浙教版科学八年级上册同步提优训练：1.3 水的浮力 第2课时（含解析）

第2课时　阿基米德原理
核心·易错
判断下列说法的正误(在括号内打“√”或“×”):
(1)浸入液体中的物体受到的浮力大小与物体的体积有关,且随其在液体中所处深度的增加而增大。 (　　)
(2)根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开的液体所受的重力,物体的体积越大,则排开液体的重力越大,受到的浮力越大。 (　　)
(3)阿基米德原理只适用于液体浮力的计算。 (　　)
[核心知识] 阿基米德原理的内容:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,即:F浮=G排液=ρ液gV排液。它不仅适用于液体浮力的计算,也适用于气体。
1.[2021·西湖区校级模拟] 如图所示,四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D,分别静止在不同深度的水中。其中所受浮力最小的是 (　　)　　　　　　　
A.A球 B.B球 C.C球 D.D球
2.2021年,“雪龙号”科考船从上海启航,执行我国第36次南极科考任务。在科考船的铁锚从水下某深度处向上提起,直至完全离开水面的过程中,铁锚受到的浮力 (　　)
A.逐渐变小
B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐变小
D.先保持不变,后逐渐变大
3.2020年雅加达亚运会上杭州游泳名将孙杨获得男子200米到1500米自由泳的四项冠军,孙杨游泳时排开水的体积约为 (　　)
A.0.9 m3 B.90 dm3
C.9000 cm3 D.0.009 m3
4.体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,下列说法中正确的是(　　)
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大
5.某同学在探究“浮力的大小跟物体排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的实验。根据要求完成下列探究过程:
(1)石块的重力G=　　　　N。
(2)石块浸入水中后,弹簧测力计的示数G'=　　　　　N,由此可得,此时石块所受浮力F浮=
　　　　N。
(3)石块排开的水所受的重力G排=　　　　N。
(4)比较F浮和G排的大小,可以发现:F浮　　　　G排。
(5)由上述实验可得:浸在液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的　　　　,这就是著名的　　　　　　原理,用公式表示为　　　　　　。
6.一个铁块的质量是158 g,问:(ρ铁=7.9×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)铁块的体积是多少
(2)当铁块浸没在水中时,铁块受到的浮力是多大
7.甲、乙两物体的质量之比为5∶3,密度之比为10∶3,若将它们均浸没在同种液体中,则它们受到的浮力之比为 (　　)
A.5∶3 B.10∶3 C.2∶1 D.1∶2
8.如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起,直至其下表面刚好离开水面。用p表示容器底受到水的压强,F浮表示圆柱体受到水的浮力,如图 所示,它们随时间t变化的大致图像正确的是 (　　)
9.[2021·西湖区校级模拟] 杭州湾大桥在进行水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件,现将边长为2 m的正方体缓缓沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲所示),钢绳拉力、物体所受浮力随h变化的图像如图乙所示,其中反映浮力随h变化图线的是　　　　(填序号),该物体浸没时所受的浮力为　　　　　N,重力为　　　　N。(g取10 N/kg)
10.小李同学为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属缓慢浸入水中(水足够深),如图甲所示,在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面到水面的距离h和相应的弹簧测力计示数F,实验数据记录如下表:
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14
F/N 7.75 7.25 6.75 6.25 5.75 5.25 5.25 5.25
(1)分析上表数据及相关条件,可知物体重　　　　N。
(2)第4次实验时,物体受到的浮力是　　　　　N。
(3)金属块浸没在水中时所受浮力为　　　　N。
(4)分析表中第1次到第8次实验的数据及相关条件,可知图乙中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的关系的图像是　　　　(填字母)。
11.在科学实验操作考核中,水平桌面上放置有底面积为100 cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有深为12 cm的水(如图甲所示),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10 cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出),如图丙所示。求:(g取10 N/kg)
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力。
(2)圆柱体的体积。
答案
核心·易错
