第二节　阿基米德原理2026人教版（2024）初中物理8年级下册第十章同步习题课件（含答案）

第2节　阿基米德原理1.(新中考·分析论证)(2024河南鹤壁期末)某实验小组利用如图所示装置进行“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。(1)步骤A中存在的错误是　 　　　    ,这会导致测出的物体排开液体的重力　　　　    (选填“偏大”“偏小”或“不变”),纠正错误后继续实验,其中最合理的实验步骤顺序是　　　　    。(2)实验小组按照合理的实验步骤进行实验,同时将测量的数据记录在表中:溢水杯中的水没有达到溢水口　偏小DABC由表格数据可得,物块浸没在水中时所受的浮力为　　      N,物块排开水所受重力为　　　　    N,由此可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小　　　　    (选填“大于”“小于”或“等于”)它排开液体的重力。(3)另一小组在步骤B的操作中,只将物块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则　　　　    (选填“能”或“不能”)得到与(2)相同的结论。(4)为了得到更普遍的结论,实验接下来还需要如何操作?    　 　　    (写出一种即可)1.21.2等于能换用不同种类的液体进行实验解析　(1)如步骤A所示,溢水杯中的水未达到溢水口,会使实验时溢出水的质量偏小,从而导致物体排开水的重力偏小;实验中需要先测量物块和空烧杯的重力,目的是避免因沾水而导致测得的物块和空烧杯的重力偏大,所以最合理的顺序为DABC。(2)由表格数据可知,物块浸没在水中时所受的浮力F浮=G-F示=4 N-2.8 N=1.2 N,物块排开水所受的重力G排=G总-G空=3.2 N-2 N=1.2 N,由此可知,F浮=G排,故浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力。(3)另一实验小组在步骤B的操作中,只将物块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,物块浸入水中的体积变小,排开水所受的重力变小,受到的浮力也变小,但物体受到的浮力大小仍等于它排开水的重力,则能得到与(2)相同的结论。(4)为了得到更普遍的结论,避免实验的偶然性,应换用不同种类的液体进行实验。2.(新独家原创)白鲸由于温和的性格,可爱的外表,成了极地海洋公园的“明星”。如图所示是白鲸进行精彩表演的场景,下列有关说法正确的是 (　　)A.白鲸在出水时,受到的浮力逐渐变大DB.白鲸在入水时,受到的浮力逐渐变小C.白鲸在水面下游动时,受到水的浮力逐渐变小D.在表演中,白鲸受到的浮力始终等于其排开水的重力解析　由F浮=ρ液gV排可知,当白鲸出水时排开水的体积V排变小,其受到的浮力逐渐变小;当白鲸入水时排开水的体积V排变大,其受到的浮力逐渐变大;当白鲸在水面下游动时,V排不变,其受到的浮力不变。由阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小等于其排开液体所受的重力,故D正确。3.(教材习题变式)(2023湖南郴州中考)重为5 N的实心物体挂在弹簧测力计下,物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3 N,此时物体受到的浮力为　　 　 N,物体的密度是　    　 　     kg/m3。(g取10 N/kg)22.5×103 解析　物体受到的浮力为F浮=G-F=5 N-3 N=2 N;物体的体积为V=V排= = =2×10-4 m3,物体的质量为m= = =0.5 kg,物体的密度为ρ= = =2.5×103 kg/m3。4.(新课标·安全与健康)(2024山东莱州期中)如图所示为一种防溺水手环,将该手环系在手臂上,紧急情况下打开手环,气体会迅速充满手环内的气囊,使人漂浮于水面。为确保人身安全,人体浸入水中时头部需要露出水面(一般情况下,头部的体积约占人体总体积的十分之一)。质量为51 kg的某同学带着这种防溺水手环在泳池中学习游泳,已知他的平均密度为1.02×103 kg/m3,水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,忽略手环体积和质量,求:(1)该同学浸入水中,胸口距离水面30 cm时,胸口受到水的压强;(2)当该同学让头部露出水面时,他在水中受到的浮力;(3)该同学使用的防溺水手环的气囊体积至少为多少m3才能确保他的安全。