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浙教版科学八上第一章 第3节 水的浮力 第2课时 阿基米德原理
一、阿基米德原理
1.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研究目的的是( )
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体的密度越大,物体所受浮力越大
C.物体的体积越大,物体所受浮力越大
D.物体排开水越多,物体所受浮力越大
【答案】D
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】根据题目的描述分析其中的变量,以及引起变化的物理量,据此进行猜想即可。
【解答】在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,根据相互作用力的原理可知,盆子受到的浮力越大。此时盆子浸入水中的部分越多,则盆子排开水的体积越大。那么可以得到这样的猜想,即物体排开水的体积越大,物体受到的浮力越大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
2.某同学在探究“浮力的大小跟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)石块浸在水中后测力计的示数G'= N,由此可得石块所受浮力F浮= N。
(3)石块排开的水所受到的重力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,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的 ,这就是著名的 原理,用公式表示为 。
【答案】(1)3
(2)1.6;1.4
(3)1.4
(4)=
(5)重力;阿基米德;F浮=G排
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图甲确定石块的重力;
(2)根据图乙确定石块浸在水中后测力计的示数,根据F浮=G-F示计算出它受到的浮力;
(3)石块排开水的重力等于小桶和水的总重力与空桶重力的差;
(4)比较浮力和排开水的重力大小的关系即可;
(5)根据阿基米德原理的内容解答。
【解答】(1)根据图甲可知,测力计的分度值为0.2N,则石块的重力G=3N;
(2)根据乙图可知,石块浸在水中后测力计的示数G'=1N+0.2N×3=1.6N。那么石块受到的浮力:
F浮=G-F示=3N-1.6N=1.4N。
(3)根据丙图可知,石块排开水的重力G排=1.8N-0.4N=1.4N。
(4)比较可知,石块受到的浮力等于它排开水的重力,即F浮=G排。
(5)由上述实验可得,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理,用公式表示为F浮=G排。
3.对阿基米德原理的理解,下列说法中正确的是( )
A.浸入液体中的物体,受到的浮力大小和物体的体积有关
B.浸没在液体中的物体,在液体中的深度越大,受到的浮力越大
C.阿基米德原理也适用于气体
D.浸没在液体中的物体,受到的浮力与物体的形状有关
【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据对阿基米德原理的理解和认识判断。
【解答】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体或气体中的物体,它受到的浮力等于排开液体或气体受到的重力。且浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关,与其它因素无关,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
二、浮力的计算
4.我国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器,质量很大,在下潜实验中成功突破7000 m水深大关。当“蛟龙号”停留在深海某处时,排开海水的体积为22 m3,则受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,海水密度取1.0×103 kg/m3)
【答案】2.2×105
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算即可。
【解答】“蛟龙号”潜水器受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×22m3=2.2×105N。
5.体积为2 dm3、密度为2.7×103 kg/m3的铝块,将它的一半浸入水中,铝块受到的浮力是 N。(g取10N/kg)
【答案】10
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算浮力。
【解答】将金属块的一半浸入水中时,铝块受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(×2×10-3m3)=10N。
6.如图所示,在弹簧测力计下悬挂一物体,在空气中弹簧测力计的示数为6 N,当物体浸没在水中时弹簧测力计的示数是4 N,g取10 N/kg。求:
(1)物体的重力。
(2)物体浸没在水中时受到的浮力。
(3)物体浸没时排开水的体积和物体的密度。
【答案】(1)解:由题意可知,物体的重力:G=6 N
(2)解:物体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F示=6 N-4 N=2 N。
(3)解:由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可得,
