沪科版八年级全册第二节 阿基米德原理精品同步练习题
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9.2阿基米德原理同步练习沪科版初中物理八年级全一册
一、单选题(本大题共10小题,共20.0分)
1. 将重为5 N的实心金属球轻轻放入盛满水的溢水杯中,若溢出2 N的水,小球受到的浮力为( )
A. 0 N B. 2 N C. 3 N D. 5 N
2. 关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是( )
A. 物体的密度越大,受到的浮力越小
B. 漂浮的物体比沉底的物体受到的浮力大
C. 浸没在液体中的物体受到的浮力与深度有关
D. 在同种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大
3. 将体积相同的实心小球A、B、C分别放入两个装有不同液体的相同容器中,静止时的情况如图所示。通过测量可知,两容器中液面相平,小球A、C露出液面的体积相同。下列说法正确的是( )
A. A、C两球所受的浮力相等 B. C小球所受的浮力大于重力
C. 三个小球中密度最小的是C球 D. 甲、乙两容器对桌面的压力相同
4. 如图所示,把一金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计的示数为F,若要让弹簧测力计的示数变小,已知ρ盐水>ρ水>ρ酒精,下列做法可行的是( )
A. 往烧杯里加些水
B. 往烧杯里加些盐
C. 往烧杯里加些酒精
D. 把弹簧测力计缓慢向上移动,但金属块不露出水面
5. 有一均匀木块形状如图所示,已知较粗部分是较细部分横截面积的2倍,较细部分的长度是10cm,当放在水中漂浮时,较细部分有5cm露出水面,当把较细的部分都截掉后,较粗的部分有2cm露出水面,则该木块的密度是( )
A. 0.7g/cm3 B. 0.8g/cm3 C. 0.9g/cm3 D. 0.95g/cm3
6. 如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水放在水平桌面上,其中(a)只有水,(b)中漂浮着一只小鸭子,(c)中漂浮着一只大鸭子。则下列说法正确的是( )
A. 两只鸭子受到的浮力一样大
B. 两只鸭子排开水的质量相同
C. (c)中玻璃缸对桌面的压力大
D. 这三种情况下玻璃缸底部受到水的压强一样大
7. 小明将同一个鸡蛋先后放入如图所示的甲、乙两杯盐水中,盐水密度分别为ρ甲、ρ乙,鸡蛋所受浮力分别为F甲、F乙,则下列关系正确的是( )
A. ρ甲>ρ乙 F甲>F乙
B. ρ甲<ρ乙 F甲
D. ρ甲<ρ乙 F甲=F乙
8. 小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图所示:然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将( )
A. 下降 B. 上升 C. 不变 D. 无法判断
9. 如图所示,将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中,待小球静止后,两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是( )
A. 甲烧杯中液体的密度较小
B. 乙烧杯底部受到液体压强较大
C. 乙烧杯中小球排开液体的质量较大
D. 两烧杯中小球受到的浮力一样大
10. 如图所示,潜水员携带氧气瓶在海水中潜水时,观察到海豚吐出了一个奇特的环状气泡,该气泡环在水下上升,并慢慢变大。下列有关说法正确的是( )
A. 该气泡所受的液体压强不变
B. 该气泡的动能一定不变
C. 该气泡所受水的浮力不变
D. 潜水员携带的气瓶在水下下潜时所受的浮力不变
二、填空题(本大题共4小题,共8.0分)
11. 如图,先将溢水杯装满水,然后用测力计拉着重为4 N、体积为100cm3的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重为 N,石块静止时,测力计示数为 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
12. 如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力__小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。
13. 我国自主设计和建造的“海斗一号“无人潜水器,成功下潜到马里亚纳海沟10907米深处,使我国成为世界第三个拥有万米级深潜器的国家。
(1)“海斗一号“在水面下逐渐下潜时,所受的浮力______(选填“增大““不变“或“减小“);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配物后受到的浮力______(选填“大于““等于“成“小于“)自身所受的重力,从而上浮。
(2)潜水器下潜过程中受到海水的最大压强为______Pa;潜水器在水面下下潜深度增加100m时,面积为400cm2的观察窗受到海水压力的增加量为______N。(海水的密度取1×103kg/m3)
14. 小明用手捏着一个重为8N,体积为1.2×10−3m3的物体两侧,将其全部浸入水中,此时物体受到的浮力为______N,放手后物体将______(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
三、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
