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第八章 浮力
第二节 阿基米德原理
第2课时 阿基米德原理的应用
基础演练
1.将质量为0.5kg的物体浸没在装满水的溢水杯中,溢出了4N的水,物体受到的浮力是( )
A.5N B.0.5 N C.1 N D.4 N
2.在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验.在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示.在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示.下列说法正确的是 ( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
3.将重为20N的铝球慢慢地放入一个盛满水的容器中,使其浸没在水中,从容器中溢出了
10N的水,则铝球受到的浮力是 N;这个铝球是 (选填“空心”或“实心”) 的.(已知 g取10N/kg)
4.洗水果时,发现杧果比油桃大,放入水中后杧果沉底、油桃漂浮,如图甲所示.它们受到的浮力大小关系为 _________ 用天平正确测量油桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是 g;杧果的体积一定___________82.4cm (选填“>”“<”或“=”).
5.如图甲所示,在空气中称量物体,弹簧测力计的示数为4N;如图乙所示,把物体浸没在水中,弹簧测力计示数为3N,g取10N/kg.求:
(1)物体受到的浮力.
(2)物体的密度.
能力提升
6.如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉.下列对潜水员分析正确的是 ( )
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强变大
B.在海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.对背心进行放气后,受到海水的浮力变大
D.对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
7.浸入水中的皮球,放手后,从它刚露出水面到最后漂浮在水面上不动的过程中 ( )
A.浮力变大,重力变小 B.浮力不变,重力不变
C.浮力变小,重力变小 D.浮力变小,重力不变
8.将铁块B压在木块A上,A有部分露出水面(如图甲),将B取出吊在A下(不计细线的质量和体积),A仍有部分露出水面(如图乙).则两种情况下,容器内水面高度( )
A.图甲中水面高 B.图乙中水面高
C.两图中水面一样高 D.无法确定
9.小明将一颗质量为110g的猕猴桃放入盛满水的溢水杯中,当猕猴桃静止时,溢水杯中溢出了100cm 的水,猕猴桃的体积为 cm ,在水中所受浮力为_____ ____N,它最终会 (选填“沉在溢水杯底部”或“漂浮在水面上”),它的平均密度为 kg/m . g取10N/kg)
10.如图所示,将一棱长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中,木块静止
时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到的液体压强变化了80 Pa,则木块底部受到的液体压强为 Pa,木块受到的浮力为 N.(g取10N/ kg)
11.某中学科技小组利用如图所示装置探究“阿基米德原理”,他们将装满水的溢水杯放到电子秤上,用一小桶收集溢出的水.在用弹簧测力计挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中直到浸没的过程中,弹簧测力计示数将 ,电子秤的示数将 .电子秤(均选填“变大”“变小”或“不变”)
12.测算不溶于水的新型合金材料的密度.
(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 (选填“上”或“下”)移动,进行调零.
(2)小磊将合金材料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.再将合金材料全部浸入水中,静止时弹簧测力计示数如图丙.由此,小磊得出合金材料在水中受到的浮力F浮=________________N.
(3)若g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,可以计算出合金材料的质量m= kg,
体积V= m (用科学记数法表示),并由此算出合金材料的密度ρ=
kg/m .
(4)小明提出若取g=9.8N/kg会使测量结果更准确,而小磊认为无影响.你认为__________ (选填“小明”或“小磊”)的说法正确.
13.如图甲所示,水平地面上有一底面积为50cm 的圆柱形容器,容器中水深10cm,现将一物块悬挂在弹簧测力计下端,当物块浸没在水中时(物块不接触容器底面和侧面),容器内水深由10cm上升到12cm,此时弹簧测力计的示数如图乙所示.(已知
g取10N/kg)求:
(1)物块未放入水中时,水对容器底的压强.
(2)物块浸没在水中时受到的浮力.
(3)物块的密度.
14.科技小组的同学对物体的浮沉条件进行探究.在一个圆柱形容器底部,放一个棱长为10cm的正方体物块,然后逐渐向容器中倒水(水始终未溢出).通过测量容器中水的深度h,分别计算出该物块所受到的浮力 ,并绘制了如图所示的图象.求:(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)水的深度到达5cm时,水对容器底部的压强.
