2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练基础卷:10.2 阿基米德原理
一、选择题
1.(2023·新泰模拟)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A内有边长为10cm的正方体物块B,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
①物块B受到的浮力是10N
②物块B的密度是0.6×103kg/m3
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④
【答案】D
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】 ①物块B受到的浮力是,故①正确;
② 物体所受浮力为 10N 。绳子对物体的拉力为 6N ,所以物体的重为 4N,即即可求出物体的质量为0.4kg ,物体体积为1000cm3 ,根据密度公式可求出物体密度为,故②错误;
③剪断绳子后,物体上浮,最终漂浮,浮力等于重力等于4N,所以③错误;
④剪断绳子后,物体上浮,最终漂浮露出来的体积等于水下降的体积。用下降的体积除以底面积即可求出下降的高度,进而求出压强减小的值,故 ④正确;
综上所述,①和④是正确的。
故选D。
【分析】(1)物体浮沉条件
(2)二力平衡
(3)水位下降则压强减少
2.(2023八下·榆树期中)小明进行验证阿基米德原理的实验,正确操作过程如图所示,图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法错误的是( )
A.正确的测量顺序是F3、F1、F2、F4
B.物体排开的液体受到的重力G排=F4﹣F3
C.若F1﹣F2=F4﹣F3,则说明本次实验结果符合阿基米德原理
D.步骤甲中如果溢水杯中的水面低于出水口,会导致测得的G排偏大
【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】根据图片可知,正确的步骤为:
①先用弹簧测力计测出物体的重力F1;
② 再用弹簧测力计测量空烧杯的重力F3;
③将物体浸没在水中,记下此时弹簧测力计的示数F2;
④用弹簧测力计测出烧杯和排开水的总重力F4。
即正确顺序为:F1、F3、F2、F4或F3、F1、F2、F4,故A正确不合题意;
物体排开的液体受到的重力G排=F4﹣F3 ,故B正确不合题意;
物体受到的浮力F浮=F1-F2,如果 F1﹣F2=F4﹣F3 ,那么F浮=G排,从而验证了阿基米德原理,故C正确不合题意;
步骤甲中如果溢水杯中的水面低于出水口,则放入物体后不会离开排出水,则会导致测得的G排偏小,故D错误符合题意。
故选D。
【分析】根据对探究阿基米德原理F浮=ρ液gV排的实验过程的认识判断。
3.(2024九上·铁锋期末)下列说法中,正确的是( )
A.潜水艇在水面以下上升时,受到的压强与浮力都变小
B.在液体中的物体一定受到浮力的作用
C.地面上静止的物体受到的支持力和它对地面的压力是一对平衡力
D.小明用力沿竖直爬杆匀速下滑,此时小明的重力和摩擦力大小相等方向相反
【答案】D
【知识点】力作用的相互性;力与运动的关系;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据可知,水面以下排开水的体积没变,浮力不变,A错误;
B、浮力的本质为物体上下表面受到压强差,当上下表面无压强差,便不受浮力,B错误
C、 地面上静止的物体受到的支持力和它对地面的压力是相互作用力,C错误;
D、 小明用力沿竖直爬杆匀速下滑,表明受力平衡, 此时小明的重力和摩擦力大小相等方向相反 ,D正确
综上选D。
【分析】根据运动和力、浮力计算判识选项
1、运动和力:物体做匀速运动,受到平衡力的作用,重力方向向下,摩擦力向上。
2、浮力:浮力产生的原因为上下表面存在压强差,根据阿基米德远离可知浮力的大小等于排开水的重力,浮力的公式F浮=ρ液gV排,应用:通过改变自身重力改变浮力,轮船以及潜水艇,根据浮力公式 可知,浮力的大小与液体密度以及排开水的体积有关,物体完全浸没使,浮力不变;
4.(2024九上·铁锋期末)水平桌面上有一个质量为、底面积为的圆柱形盛水容器,在容器底部用细绳将一质量是,体积为的正方体木块固定在水中,木块有的体积漫入水中,绳子处于绷紧状态,木块静止后水深,如图甲所示:现向容器中加入适量水水没有溢出直至液面与物体的上表面相平,此时绳子刚好断裂,如图乙所示:绳子断裂后木块再次静止时,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲图中绳子的拉力为
B.从甲图到乙图所加水的重力为
C.丙图相对于乙图的水面下降了
D.在丙图中,容器对桌面的压强是
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据浮力公式可知:木块所受浮力为,木块受到重力,所以绳子的拉力小于8N'A错误
B、由题可知木块的长为10cm,此时木块出水高度为2cm,木块出水体积为2cm*10cm*10cm=200cm3;加水高度为2cm,加水的体积为2cm*200cm2-200cm3=200cm3=2*10-4m3,根据G=ρvg=1*103kg/m3*2*10-4m3*10N/kg=2N,B错误;
C、木块的重力为G=mg=0.6kg*10N/kg=6N,静止后受力平衡G=F浮=6N