(忽略气囊的质量)解析　(1)根据公式p=ρgh可得,胸口受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa;(2)该同学的体积V人= = =0.05 m3,让头部露出水面时,该同学浸入水中的体积占人体体积的十分之九,即V排= V人= ×0.05 m3=0.045 m3,此时该同学在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.045 m3=450 N;(3)该同学的重力G人=m人g=51 kg×10 N/kg=510 N,忽略手环和气囊的重力,漂浮时F浮+F气囊=G人,F气囊=G人-F浮=510 N-450 N=60 N,气囊排开水的体积至少为V气囊排= = =0.006 m3。5.(新课标·国家安全)(2024广东广州中考,6,★☆☆)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处 (　　)AA.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大解析　潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区,液体的密度变小,潜水艇排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水艇受到的浮力变小,由阿基米德原理可知,其排开液体的重力变小。6.(新课标·科学推理)(2024四川成都中考,A13,★☆☆)小李同学想估算空气对自己的浮力大小,采集的数据有:自己的体重、自己的密度(与水接近,约为1.0×103 kg/m3)、空气的密度(约为1.3 kg/m3)。则空气对小李的浮力大小约为 (　　)A.0.006 N　 　    B.0.6 NC.60 N　　　　　    D.600 NB解析　空气对小李的浮力F浮=ρ空气gV排,小李受到的重力G=ρgV,V排=V,根据阿基米德原理可知,F浮= ,小李的重力约为500 N,代入数据得F浮=0.65 N,所以B正确。7.(新课标·科学推理)(2024福建中考,14,★★☆)质量为m0的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为m1、m2、m3,不计细针体积。下列判断正确的是 (　　)A.甲图中,水对杯底的压力为(m1-m0)gB.乙图中,草莓的质量为m2-m1-m0C.丙图中,草莓排开水的体积为 D.丙图中,细针对草莓的压力为(m3-m2-m0)g答案　C解析　甲图中,杯中水的重力G水=(m1-m0)g,杯子上粗下细,水对杯底的压力小于杯中水的重力,A错误。乙图中,草莓的质量等于乙、甲两图电子秤示数之差,即m2-m1,B错误。丙图中,草莓受到竖直向下的重力G草莓、细针对草莓向下的压力F和水对草莓的竖直向上的浮力F浮,且F浮=G草莓+F,乙图中,杯子对电子秤的压力F2=m2g,丙图中,用细针压草莓,杯子对电子秤的压力增大,此时杯子对电子秤的压力F3=m3g,则细针对草莓的压力F=m3g-m2g,G草莓=(m2-m1)g,则F浮=(m3-m1)g,根据阿基米德原理得,草莓排开水的体积V排= = = ,C正确,D错误。故选C。8.(新中考·创新实验)(2023广东肇庆期末,20改编,★★☆)为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,小明用如图所示的实验装置进行操作。其中A、B是弹簧测力计,C是重物,D是薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是可升降平台,G是铁架台。(1)实验前,在选择A、B两个弹簧测力计时,很多同学认为选择任何规格的弹簧测力计都可以,而小军同学认为应选择规格　　　　    (选填“相同”或“不同”)的弹簧测力计。(2)实验中,小明逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数　　　　    (选填“增大”“减小”或“不变”),比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFA    　　　    ΔFB。相同减小=(3)小明设计的实验装置的优点是　　　　    。(写出一条即可)见解析解析　(1)规格相同的弹簧测力计的分度值相同,实验时便于读数,也可以减小误差,故应选择规格相同的两个弹簧测力计。(2)重物C受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、弹簧测力计的拉力F拉,重物受力平衡,则G=F浮+F拉,重物浸入水中的体积变大时,重物受到的浮力变大,则重物受到的弹簧测力计的拉力变小,即弹簧测力计A的示数变小,且所受浮力大小的变化量与弹簧测力计A示数的变化量相等;重物浸入水中的体积变大时,溢出水的体积变大,溢出水的质量变大,则溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大,根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量ΔFA和弹簧测力计B示数的变化量ΔFB相等。