(2)水的深度到达12cm时,物块浸在水中的体积.
(3)物块的密度.
15.如图甲是我国自主研制的水陆两栖飞机,它能在陆地和水面上起飞、降落,是一艘会飞的“船”.两栖飞机空载时质量为4.15×10 kg.如图乙是我国自主研制的“海斗”号无人潜水器.求:(海水的密度约为1.0×10 kg/m ,g取10N/kg)
(1)两栖飞机空载时在水面上排开海水的体积为多少
(2)当“海斗”号无人潜水器下潜到10000m 深度时,受到的海水压强为多少
(3)“海斗”号无人潜水器的质量为1000kg,平均密度为 5.0×10 kg/m , 现用钢绳连着两栖飞机和潜水器,将潜水器缓慢放入海水中浸没并匀速下降,此时钢绳对潜水器的拉力是多大
素养培育
16.水平桌面上有一个盛满水的溢水杯,杯中水的深度为10cm,现将一个不吸水的物块轻轻放入溢水杯中,静止时有72g水溢出,将其捞出擦干后轻轻放入完全相同且盛满酒精的杯中,静止时有64g酒精溢出,则物块在酒精中受到的浮力为 N,物块的密度为 kg/m ,此时,酒精对容器底的压强为___________Pa.(水=1.0×103kg/m3,酒精=0.5×103kg/m3,g取\10N/kg)),
参考答案
基础演练
1. D 2. B 3.10 空心 4.> 82.4 >
5.解:(1)物体受到的浮力F浮=G-F=4N-3N=1N.
(2)因物体浸没在水中,则物体的体积
物体的质量则物体的密度
能力提升
6. A 7. D 8. C
9.100 1 沉在溢水杯底部 1.1× 10
10.640 6.4 11.变小 不变
12.(1)0.2 上 (2)4.2 2.0 (3)0.42 2.0× (4)小磊
13.解:(1)物块未放入水中时,水深h =10cm=0.1m,水对容器底的压强水gh1=1.0×10 kg/m ×10N/kg×0.1m=1000 Pa.
(2)物块浸没在水中时,水面上升的高度△h=h 物块排开液体的体积 浸没时,物块受到的浮力
(3)由图乙弹簧测力计的示数可知, 此时 则物块的重力 2.4N+1N=3.4N,
物块的密度
14.解:(1)水的深度到达5cm时,水对容器底部的压强
0.05m=500 Pa.
(2)由图知,水的深度到达12cm时,物块所受浮力
则物块浸在水中的体积
(3)由图知,水的深度到达8cm后,浮力不再增大,此时物块并未完全浸在水中,有部分体积露出水面,所以物块处于漂浮状态,则
物块的质量
物块的体积
物块的密度10 kg/m .
15.解:(1)两栖飞机空载时在水面上处于漂浮状态,受到的浮力等于空载时的重力,即
排 开水的体积
(2)当“海斗”号无人潜水器下潜到10000m深度时,受到的海水压强×10N/kg×10000m=1×10 Pa.
(3)“海斗”号无人潜水器的重力G=mg=1000 kg×10N/kg=1×10 N,浸没在海水中时排开海水的体积等于自身的体积,即则浸没时受到的浮力0.2m =2×10 N,潜水器匀速下降,在海水的浮力、钢绳对潜水器的拉力、自身重力三个力的作用下处于平衡状态,所以此时钢绳对潜水器的拉力
素养培育
16.0.64 0.9×10 800
[解析]由可知,物块在水中受到的浮力为0.72N,物块在酒精中受到的浮力为0.64N,要求物块的密度,应先求出物块的质量和体积.假设都浸没,则相同,由可知,浮力之比应该等于液体密度之比,但因此假设不成立;假设都漂浮,则物块在酒精中和在水中受到的浮力应该相等,但因此假设也不成立.故状态应当为一个漂浮、一个浸没,由于所以在水中漂浮,在酒精中浸没.漂浮时,浸没时,
杯中的酒精一直是满的,所以液体深度不变,h=10cm=0.1m,由液体压强公式可知,酒精对容器底的压强10N/kg×0.1m=800 Pa.
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