物体浸没在水中时排开水的体积:V排= = =2×10-4 m3,
物体的体积:V=V排=2×10-4 m3,
物体的质量:m= = =0.6 kg,
物体的密度:ρ= = =3×103 kg/m3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)在空气中称量物体时,它受到的弹簧测力计的拉力与自身的重力相互平衡,即G=F;
(2)当物体浸没在水中时,它受到竖直向上的浮力和测力计的拉力,以及竖直向下的重力。根据二力平衡的知识得到:G=F浮力+F示,据此计算浮力即可。
(3)当物体完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积,即 ,再根据计算出物体的质量,最后根据 计算出它的密度。
7.在探究“物体所受浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”时,具体设计的实验操作步骤如图所示。为方便操作和减小测量误差,最合理的操作步骤应该是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据探究浮力与排开液体重力的关系的实验过程、现象和设计思路分析判断。
【解答】①在实验过程中,物体受到的浮力F浮=G-F拉,即要测量物体的重力和它浸没在水中时测力计的拉力。物体一旦沾水会使其重力变大,因此应该先测重力后测拉力,即甲在乙的前面。
②物体排开水的重力G排=G总-G桶,即要测桶和排开水的总重力以及空桶的重力。小桶一旦进水会使空桶的重力偏大,因此应该先测空桶再测总重力,即丁在丙的前面;
③因为将物体浸没水中时,就需要将小桶放在溢水杯下,所以需要先测出空桶的重力,再进行物体重力的测量。
那么正确的实验顺序应该为:丁、甲、乙、丙。
故选D。
8.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
【答案】D
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】首先根据计算出它们的体积之比,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算它们受到的浮力之比。
【解答】根据公式得到,甲、乙的体积之比为:;
当它们浸没在水中时,它们排开水的体积等于自身体积,
那么它们受到的浮力之比为:。
故选D。
9.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
B.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强变大
C.铝块浸没在水中静止时,绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,若电子秤示数不变,则验证了阿基米德原理
【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)(2)首先根据p=ρ液gh分析水对杯底压强的变化,再根据F=pS分析水对杯底压力的变化;
(3)对铝块进行受力分析即可;
(4)根据阿基米德原理F浮=G排分析判断。
【解答】铝块浸没后,溢水杯内的水面高度保持不变,根据p=ρ液gh可知,水对杯底的压强保持不变。根据F=pS可知,水对杯底的压力保持不变,故A、B错误;
铝块浸没在水中静止时,绳子对铝块的拉力等于铝块的重力与它受到的浮力的差,即F=G-F浮力。而铝块受到的浮力等于它排开水的重力,即F浮=G排,所以F=G-G排,故C错误;
铝块没有浸没水中时,电子秤的示数:F=G杯+G水。当铝块浸没在水中时,F'=G杯+G水-G排+F压力。根据相互作用力的原理可知,铝块对水的压力等于水对铝块的浮力,那么F'=G杯+G水-G排+F浮力。如果F=F',那么F浮力=G排,可以验证阿基米德原理,故D正确。
故选D。
10.如图甲所示,石块在钢丝绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部浸入水中,如图乙所示是钢丝绳拉力随时间t变化的图像,若不计水的阻力,求:(g取10
N/kg,ρ水=1.0×103
kg/m3)
(1)石块全部浸入水中时受到的浮力。
(2)石块的体积。
【答案】(1)解:由图乙可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F=G=1400 N,当石块全部浸入水中后受到的浮力:F浮=F-F'=1400 N-900 N=500 N。
(2)解:根据F浮=ρ液gV排得,V排= = =5×10-2 m3,
因为石块完全浸没在水中,所以石块的体积:V石=V排=5×10-2 m3。
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当石块没有进入水中时,它受到的拉力等于重力,这段时间内拉力保持不变。当石块完全浸没水中后,它排开水的体积不变,则它受到的浮力保持不变,因此拉力保持不变。据此计算出石块的重力和完全浸没时受到的拉力,最后根据 F浮=F-F' 计算出浮力即可。
(2)当石块完全浸没水中时,它排开水的体积等于自身体积,根据 计算出即可。
三、自我提升
11.某校科学兴趣小组在创新实验能力展示交流活动中,设计了一个能巧妙测出不规则固体密度的实验。该实验的主要步骤如下:
①如图甲所示,将两个已调零的弹簧测力计悬挂在铁架台下,将一溢水杯和另一空杯用细线拴在弹簧测力计下,向溢水杯中加入一定量的水,使水满过溢水口流入空杯中;当水不再流出时,读出弹簧测力计的示数G1和G2。
②如图乙所示,将一不溶于水的小石块用细线拴住并慢慢放入溢水杯中,此时溢出的水全部流入另一杯中,当水不再流出时,读出弹簧测力计的示数G3和G4。
③根据以上数据,通过计算得出小石块的密度ρ。
(1)上述实验中,科学兴趣小组测得G1=0.94 N,G2=0.4 N,G3=1.2 N,G4=0.5 N。