(3)优点:实验装置来源于生活,方便进行;实验中薄塑料袋的质量可以忽略不计,能同步观察和比较弹簧测力计A、B示数的变化,从而更直观地得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系。9.(新课标·科学推理)(2024四川自贡中考,33,★★☆)自贡某初级中学物理科技小组的同学们用弹簧测力计悬挂一实心长方体不吸水砖块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,如图甲所示。弹簧测力计的示数F与砖块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略砖块浸入水中时游泳池水面高度的变化,已知g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,p大气=1.013×105 Pa,求:(1)砖块浸没在水中时所受浮力的大小。(2)砖块的密度。(3)砖块刚好浸没时,其下底面所受的压强。解析　(1)由图像可知,当h为0~40 cm时,砖块在空气中匀速下降,弹簧测力计的示数为54 N,由二力平衡条件可知,砖块的重力G=F拉1=54 N,当h为70~100 cm时,砖块浸没在水中,受到的浮力F浮=G-F拉2=54 N-24 N=30 N;(2)砖块的质量m= = =5.4 kg,砖块的体积V=V排= = =3×10-3 m3,砖块的密度ρ= = =1.8×103 kg/m3;(3)忽略游泳池水面的高度变化,砖块刚好浸没时下底面距水面的距离h=70 cm-40 cm=30 cm=0.3 m,砖块下底面受到水的压强p水=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa,其下底面所受的压强p=p大气压+p水=1.013×105 Pa+0.03×105 Pa=1.043×105 Pa。特别提醒　在解决浮力图像的综合题时,一要明确各段图像表示的物理过程和特点,尤其是明确浮力与物体浸入液体体积之间的关系;二是要找出两个临界点,一个是物体刚露出(或完全浸入)液体的点,另一个是物体刚离开(或接触)液体的点。10.(新课标·模型建构)(2024吉林长春汽开二模)如图所示是某科创小组设计的水库自动泄洪控制装置模型。装置顶部开有小孔,A为压力传感器(A的厚度忽略不计),B为能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动的圆柱体。已知光滑细杆的长度为80 cm,圆柱体B的底面积SB=50 cm2,高hB=30 cm。当模型内水深h=18 cm时,圆柱体B与模型底面刚好接触且无压力。(圆柱体B的密度小于水且不吸水,ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)(1)在模型内水深上升至h=18 cm的过程中,圆柱体B受到的浮力逐渐增大,说明浮力的大小与　 　　　    有关,圆柱体B的密度为　　　　    kg/m3;(2)水面上涨到设计的警戒水位时,圆柱体B对压力传感器的压力为3 N,触发报警装置,此时模型内的水深为　　　cm。排开液体的体积0.6×103　74解析　(1)在模型内水深上升至h=18 cm的过程中,圆柱体B排开液体的体积增大,圆柱体B受到的浮力逐渐增大,故浮力的大小与排开液体的体积有关;当模型内水深h=18 cm时,圆柱体B与模型底面刚好接触且无压力,此时圆柱体排开液体的体积V排=SBh=50 cm2×18 cm=900 cm3=9×10-4 m3,所受的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×9×10-4 m3=9 N,圆柱体B的重力GB=F浮=9 N;圆柱体B的质量mB= = =0.9 kg=900 g,圆柱体B的体积VB=SBhB=50 cm2×30 cm=1 500 cm3,根据密度公式可知圆柱体B的密度ρ= = =0.6 g/cm3=0.6×103 kg/m3;(2)触发报警装置时圆柱体B对压力传感器的压力为3 N,由于物体间力的作用是相互的,压力传感器对圆柱体的压力也为3 N,则此时圆柱体B受到的浮力F浮'=GB+F=9 N+3 N=12 N,圆柱体B排开水的体积V排'= = =1.2×10-3 m3=1 200 cm3,则圆柱体B浸入水中的深度h2==24 cm,则此时模型内的水深h'=80 cm-(30 cm-24 cm)=74 cm。