15. 在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程中,如图所示将一石块挂于弹簧测力计上,并将其缓慢浸入烧杯内的液体中,注意观察弹簧测力计的示数。图甲、乙、丙烧杯中装的液体是水,图丁烧杯中装的是密度未知的液体,F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题;
(1)图甲中,弹簧测力计的示数F1=______N。
(2)图乙中石块所受的浮力为______N。
(3)对比分析______和______两(选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。
(4)由实验中所测出数据可以计算出的石块密度值为______kg/m3,图丁中液体的密度值为______kg/m3。
16. 某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材按照如图所示的步骤,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,其中石块的力大小为______N。
(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______(填字母代号)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等于______。
(4)如果忘了测空桶重力在进行完D步骤实验后把小桶中水倒出再测空桶重得到石块排开水所受的重力比实际值______(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(5)另一实验小组在步骤C的操作中只将石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(3)相同的结论。
四、实验探究题(本大题共3小题,共18.0分)
17. 小芳要探究金属圆柱受到水的浮力与浸在水中深度的关系,实验装置如图1所示,将高为5cm的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深),在金属圆柱体接触容器底之前,记下金属体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的拉力示数F,实验数据如下表:
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
14
F/N
6.75
6.25
5.75
5.25
4.5
4.5
4.5
4.5
(1)分析表中的数据,可以得出物体的重为______N;
(2)第3次实验时,金属圆柱受到的浮力大小为______N;
(3)分析表中数据,表明浮力大小与______有关;
(4)能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图象(图2)是______。
18. 某实验小组在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验。请你根据他们的实验探究回答下列问题。(g取10N/kg)
(1)小盛通过对______两图的观察研究,发现当物体完全浸入在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与所在液体的深度无关;
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______的关系;
(3)由实验可知,盐水的密度是______kg/m3。
19. 毛毛同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图1的实验,其中B、C、D、E容器里面液体均为水。
(1)从图中A、B、C可得出:浮力的大小与______有关;
从图中A、C、D可得出:浮力的大小与______无关;
(2)图E中物体受到的浮力是______N;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图象是图2中的______;
(4)若图E中液体不是水,则其密度为______kg/m3时,物体对容器底部压力刚好为零;
(5)分析实验数据可知,图B物体所受浮力为______N,此时物体露出水面部分的体积与自身总体积的比值为______。
五、计算题(本大题共3小题,共24.0分)
20. 有一块面积足够大的木板漂浮在水面上,已知木板重G=1800N,体积V=0.3m3,求:
(1)该木板的密度ρ;
(2)木板漂浮时浸入水中部分的体积V排;
(3)有一个人重800N,通过计算说明他平躺在木板上是否会被浸湿?
21. 将一体积为100cm3的金属块,用细线提着浸没在装有水的圆柱形容器中,细线的拉力为2N,容器中水的深度从10cm上升到12cm。(容器重力和容器壁的厚度忽略不计,g=10N/kg)
(1)金属块受到的浮力;
(2)金属块的密度;
(3)把细线松开,金属块沉到容器底静止后,容器对水平桌面的压强?
22. 为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F将漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示,图乙中当力F为负值时,表明力的方向与原来的方向相反了。
(1)分析图象乙,当工件处于C点时是部分浸入还是浸没状态?你判断的理由是什么?
(2)工件的重力是多少?
(3)工件在D点所对应的状态下受到的浮力是多少?