实验中,小石块排开水的重力是 N,小石块的体积是 m3。(ρ水=1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)
(2)小石块的重力是 N。
(3)通过以上数据,科学兴趣小组得出小石块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)
【答案】(1)0.1;1×10-5
(2)0.36
(3)3.6×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)小石块排开水的重力等于小桶和水的总重力的变化量。石块完全浸没在水中,则它排开水的体积等于自身体积,即;
(2)小石块的重力=放入石块后溢水杯的总重力+排开水的重力-放入石块前溢水杯的总重力。
(3)根据公式计算出石块的密度。
【解答】(1)根据图片可知,小石块排开水的重力G排=G4-G2=0.5N-0.4N=0.1N;
小石块的体积:;
(2)小石块的重力G=G3+G排-G1=1.2N+0.1N-0.94N=0.36N;
(3)小石块的密度:。
12.为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯。在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。
(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸入水中(如图甲→乙→丙所示),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 (填“大于”“等于”或“小于”)F丙。
(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示),可以计算出图丙中金属块所受到的浮力为 N,此时浮力的测量数值比真实数值将 (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)等于
(2)1.2;偏大
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)对弹簧测力计的受力情况进行分析即可;
(2)图丙中金属块受到的浮力等于图丙和图丁中测力计的示数之差。图丁中金属块肯定会带出部分水,从而使图丁中弹簧测力计的示数偏大,自然计算出的浮力比真实数值偏大,据此分析解答。
【解答】(1)根据甲图可知,弹簧测力计的示数:F甲=G金属块+G框架+G杯;
根据乙图可知,弹簧测力计的示数:F乙=G金属块-F浮力+G框架+G杯+G排;
因为金属块受到的浮力等于排开水的重力,即F浮力=G排;
所以F甲=F乙。
(2)图丙中金属块受到的浮力为:F浮=G丁-G丙=4.4N-3.2N=1.2N;
此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。
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浙教版科学八上第一章 第3节 水的浮力 第2课时 阿基米德原理
一、阿基米德原理
1.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研究目的的是( )
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体的密度越大,物体所受浮力越大
C.物体的体积越大,物体所受浮力越大
D.物体排开水越多,物体所受浮力越大
2.某同学在探究“浮力的大小跟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)石块浸在水中后测力计的示数G'= N,由此可得石块所受浮力F浮= N。
(3)石块排开的水所受到的重力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,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的 ,这就是著名的 原理,用公式表示为 。
3.对阿基米德原理的理解,下列说法中正确的是( )
A.浸入液体中的物体,受到的浮力大小和物体的体积有关
B.浸没在液体中的物体,在液体中的深度越大,受到的浮力越大
C.阿基米德原理也适用于气体
D.浸没在液体中的物体,受到的浮力与物体的形状有关
二、浮力的计算
4.我国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器,质量很大,在下潜实验中成功突破7000 m水深大关。当“蛟龙号”停留在深海某处时,排开海水的体积为22 m3,则受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,海水密度取1.0×103 kg/m3)
5.体积为2 dm3、密度为2.7×103 kg/m3的铝块,将它的一半浸入水中,铝块受到的浮力是 N。(g取10N/kg)
6.如图所示,在弹簧测力计下悬挂一物体,在空气中弹簧测力计的示数为6 N,当物体浸没在水中时弹簧测力计的示数是4 N,g取10 N/kg。求:
(1)物体的重力。
(2)物体浸没在水中时受到的浮力。
(3)物体浸没时排开水的体积和物体的密度。
7.在探究“物体所受浮力的大小跟它排开液体的重力的关系”时,具体设计的实验操作步骤如图所示。为方便操作和减小测量误差,最合理的操作步骤应该是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
8.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
9.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
B.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强变大
