3.3阿基米德原理 同步作业（有答案）

3　阿基米德原理
知识点 1　浮力的大小
1.浸在液体中的物体所受的浮力大小(　　)
A.与物体的形状和浸入液体的深度有关
B.与物体的体积和浸入液体的密度有关
C.与物体浸入液体的体积和液体的密度有关
D.与构成物体的密度及液体的密度有关
2.乒乓球在水底放手后上升到水面的全过程中,浮力的变化情况是(　　)
A.始终不变
B.一直是逐渐减小
C.先变小,露出液面后不再改变
D.先不变,露出液面以后逐渐变小
知识点 2　阿基米德原理的理解
3.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则下列说法正确的是(　　)
A.F1+F2=F3-F4
B.F1-F2=F3+F4
C.F1+F2=F3+F4
D.F1-F2=F3-F4
4.小东想探究物体受到的浮力大小与哪些因素有关,他利用如图所示的装置进行探究,把同一金属块放入甲、乙两种液体中,记录数据如下表。
液体 序号 浸入体积 A示数/N B示数/N 浮力/N
甲 1 0 5.0 2.0 0
2 一半 4.1 2.9
3 全部 3.2 3.8 1.8
乙 4 0 5.0 2.0 0
5 一半 4.3 2.7 0.7
6 全部 3.6 3.4 1.4
　
(1)金属块所受重力为　N,
空桶所受重力为　　　　N,表格中空缺的数据应为　　　　N。
(2)分析比较实验序号　　　　可知:当排开液体的体积(浸入的体积)相同时,物体受到的浮力与　　　　　　有关。
(3)分析比较金属块受到的浮力与它排开液体的重力,可知
。
5.阿基米德原理的表达式为F浮=G排,因为G排=ρ液gV排,故F浮=ρ液gV排。对于这个公式,下列理解错误的是(　　)
A. 物体受到的浮力,大小等于ρ液、g、V排这三者的乘积
B.物体受到的浮力,大小等于它排开的液体的质量
C.物体受到的浮力,与排开液体的体积与液体密度的乘积成正比
D.物体受到的浮力,不但跟被排开液体的体积有关,还跟液体的密度有关
6.如图所示,将相同的长方体木块分别放在甲、乙、丙三个容器中,乙、丙中的木块用细线拴于容器底,木块受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙,则(　　)
　
A.F甲7.用如图所示实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中,下列说法中正确的是(g取10 N/kg)(　　)
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
D.通过计算可知实验所用物块的密度为2×103 kg/m3
8.如图所示,在一只不计重力和厚度的塑料袋中装入大半袋水,用弹簧测力计钩住并将其慢慢浸入水中,直至塑料袋中的水面与容器中的水面相平,此过程中弹簧测力计的示数(　　)
A.逐渐减小到零 B.先减小后增大
C.始终保持不变 D.逐渐增大
9.用弹簧测力计竖直挂一铁块,当铁块浸入水中体积时,弹簧测力计的示数为4 N;当铁块浸入水中体积时,弹簧测力计的示数为1 N,取下该铁块放入水中,铁块浸没时受到的浮力是(　　)
A.18 N B.14 N C.10 N D.8 N
10.学习了阿基米德原理后,同学们发现用弹簧测力计也能测量金属块的密度,于是进行了以下操作:
(1)小明拿来一个弹簧测力计,如图甲所示,在没有挂重物时,已产生　　　　N的读数,应将指针向　　　　(填“上”或“下”)移动,进行调零。
(2)小磊将金属块用细丝线悬挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计示数如图乙所示,大小为　　　　N。再将金属块全部浸入水中,静止时弹簧测力计示数如图丙所示。由此,小磊得出金属块在水中受到的浮力为F浮=　　　　N。
(3)若g取10 N/kg,可以计算出金属块的质量m=　　　　kg,体积V=　　　　m3(用科学记数法表示),并由此算出金属块的密度ρ=　　　　　　kg/m3。
(4)小明提出若g=9.8 N/kg会使测量结果更准确,而小磊认为无影响。你认为　　　　(填“小明”或“小磊”)的说法正确。
11.如图所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个相同的装满水的桶,其中右桶上漂着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是(　　)
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜
C.向右盘倾斜 D.无法判断