答案和解析
1.【答案】B
【解析】溢水杯盛满水,所以实心金属球排开的水与溢出的水相同,其重力为2 N,根据阿基米德原理,浮力就等于它排开的水的重力,因此,小球受到的浮力等于2 N。
2.【答案】D
【解析】由F浮=ρ 液gV排可知,物体浸在液体中所受的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的密度、浸没时的深度、是否漂浮等因素无关,A、B、C错误;由F浮=ρ 液gV排可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大,D正确。故选D。
3.【答案】C
【解析】解:A、已知小球A、C的体积相同,且露出液面的体积相同,因此A、C两球排开液体的体积相等;
又因为液体的密度不同,所以由F浮=ρ液gV排可知,A、C两球所受的浮力不相等,故A错误;
B、因为C球漂浮,因此C小球所受的浮力等于重力,故B错误;
C、根据图示可知,B在甲中悬浮,B在乙中沉底,因此B球的密度与甲液体的密度相等,大于乙液体的密度,因此甲液体的密度大于乙液体的密度;
因为小球A、C均漂浮,因此A球的密度小于甲液体的密度,C球的密度小于乙液体的密度;
综合上述分析可知,C球的密度最小,故C正确;
D、根据题意可知,甲乙液体的体积相等,且甲液体的密度大于乙液体的密度,由密度的变形公式m=ρV可得,甲液体的质量大于乙液体的质量,故甲液体的重力大于乙液体的重力;
又因为ρB>ρA>ρC,且VA=VB=VC,由密度的变形公式m=ρV可得,mB>mA>mC,
由G=mg可得,GB>GA>GC;
由于甲乙容器的重力相等,而甲、乙两容器对桌面的压力等于液体、小球和容器的总重力,综合上述分析可知,G甲>G乙,故F 甲>F乙,即甲、乙两容器对桌面的压力不相同,故D错误。
故选:C。
(1)已知小球A、C的体积相同,且露出液面的体积相同,据此得出排开液体体积的多少,再根据F浮=ρ液gV排可知A、C两球所受浮力的大小。
(2)物体漂浮时,浮力等于重力。
(3)根据A、B、C三个小球的浮沉情况及物体的浮沉条件,可判断出球密度和液体密度的大小关系,小球漂浮,则小球的密度小于液体的密度;物体悬浮时,小球的密度等于液体的密度;小球下沉时,则小球的密度大于液体的密度。
(4)根据密度的变形公式可知甲乙液体的质量关系,进一步得出甲乙液体的重力关系;根据三个小球的密度、体积关系,利用密度变形公式可知三个小球的质量关系,再利用G=mg可知三个小球的重力关系,最后根据水平桌面受到的压力等于液体、小球和容器的总重力判断压力的大小关系。
此题通过分析小球在液体中的浮沉情况,考查了对阿基米德原理、浮沉条件的应用,同时考查了密度知识的应用,难度较大。
4.【答案】B
【解析】解:
A、由于原来金属块全部浸于水中,往烧杯里加水,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力不变,则测力计示数不变,故A错误;
B、往烧杯里加些盐,液体的密度变大,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变大,根据F=G−F浮可知,测力计示数变小,故B正确;
C、往烧杯里加些酒精,液体的密度变小,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变小,根据F=G−F浮可知,测力计示数变大,故C错误;
D、把弹簧测力计向上提一下,金属块不露出水面,则排开液体的体积,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力不变,则测力计示数不变,故D错误。
故选:B。
(1)根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积一定时,液体的密度变大,浮力变大;
(2)根据称重法分析,知道测力计示数F=G−F浮。
本题考查称重法的应用和浮力的影响因素,知道浮力的大小与液体密度和排开液体的体积有关,知道物体漂浮时浮力等于自身的重力。
5.【答案】C
【解析】解:设细木块的横截面积为S,则粗木棒的横截面积为2S,木块始终漂浮在水面上,所以浮力始终等于其重力。
由于截去一部分后,重力减小,所以浮力减小,减小的浮力大小等于截去木块的重力,则:
细木块在水中的长度为V1=0.1m−0.05m=0.05m;
ρ水g(V1+V2)=G细,
即1.0×103kg/m3×10N/kg×(S×0.05m+2S×0.02m)=ρ木×10N/kg×S×0.1m,
解得:ρ木=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3。
故选:C。
物体漂浮在液体中时,受到的浮力等于物体的重力,其中F浮=ρ液gV排,G=mg=ρ物gV物,据此列出关系式求出密度的大小。
此题考查了有关浮沉条件的应用,要熟练掌握浮力的计算公式及密度公式,能够判断出减小的浮力大小等于截去木块的重力是解决该题的关键。