C.铝块浸没在水中静止时,绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,若电子秤示数不变,则验证了阿基米德原理
10.如图甲所示,石块在钢丝绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部浸入水中,如图乙所示是钢丝绳拉力随时间t变化的图像,若不计水的阻力,求:(g取10
N/kg,ρ水=1.0×103
kg/m3)
(1)石块全部浸入水中时受到的浮力。
(2)石块的体积。
三、自我提升
11.某校科学兴趣小组在创新实验能力展示交流活动中,设计了一个能巧妙测出不规则固体密度的实验。该实验的主要步骤如下:
①如图甲所示,将两个已调零的弹簧测力计悬挂在铁架台下,将一溢水杯和另一空杯用细线拴在弹簧测力计下,向溢水杯中加入一定量的水,使水满过溢水口流入空杯中;当水不再流出时,读出弹簧测力计的示数G1和G2。
②如图乙所示,将一不溶于水的小石块用细线拴住并慢慢放入溢水杯中,此时溢出的水全部流入另一杯中,当水不再流出时,读出弹簧测力计的示数G3和G4。
③根据以上数据,通过计算得出小石块的密度ρ。
(1)上述实验中,科学兴趣小组测得G1=0.94 N,G2=0.4 N,G3=1.2 N,G4=0.5 N。
实验中,小石块排开水的重力是 N,小石块的体积是 m3。(ρ水=1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)
(2)小石块的重力是 N。
(3)通过以上数据,科学兴趣小组得出小石块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)
12.为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯。在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。
(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸入水中(如图甲→乙→丙所示),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 (填“大于”“等于”或“小于”)F丙。
(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示),可以计算出图丙中金属块所受到的浮力为 N,此时浮力的测量数值比真实数值将 (填“偏大”或“偏小”)。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】根据题目的描述分析其中的变量,以及引起变化的物理量,据此进行猜想即可。
【解答】在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,根据相互作用力的原理可知,盆子受到的浮力越大。此时盆子浸入水中的部分越多,则盆子排开水的体积越大。那么可以得到这样的猜想,即物体排开水的体积越大,物体受到的浮力越大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
2.【答案】(1)3
(2)1.6;1.4
(3)1.4
(4)=
(5)重力;阿基米德;F浮=G排
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图甲确定石块的重力;
(2)根据图乙确定石块浸在水中后测力计的示数,根据F浮=G-F示计算出它受到的浮力;
(3)石块排开水的重力等于小桶和水的总重力与空桶重力的差;
(4)比较浮力和排开水的重力大小的关系即可;
(5)根据阿基米德原理的内容解答。
【解答】(1)根据图甲可知,测力计的分度值为0.2N,则石块的重力G=3N;
(2)根据乙图可知,石块浸在水中后测力计的示数G'=1N+0.2N×3=1.6N。那么石块受到的浮力:
F浮=G-F示=3N-1.6N=1.4N。
(3)根据丙图可知,石块排开水的重力G排=1.8N-0.4N=1.4N。
(4)比较可知,石块受到的浮力等于它排开水的重力,即F浮=G排。
(5)由上述实验可得,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理,用公式表示为F浮=G排。
3.【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据对阿基米德原理的理解和认识判断。
【解答】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体或气体中的物体,它受到的浮力等于排开液体或气体受到的重力。且浮力只与液体的密度和排开液体的体积有关,与其它因素无关,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
4.【答案】2.2×105
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算即可。
【解答】“蛟龙号”潜水器受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×22m3=2.2×105N。
5.【答案】10
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算浮力。
【解答】将金属块的一半浸入水中时,铝块受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(×2×10-3m3)=10N。
6.【答案】(1)解:由题意可知,物体的重力:G=6 N
(2)解:物体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F示=6 N-4 N=2 N。