木块漂浮在水面上,由二力平衡可知F浮　　　　(填“<”“=”或“>”,下同)G木,根据阿基米德原理可知,F浮　　　　G排,所以G木　　　　G排,所以天平两边　　　　(填“相平”或“不相平”)。
【变式】 如图所示,有体积相同的实心小球A、B、C,在完全相同的溢水杯甲、乙、丙中均装满水,再将盛满水的三个溢水杯分别放在已调零的电子秤上,此时三个电子秤的示数均相同。将A、B、C三个小球分别轻轻地放在甲、乙、丙三个溢水杯中,最终的状态如图所示,其中小球C对杯底有压力。则下列判断正确的是(　　)
A.小球放进溢水杯后,三个电子秤的示数都增大了
B.小球A受到的浮力最大,小球C受到的浮力最小
C.小球B的密度等于水的密度,小球C的密度小于水的密度
D.甲溢水杯溢出的水重等于小球A的重力,乙溢水杯溢出的水重等于小球B的重力
1.C
2.D　[解析] 根据影响浮力大小的因素,液体密度不变,乒乓球在水中上升时,排开液体体积先不变,露出水面后逐渐变小,故浮力也是先不变,露出水面后逐渐变小。
3.C　[解析] 根据阿基米德原理,F浮=G排,即F2-F3=F4-F1,整理可得F1+F2=F3+F4。
4.(1)5　2　0.9　(2)2、5或3、6　液体的密度　
(3)金属块所受浮力等于它排开液体的重力
[解析] (1)根据第1次实验的数据可知,空桶的重力为2 N,实验2中物体所受的浮力:
F浮=G-F示=5.0 N-4.1 N=0.9 N。
(2)分析比较实验序号2、5或3、6可知:当排开液体的体积(浸入的体积)相同时,物体受到的浮力与液体的密度有关。
(3)根据表格中的实验数据,分析比较金属块受到的浮力与它排开液体的重力可知:金属块所受浮力等于它排开液体的重力。
5.B　[解析] 由F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力,大小等于ρ液、g、V排三者的乘积。由F浮=G排可知,物体受到的浮力大小等于它排开的液体的重力。由F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力,不但跟排开液体的体积有关,还跟液体的密度有关。
6.A
7.D　[解析] 由测力计的示数可知,物块的重力:G=2 N,则物块的质量:m=0.2 kg,物块浸没在水中后所受的浮力:F浮=G-F示=2 N-1 N=1 N,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,物块的体积:V=V排===1×10-4 m3,物块的密度:ρ===2×103 kg/m3。
8.A　[解析] 未完全浸入时,V水>V排,G水=ρ水gV水,F浮=ρ水gV排,联立三式得G水>F浮,根据二力平衡F示+F浮=G水,塑料袋逐渐浸入过程中,V排变大,则F浮也变大,F示逐渐减小。当塑料袋内外的水面相平时,V水=V排,此时G水=F浮,则F示=0 N。
9.A　[解析] 设铁块浸没时受到的浮力为F浮,当铁块浸入水中体积时,根据受力分析可知G-4 N=ρ水gV=F浮,同理可得当铁块浸入水中体积时,G-1 N=ρ水gV=F浮,联立两式可得F浮=18 N。
10.(1)0.2　上　(2)4.2　2
(3)0.42　2×10-4　2.1×103　(4)小磊
[解析] (1)弹簧测力计的最小刻度值为0.2 N;没有挂重物时示数为0.2 N,故指针应向上移动调零。
(2)图乙中弹簧测力计示数为4.2 N,即重力为4.2 N;金属块全部浸入水中后,弹簧测力计示数为2.2 N,根据受力分析可知,F浮=G-F示=4.2 N-2.2 N=2 N。
(3)m===0.42 kg;根据F浮=ρ液gV排可知,金属块的体积:
V=V排===2×10-4 m3;
金属块的密度:
ρ===2.1×103 kg/m3。
(4)金属块密度的表达式:ρ==ρ水,与g的取值无关,故小磊的说法正确。
11.【例题】 A　[解析] 木块漂浮在水面上,由二力平衡可知F浮=G木,且根据阿基米德原理可知,F浮=G排,结合两式可知G木=G排,所以天平不倾斜。
【提示】 =　=　=　相平
【变式】 D　[解析] A球放入水中后处于漂浮状态,浮力等于重力,根据阿基米德原理
F浮=G排知,F浮A=GA=GA排,所以电子秤示数不变;
B球放入水中后处于悬浮状态,浮力等于重力,根据阿基米德原理F浮=G排知,F浮B=GB=GB排,所以电子秤示数不变;
C球放入水中后沉底,浮力小于重力,根据阿基米德原理F浮=G排知,F浮C=GC排由图知:VA排A球漂浮,ρA<ρ水;B球悬浮,ρB=ρ水;C球下沉,ρC>ρ水。由F浮A=GA=GA排知,甲溢水杯溢出的水重等于小球A的重力;由F浮B=GB=GB排知,乙溢水杯溢出的水重等于小球B的重力。