6.【答案】D
【解析】解:AB、玻璃缸里装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,c缸中鸭子排开水的体积大,由m=ρV可知,c中鸭子排开水的质量大;故B错误;
根据阿基米德原理可知:c中鸭子受到的浮力大;故A错误;
C、因为鸭子漂浮,所以F浮=G排=G鸭,即:放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力,又因为三个玻璃缸的总重相同,所以三个玻璃缸对桌面的压力一样大,故C错误;
D、由于甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,h相同,所以根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等;故D正确。
故选:D。
(1)玩具鸭子漂浮时浮力等于重力,根据图示判断出鸭子排开水体积的大小,根据密度公式可知排开水的质量关系,根据阿基米德原理比较浮力大小关系;
(2)可用等效替代法来分析此题,鸭子漂浮在水面上,鸭子受到的浮力与其重力相等,则鸭子的重力等于排开水的重力,再根据桌面受到的压力等于总重力得出桌面受到压力的大小关系;
(3)知道玻璃缸里装满了水,又知道液体深度相同,根据公式p=ρgh可比较缸底受到水的压强。
此题考查物体浮沉条件及其应用、阿基米德原理、液体压强公式的应用,具有一定的综合性,但难度不是很大,关键是熟练掌握相关基础知识。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
物体悬浮时液体的密度和物体的密度相等,物体漂浮时液体的密度小于液体的密度,据此判断两盐水的密度关系;根据物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等判断浮力关系.
本题考查了物体浮沉条件的应用,记住物体与液体密度关系、物体重力与受到浮力关系判断浮沉情况是关键.
【解答】
由图可知,甲中鸡蛋悬浮,乙中鸡蛋漂浮,且同一个鸡蛋的重力和密度不变,
因物体悬浮时液体的密度和物体的密度相等,物体漂浮时液体的密度小于液体的密度,
所以,ρ甲=ρ鸡蛋,ρ乙>ρ鸡蛋,即ρ甲<ρ乙,故AC错误;
因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,F甲=G鸡蛋,F乙=G鸡蛋,故F 甲=F乙,故B错误、D正确.
故选D.
8.【答案】B
【解析】解:由图可知,b漂浮,F浮b=Gb,a沉底,F浮a
由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,F浮(a+b)>F浮a+F浮b,
即将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中排开水的体积比原来变大了,则水面高度将升高。
故选:B。
由图可知,b漂浮,F浮b=Gb,a沉底,F浮a
本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,根据阿基米德原理分析出浮力的变化是解题的关键。
9.【答案】D
【解析】解:
A、由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。根据浮沉条件可知,ρ甲液>ρ球,ρ乙液=ρ球,所以ρ甲液>ρ乙液,故A错误;
B、两杯中液面相平,ρ甲液>ρ乙液,根据p=ρ液gh可知,烧杯底受到液体的压强:p甲液>p乙液,故B错误;
CD、因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,两个完全相同的小球,重力相等,则两小球受到的浮力相等,根据F浮=G排=m排g可知,两小球在两杯中排开液体的质量相等,故C错误,故D正确。
故选:D。
(1)根据小球在液体中的状态分析液体密度的大小关系;
(2)根据公式p=ρgh分析容器底部压强的大小;
(3)根据物体的浮沉条件分析小球受到浮力的大小关系,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,从而分析排开液体质量的关系。
本题考查了物体浮沉条件和压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
10.【答案】D
【解析】解:A、气泡环在水下上升,由p=ρgh可知,该气泡所受的液体压强变小,故A错误;
C、气泡环在水下上升,并慢慢变大,由F浮=ρ水gV排可知,水的密度一定时,该气泡环所受水的浮力变大,故C错误;
B、气泡环在上升过程中所受的浮力大于重力,加速上升,速度变大,质量不变,所以动能增大,故B错误;
D、潜水员携带的气瓶体积不变,由F浮=ρ水gV排可知,在水下下潜时所受的浮力不变,故D正确。
故选:D。