(3)解:由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可得,
物体浸没在水中时排开水的体积:V排= = =2×10-4 m3,
物体的体积:V=V排=2×10-4 m3,
物体的质量:m= = =0.6 kg,
物体的密度:ρ= = =3×103 kg/m3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)在空气中称量物体时,它受到的弹簧测力计的拉力与自身的重力相互平衡,即G=F;
(2)当物体浸没在水中时,它受到竖直向上的浮力和测力计的拉力,以及竖直向下的重力。根据二力平衡的知识得到:G=F浮力+F示,据此计算浮力即可。
(3)当物体完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积,即 ,再根据计算出物体的质量,最后根据 计算出它的密度。
7.【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据探究浮力与排开液体重力的关系的实验过程、现象和设计思路分析判断。
【解答】①在实验过程中,物体受到的浮力F浮=G-F拉,即要测量物体的重力和它浸没在水中时测力计的拉力。物体一旦沾水会使其重力变大,因此应该先测重力后测拉力,即甲在乙的前面。
②物体排开水的重力G排=G总-G桶,即要测桶和排开水的总重力以及空桶的重力。小桶一旦进水会使空桶的重力偏大,因此应该先测空桶再测总重力,即丁在丙的前面;
③因为将物体浸没水中时,就需要将小桶放在溢水杯下,所以需要先测出空桶的重力,再进行物体重力的测量。
那么正确的实验顺序应该为:丁、甲、乙、丙。
故选D。
8.【答案】D
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】首先根据计算出它们的体积之比,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算它们受到的浮力之比。
【解答】根据公式得到,甲、乙的体积之比为:;
当它们浸没在水中时,它们排开水的体积等于自身体积,
那么它们受到的浮力之比为:。
故选D。
9.【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)(2)首先根据p=ρ液gh分析水对杯底压强的变化,再根据F=pS分析水对杯底压力的变化;
(3)对铝块进行受力分析即可;
(4)根据阿基米德原理F浮=G排分析判断。
【解答】铝块浸没后,溢水杯内的水面高度保持不变,根据p=ρ液gh可知,水对杯底的压强保持不变。根据F=pS可知,水对杯底的压力保持不变,故A、B错误;
铝块浸没在水中静止时,绳子对铝块的拉力等于铝块的重力与它受到的浮力的差,即F=G-F浮力。而铝块受到的浮力等于它排开水的重力,即F浮=G排,所以F=G-G排,故C错误;
铝块没有浸没水中时,电子秤的示数:F=G杯+G水。当铝块浸没在水中时,F'=G杯+G水-G排+F压力。根据相互作用力的原理可知,铝块对水的压力等于水对铝块的浮力,那么F'=G杯+G水-G排+F浮力。如果F=F',那么F浮力=G排,可以验证阿基米德原理,故D正确。
故选D。
10.【答案】(1)解:由图乙可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F=G=1400 N,当石块全部浸入水中后受到的浮力:F浮=F-F'=1400 N-900 N=500 N。
(2)解:根据F浮=ρ液gV排得,V排= = =5×10-2 m3,
因为石块完全浸没在水中,所以石块的体积:V石=V排=5×10-2 m3。
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当石块没有进入水中时,它受到的拉力等于重力,这段时间内拉力保持不变。当石块完全浸没水中后,它排开水的体积不变,则它受到的浮力保持不变,因此拉力保持不变。据此计算出石块的重力和完全浸没时受到的拉力,最后根据 F浮=F-F' 计算出浮力即可。
(2)当石块完全浸没水中时,它排开水的体积等于自身体积,根据 计算出即可。
11.【答案】(1)0.1;1×10-5
(2)0.36
(3)3.6×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)小石块排开水的重力等于小桶和水的总重力的变化量。石块完全浸没在水中,则它排开水的体积等于自身体积,即;
(2)小石块的重力=放入石块后溢水杯的总重力+排开水的重力-放入石块前溢水杯的总重力。
(3)根据公式计算出石块的密度。
【解答】(1)根据图片可知,小石块排开水的重力G排=G4-G2=0.5N-0.4N=0.1N;
小石块的体积:;
(2)小石块的重力G=G3+G排-G1=1.2N+0.1N-0.94N=0.36N;
(3)小石块的密度:。
12.【答案】(1)等于
(2)1.2;偏大
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)对弹簧测力计的受力情况进行分析即可;
(2)图丙中金属块受到的浮力等于图丙和图丁中测力计的示数之差。图丁中金属块肯定会带出部分水,从而使图丁中弹簧测力计的示数偏大,自然计算出的浮力比真实数值偏大,据此分析解答。
【解答】(1)根据甲图可知,弹簧测力计的示数:F甲=G金属块+G框架+G杯;
根据乙图可知,弹簧测力计的示数:F乙=G金属块-F浮力+G框架+G杯+G排;
因为金属块受到的浮力等于排开水的重力,即F浮力=G排;
所以F甲=F乙。
(2)图丙中金属块受到的浮力为:F浮=G丁-G丙=4.4N-3.2N=1.2N;
此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。
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