力是 N，此时测力计的示数是 N（g=10N/kg，（已知酒精的密度为0.8×103kg/m3）。
13．将一盛有水的薄壁容器放在水平桌面上，容器的质量忽略不计，容器中水的重力G水=10N，现将一体积为500cm3的钢球放入水中，球在水中下落过程中水未溢出，此时金属球未碰触容器底和容器壁，如图所示，球完全进入水中受到的浮力为 N，容器底部受到的压力为 N。（钢球的密度）
14．如图，两个相同的弹簧测力计上端固定在同一水平木板上，下端分别悬挂两个完全相同的柱形金属块。在其正下方同一水平面上放置甲、乙两个完全相同的容器。分别向两个容器中缓慢注入水和盐水，当两个金属块各有一部分浸入液体中，且两个弹簧测力计的示数相等时，此时两个金属块所受浮力的大小关系为 ，两个容器底受到的液体压强的大小关系为 。（选填“>”、“