(1)根据p=ρgh分析气泡所受的液体压强变化;
(2)由F浮=ρ水gV排分析浮力的变化;
(3)影响动能的因素有质量和速度:在速度一定时,质量越大,动能越大;在质量一定时,速度越大,动能越大。
本题在潜水器为背景,考查了浮沉条件的运用和浮力大小的判断等,有一定综合性,但总体难度不大。
11.【答案】1
3
【解析】石块缓慢浸没在水中,V排=V=100cm3=1×10−4m3,石块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10−4m3=1N,根据阿基米德原理知,桶中水重(排开水重)G排=F浮=1N。石块静止时,测力计示数:F=G−F浮=4N−1N=3N。
12.【答案】大于 变小 变小
【解析】
【分析】
本题准确分析物体的受力情况,熟练运用阿基米德原理和液体压强公式是解答此题的关键。
根据物体的受力平衡即可判断小球所受浮力大于重力;
剪断绳子后,根据排开液体的体积变化,利用阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排分析水中的小球所受浮力浮变化;
根据水的深度变化利用p=ρgh判断水对烧杯底部的压强变化。
【解答】
小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,小球受到竖直向下的重力、绳子对小球竖直向下的拉力和竖直向上的浮力作用,此时在这三个力的作用下处于静止,则根据物体受力平衡可知:F浮=G+F;所以,小球所受的浮力大于小球的重力;
剪断绳子后,小球会上升,由于原来小球恰好浸没在水中,所以上升后就会露出水面,则上升过程中排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知所受的浮力变小;
水的液面下降,根据p=ρgh可知水对烧杯底部的压强变小。
故答案为:大于;变小;变小。
13.【答案】不变 大于 1.0907×108 4×104
【解析】解:(1)“海斗一号“在水面下逐渐下潜时,海水的密度不变,排开的海水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知,所受的浮力不变;
在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物时,潜水器排开海水的体积不变,海水的密度不变,由F浮=ρ海水gV排可知,受到的浮力不变,而自身的总重力减小,潜水器受到的浮力大于会大于自身的重力;
(2)当潜水器下潜到10907米的深度静止时,受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10907m=1.0907×108Pa;
潜水器在水面下下潜深度增加100m时,压强的变化量为:Δp=ρ海水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1.0×106Pa;
海水对该观测窗的压力的变化量为:
ΔF=ΔpS=1.0×106Pa×0.04m2=4×104N。
故答案为:(1)不变;大于;(2)1.0907×108;4×104。
(1)根据阿基米德原理分析浮力的变化;根据物体的浮沉条件分析潜水器的运动情况;
(2)知道潜水器下潜的深度和海水的密度,根据p=ρgh求出受到海水的压强;根据深度的变化量,利用p=ρgh求出受到海水的压强的变化量,根据p=FS可得观察窗受到海水的压力的变化量。
本题考查了液体压强公式和阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,是一道较为简单的应用题。
14.【答案】12 上浮
【解析】解:(1)物体全部浸入水中时,V排=V=1.2×10−3m3,
受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.2×10−3m3=12N;
此时物体受到的浮力12N大于物体的自重8N,所以,放手后,物体将上浮。
故答案为:12;上浮。
①把物体全部浸入水中时,知道排开水的体积和水的密度,利用阿基米德原理求物体受到的浮力;
②当物体浸没在液体中时,其浮沉条件是:若所受浮力大于重力,则物体上浮;若所受浮力等于重力,则物体悬浮;若所受浮力小于重力,则物体下沉。
本题考查物体浮沉条件及阿基米德原理的应用,难度一般。
15.【答案】4.8 1 丙 丁 2.4×103 0.8×103
【解析】解:(1)由图甲知,弹簧测力计分度值0.2N,F1=4.8N;
(2)图甲中,物体还没有浸入水中,所以石块重力G=F1=4.8N,
由图乙知,石块浸在水中时弹簧测力计示数F2=3.8N,
所以石块受到的浮力F浮1=G−F2=4.8N−3.8N=1N;
(3)探究物体所受的浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,改变液体密度,所以应对比分析图中丙、丁中两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关;