(1)×　 浸入液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关,而与物体的体积、物体浸入液体的深度等因素无关。
(2)×　 根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小等于它排开的液体所受的重力,但物体的体积大,排开液体的体积不一定大(可能只有部分浸入),排开液体的重力不一定大,所以物体受到的浮力大小与物体的体积大小没有关系。
(3)×　 阿基米德原理不但适用于液体浮力的计算,也适用于气体。
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1.A　 由图知,四个球排开水的体积:
VA因为F浮=ρ液gV排液,所以四个球受到水的浮力:
FA2.C　 科考船的铁锚从水下某深度处向上提起且没有提出水面时,排开水的体积不变,这一过程中,由F浮=ρ液gV排液可知,其所受的浮力不变;在提出水面的过程中,排开水的体积变小,水的密度不变,由F浮=ρ液gV排液可知,该过程中,铁锚受到的浮力逐渐变小。综合所得:铁锚从水下某深度处向上提起,直至完全离开水面的过程中,铁锚受到的浮力先保持不变,后逐渐变小。
3.B　 泳坛名将孙杨的重力约为900 N,游泳时在水中漂浮,则浮力约为900 N,根据阿基米德原理知,其排开水的体积约为V排===0.09 m3=90 dm3=90000 cm3。
4.D　 由图可知,铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中,因物体浸没时排开液体的体积等于自身的体积,所以,体积相同的铝球、铜块和木块排开液体的体积相等;根据F浮=G排液=
ρ液gV排液可知,它们受到的浮力一样大。
根据F浮=G排=ρ液gV排液进行分析即可。
5.(1)3　(2)1.6　1.4　(3)1.4　(4)=
(5)重力　阿基米德　F浮=G排液
6.解:(1)铁块的体积:V铁===20 cm3=2×10-5 m3。
(2)铁块浸没在水中时,V排=V铁=2×10-5 m3,
铁块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-5 m3=0.2 N。
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7.D　 甲、乙两物体的体积之比为=×=×=。浸没后物体排开液体的体积与物体的体积相等,它们受到的浮力之比为===。
8.A　 (1)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,容器内水的深度不变,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强不变;圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面的过程中,排开水的体积变小,容器内水的深度变小,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强变小。所以,整个过程中容器底受到水的压强先不变后变小。(2)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排液可知,圆柱体受到水的浮力不变;圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面的过程中,排开水的体积变小,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排液可知,圆柱体受到水的浮力变小。所以,整个过程中圆柱体受到水的浮力先不变后变小。
将一圆柱体从水中匀速提起至下表面刚好离开水面,分为两个过程:一是圆柱体露出水面前,二是圆柱露出水面后至下表面刚好离开水面。分析两个过程中排开水的体积变化,得出水的深度变化,利用液体压强公式和阿基米德原理分析压强、浮力的变化情况。
9.②　8×104　1.6×105
(1)物体在逐渐浸入水中的过程中,排开水的体积变大,所受浮力逐渐变大,
当物体浸没后排开水的体积不变,所受浮力不变,因此图乙中反映浮力随h变化的图线是②;
(2)由图乙可知,该物体浸没时所受的拉力:
F浮=ρ水gV排水=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(2 m)3=8×104 N;
(3)物体浸没后,在缓缓下沉的过程中,其所受的拉力与浮力大小之和等于物体的重力。由图线①可知,当物体浸没时,其所受浮力与拉力相等,可得物体重力:
G=F+F浮=2×8×104 N=1.6×105 N。
10.(1)7.75　(2)1.5　(3)2.5　(4)D
(1)由表中实验数据可知,h为0时,弹簧测力计的示数为7.75 N,则物体的重力G=
7.75 N。
(2)第4次实验时,物体所受浮力为
F浮=G-F拉=7.75 N-6.25 N=1.5 N。
(3)物体浸没在水中时,物体所受浮力不变,弹簧测力计示数不变,由表中实验数据可知,物体浸没时受到的浮力为
F浮=G-F'=7.75 N-5.25 N=2.5 N。
(4)通过分析表格中的数据可知,F随h的变化趋势是先变小再不变,因此,只有选项D符合题意。
11.解:(1)由图乙得,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3 N,圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2 N,故F浮=F1-F2=3 N-2 N=1 N。
(2)当圆柱体浸没在水中后,圆柱体的体积V= V排,由F浮=G排液=ρ液gV排液得,V排水===10-4 m3=100 cm3,所以圆柱体的体积V= V排=100 cm3。
(1)根据图乙提供的信息和称量法求出浮力;(2)根据F浮=ρ液gV排液的变形式 V排液=求解。