(4)根据图丙数据可知,石块全部浸没在水中所受浮力:
F浮2=G−F3=4.8N−2.8N=2N,
根据F浮=ρ液gV排可得,石块体积:
V=V排=F浮2ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10−4m3,
石块密度:
ρ石=mV=GVg=4.8N2×10−4m3×10N/kg=2.4×103kg/m3;
根据图丁数据可知,石块全部浸没在图丁中液体中所受浮力:
F浮3=G−F4=4.8N−3.2N=1.6N,
根据液体的密度:
ρ液=F浮3V排液=F浮3Vg=1.6N2×10−4m3×10N/kg=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)4.8;(2)1;(3)丙;丁;(4)2.4×103;0.8×103。
(1)先明确弹簧测力计的分度值,再读出;
(2)根据称重法计算图乙中石块受到的浮力;
(3)浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,根据控制变量法分析判断;
(4)已知图丙数据,根据F浮=G−F示得出石块全部浸没在水中所受浮力,由阿基米德原理得出石块全部浸在水中的体积,即石块的体积,利用密度公式计算石块密度;
已知图丁数据,根据F浮=G−F示得出石块全部浸没在图丁中液体中所受浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知图丁中液体的密度。
本题探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关,考查测力计读数、称重法测浮力、控制变量法的应用以及阿基米德原理的运用。
16.【答案】3.8 1.4 AD 物体排开液体所受重力的大小 偏小 能
【解析】解:(1)由图B可知,弹簧测力计的示数为3.8N,即物体对弹簧测力计的拉力为3.8N,
因为物体间力的作用是相互的,弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N;
因为物体处于平衡状态,受拉力和重力是一对平衡力,大小相等,故物体的重力是3.8N;
(2)由称重法知:
F浮=G−F示=3.8N−2.4N=1.4N;
液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力,由图中AD两个步骤测出;
(3)根据(2)知F浮=1.4N;排开液体的重力:G排=F桶和水−F桶=2.6N−1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力,即F浮=G排;
(4)忘了测空桶重力,直接测出了小桶和水的重力后,再将水倒出测空桶的重力时,由于小桶内壁沾水,倒不净,因此用总重力减去空桶的重力时,导致所测桶内水的重力偏小,即所测石块排开水所受的重力比实际值偏小;
(5)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出;F浮=G排。
故答案为:(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)物体排开液体所受重力的大小;(4)偏小;(5)能。
(1)根据平衡力和相互力判断出石块的重力;
(2)(3)物体没有浸入液体中时弹簧测力计的示数等于物体的重力;物体重力与物体完全浸入液体后弹簧测力计示数之差是物体在液体中受到的浮力;液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力;分析实验现象得出实验结论;
(4)忘了测空桶重力在进行完D步骤实验后把小桶中水倒出再测空桶重,由于小桶内壁沾水,则用总重力减去空桶的重力时,导致所测桶内水的重力偏小;
(5)浮力大小与排开液体所受重力大小根据力的分析进行解答。
本题主要考查探究浮力大小与排开液体所受重力的关系的实验,由称重法具体考查阿基米德原理,是一道实验操作题。
17.【答案】6.75 1 物体所排开的液体体积 A
【解析】解:(1)由表中第1列数据可知,物体的重为:G=F1=6.75N;
(2)第3次实验时,金属圆柱受到的浮力大小:F浮=G−F3=6.75N−5.75N=1N;
(3)由表中数据可看出,当圆柱体排开液体的体积越来越大时,测力计的示数便会越来越小,因此可得出:浮力大小与物体所排开的液体体积有关;
(4)物体浸在水中过程可分为两个阶段:
第一阶段:在未浸没之前,圆柱体浸在水中越来越深,其排开水的体积越来越大,可知所受浮力越来越大,根据测力计的示数F=G−F浮可知,示数会越来越小;可知CD错误;
第二阶段:圆柱浸没后继续下降,其浸在水中越来越深,但排开水的体积不变,可知所受浮力不变,根据测力计的示数F=G−F浮可知,示数会保持不变;可知B错误,A正确。故选A。
故答案为:(1)6.75;(2)1;(3)物体所排开的液体体积;(4)A。
(1)物体未浸入液体中时,测力计的示数大小等于物体的重力;
(2)根据表中的数据,由称重法求浮力;
(3)由题可知,实验中液体的密度不变,其排开的液体的体积越多,所受浮力越大,据此分析;
(4)根据物体浸在液体中不同阶段的受力情况进行分析。
本题考查验证阿基米德原理的实验,要正确运用控制变量法,理解称重法测浮力。
18.【答案】C、D 液体密度 1.2×103
【解析】解:(1)要验证浮力的大小与所在液体的深度无关,需要控制液体的密度、排开液体的体积相同,深度不同,观察弹簧测力计的示数可知,C、D两个步骤符合题意;
(2)C、E物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,说明受到的浮力不同,是研究浮力与液体密度的关系;
(3)由AD知,浸没在水中时的浮力:
F浮=G−F=8N−6N−2N;
根据F浮=ρ液gV排知物体的体积为:
V=V排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10−4m3;
由AE知,浸没在盐水中时的浮力:
F浮′=G−F′=8N−5.6N=2.4N;
根据F浮=ρ液gV排知盐水的密度为:
ρ盐水=F浮′gV排=2.4N10N/kg×2×10−4m3=1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)C、D;(2)液体密度;(3)1.2×103。
(1)要得出浸没在水中的物体受到的浮力大小与液体的深度无关,应比较物体浸没在同种液体中不同深度时浮力的大小关系;
(2)研究浮力与液体密度的关系,需使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同;
(3)根据F浮=G−F计算出在水中和盐水中受到的浮力,根据V排=F浮ρ水g计算出物体的体积,根据ρ液=F浮′gV排计算出盐水的密度;
或根据在水中和在盐水中排开液体的体积相等列出关系式求出盐水的密度。
此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用,同时考查了称重法测浮力的应用。
19.【答案】排开液体的体积 浸入液体中的深度 1 C 1.2×103 0.4 3:5
【解析】解:
(1)从图A可知,物体的重力为4N,B中测力计示数大于C中测力计示数,由称重法测浮力:F浮=G−F,B中物体受到的浮力小,而B中物体排开液体的体积较小,故可得出:浮力的大小与排开液体的体积有关;
C、D中测力计示数相同,受到的浮力相同,浸没在水中的深度不同,故可得出:浮力的大小与浸入液体中的深度无关;
(2)由称重法,图D中物体受到的浮力是:
F=G−F示=4N−3N=1N;
因D、E中两物体排开液体的体积相同,由阿基米德原理,受到的浮力相同,故图E中物体受到的浮力是1N;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到刚浸没在水中的过程中,物体排开液体的体积逐渐变大,受到浮力变大,从开始浸没在水到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,排开液体的体积不变,受到的浮力大小不变,故能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图象是图2中的C;
(4)图E中,物体对容器底部压力刚好为零,G−F′浮=2.8N
F′浮=4N−2.8N=1.2N,由阿基米德原理,ρ′液gV物=1.2N-----①,
由丙知,ρ水gV物=1N-----②,
①÷②得:
则液体的密度为:
ρ′液=1.2×103kg/m3;
(5)由称重法,图B中物体受到的浮力是:
F浮B=G−F示B=4N−3.6N=0.4N;
由阿基米德原理:
F浮B=ρ水gV排B=0.4N-----③,
③÷②得:V排BV物=25,
故V物−V露V物=25;
V露V物=1−25=35,
即此时物体露出水面部分的体积与自身总体积的比值为3:5。
故答案为:(1)排开液体的体积;浸入液体中的深度;(2)1;(3)C;(4)1.2×103;(5)0.4; 3:5。
(1)根据B、C中测力计示示数,由称重法可得出BC中受到的浮力大小不同,而B、C中物体排开液体的密度相同,而排开体积不同,据此得出结论;
分析C、D中相同量和不同量,由称重法测浮力,得出浮力的大小与变化量的关系;
(2)因E中,物体与容器底部接触,故不能直接根据称重法测浮力,因D、E中两物体排开液体的体积相同,由阿基米德原理,受到的浮力相同,故根据称重法求出图D中物体受到的浮力即可;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,根据F浮=ρ水gV排,分析浮力大小变化回答;
(4)图E中,若物体对容器底部压力刚好为零,由力的平衡结合阿基米德原理求出液体的密度;
(5)由称重法得出图B中物体受到的浮力,根据阿基米德原理求出V排BV物,从而得出此时物体露出水面部分的体积与自身总体积的比值。
本题探究浮力的大小跟什么因素有关,考查控制变量法、称重法测浮力、数据分析、阿基米德原理和密度的求法,综合性较强。
20.【答案】解:(1)由G=mg可得,木板的质量:
m=Gg=1800N10N/kg=180kg,
木板的密度:
ρ=mV=180kg0.3m3=0.6×103kg/m3;
(2)由木板漂浮可知,木板受到的浮力:
F浮=G=1800N,
由F浮=ρ液gV排可得,木板浸入水中部分的体积:
V排=F浮ρ水g=1800N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.18m3;
(3)若木板全部浸入水中,则V排′=V=0.3m3,
此时木板受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m3=3000N,
人和木板总重力:
G总=G人+G木=800N+1800N=2600N,
因F浮′>G总,
所以,木板会露出一部分,即他平躺在木板上不会被浸湿。
答:(1)该木板的密度为0.6×103kg/m3;
(2)木板漂浮时浸入水中部分的体积为0.18m3;
(3)他平躺在木板上不会被浸湿。
【解析】(1)已知木板的重力,根据G=mg求出其质量,又知道木板的体积,根据ρ=mV求出其密度;
(2)木板在水中漂浮,木板受到的浮力等于其重力,再利用阿基米德原理求木板漂浮时浸入水中部分的体积;
(3)若木板全部浸入水中,排开水的体积等于木板体积,利用阿基米德原理求出受到的浮力,求出人和木板总重力,比较得出木板会露出一部分,据此得出答案。
本题考查了重力公式和密度公式、物体浮沉条件、阿基米德原理的应用,是一道较为简单的应用题。
21.【答案】解:(1)金属块所受浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10−6m3=1N。
(2)由F浮=G−F得:G=F浮+F=1N+2N=3N,
由G=mg=ρgV得:ρ金=GgV=3N10N/kg×100×10−6m3=3×103kg/m3;
(3)由排开水的体积V排=S(h2−h1)得:
容器底面积S=V排h2−h1=100cm312cm−10cm=50cm2,
水的体积V水=Sh=50cm2×10cm=5×102cm3,
水的重力G水=m水g=ρ水gV水=1×103kg/m3×10N/kg×5×102×10−6m3=5N。
容器对水平地面压力F压=G+G水=3N+5N=8N,
则压强为p=FS=8N50×10−4m2=1.6×103Pa。
答:(1)金属块受到的浮力为1N;
(2)金属块的密度为3×103kg/m3;
(3)把细线松开,金属块沉到容器底静止后,容器对水平地面的压强为1.6×103Pa。
【解析】(1)已知金属块的体积,金属块的体积等于它排开水的体积,根据公式F浮=ρ液gV排可求金属块所受浮力。
(2)根据称重法求出金属块重力,根据G=mg=ρgV求出金属块密度。
(3)根据排开水的体积和水上升的高度,可求容器的底面积,再求出水的体积,进一步求出水的重力。容器对水平地面的压力等于金属块和容器的重力,根据公式p=FS可求容器对水平地面的压强。
本题考查浮力、重力、压强等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道在水平地面压力等于物体自身的重力,解题过程中要注意单位的换算。
22.【答案】解:(1)图乙中从C到D随着深度的增加,压力的大小没有改变,说明工件处于C点时刚好是浸没状态;
(2)分析乙图可知:当h=0时,A点刚好处在两格的位置,即FA=400N,说明工件受到一个大小与重力相等,方向竖直向上的拉力,故重力G=400N;
(3)由(1)可知:工件在D点处受到的浮力与它在C点处受到的浮力相等,
FD浮=G+FC=400N+600N=1000N。
答:(1)工件处于C点时刚好处于浸没状态。判断的理由是:从C到D随着深度的增加,压力的大小没有改变;
(2)工件的重力是400N;
(3)工件在D点所对应的状态下受到的浮力是1000N。
【解析】(1)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了木块所受浮力不再发生变化,即没入油中;
(2)由图乙中坐标系,可得到A的值,它表示工件与油面的距离为0时,工件受到的竖直向上的拉力,即等于自身受到的重力;
(3)由图乙知,工件在D点所对应的状态下受到的浮力F浮=G+F即可求出。
本题考查压力、浮力的计算,能熟练运用公式计算;关键是正确读图,知道图中各点表达的信息,考查了学生的读图能力。
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