浮力公式可知排开水的体积为所以体积变化为水面的高度为=2cm,高度变化为2cm,C错误;
D、物块重力为6N,容器的重力为10N,水的体积为水的重力为52N,加水的重力为2N,总重为52N+2N+10N+6N=70N,压强公式,D正确。
【分析】根据浮力公式、物体重力、压强公式识别选项。
1、浮力:浮力产生的原因为上下表面存在压强差,根据阿基米德远离可知浮力的大小等于排开水的重力,应用:通过改变自身重力改变浮力,轮船以及潜水艇
2、浮力的相关计算:浮力的公式F浮=ρ液gV排计算图中木块所受浮力,,
3、物体重力的计算:根据密度共是m=ρv计算物体质量,根据重力公式G=mg计算物体重力
4、根据压强公式P=F/S计算物体压强。
5.(2020九上·路北开学考)两个底面积相同形状不同的容器A、B(GA=GB),盛有不同的液体放置在水平桌面上,现将甲、乙两个相同的物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示(忽略液体的损失),下列说法正确的是( )
A.甲物块受到的浮力大于乙物块受到的浮力
B.两容器底受到的液体压强相等
C.取出两物块后,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强
D.取出两物块后,B容器对桌面的压强小于A容器对桌面的压强
【答案】C
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.甲悬浮,F浮甲=G排甲=G;乙漂浮,则F浮乙=G排乙=G,所以浮力相同,A不符合题意;
B、物体在甲中悬浮,则ρ甲=ρA,在乙中漂浮,则ρ乙>ρB,ρ甲=ρ乙,因此ρA ρB,深度相同,由 可知,B液体对容器底的压强大,B不符合题意;
C、取出物块后,A的液面下降的多,B的液面下降的少,两容器中液体深度hA hB,又ρA ρB,由 可知,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强,C符合题意;
D、B容器液体密度大于A液体密度,甲排开A的体积大于乙排开B的体积,取出后物体后B液体体积大于A液体体积,B液体的重力大于A液体重力,由压强公式 得,取出两物块后,B容器对桌面的压强大于A容器对桌面的压强.D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系;(2)根据 得出容器底受到压强的关系;(3)取出物块后,A的液面下降的多,B的液面下降的少,由此即可判断;(4)根据压强公式 比较压强的大小.
6.(2024九上·黄江期末)如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器的水中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是( )
A.三个容器中水对容器底面的压力大小关系为
B.若木块和小球体积相等,木块的质量小于小球的质量
C.若向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力变大
D.若向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据可知,水对容器底部的压力等于水对容器底部的压强与底面积的乘积,水对容器底部的压强公式为,结合题意可知水面高度相同,因此水对容器底部压强p相同;容器相同所以底面积S相同,所以 三个容器中水对容器底面的压力大小相等,故A错误;
B、由图可知木块漂浮水面,小球悬浮水中,有阿基米德原理可知,木块的密度小于水的密度,小球的密度等于水的密度,根据,当体积一定时,密度越大,质量越大,所以小球的质量大于木块的质量,故B正确;
C.盐水密度大于水的密度,根据密度公式可知木块仍然会漂浮在水面,则浮力等于重力;
D.酒精密度小于水的密度,根据密度公式可知,液体密度降低,其余不变,则浮力降低,故D错误。
【分析】1、根据液体压强计算公式P=ρgh计算液体压强,当液体相同时,高度相同,液体压强相同;
2、根据浮力公式以及受力分析F浮=ρ物V物g,可知:浮力公式可知物体所受浮力与液体的密度以及排开水的体积有关,通过比较物体排开水的体积可以判识物体的质量大小关系;
根据浮力的计算公式,液体压强计算公式,受力分析判识选项
二、多选题
7.(2021·市北模拟)为了保鲜,果农先将水果浸没到自己配制的保鲜液中,再用保鲜纸包住就能存放比较长的时间。若将同一个苹果先后放入甲乙两个容器的保鲜液中,苹果静止后两容器的液面高度一致,苹果的浮沉情况如图所示,则下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强较大
B.乙容器底部受到液体的压强较大
C.两容器中的苹果受到的浮力一样大
D.乙容器中苹果排开液体的重力较大
【答案】A,C
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】C.根据浮沉条件,甲图中苹果在保鲜液中漂浮,所以F浮甲=G,且ρ甲液> ρ苹果;乙图中,苹果在保鲜液中悬浮,所以F浮乙=G,ρ乙液= ρ苹果。所以,F浮甲=F浮乙,ρ甲液> ρ乙液,C符合题意;
AB.因为两容器的液面高度相同,根据p=ρ液gh知,甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强,A符合题意,B不符合题意;
D.根据阿基米德原理知浮力等于排开液体的重力,两容器中的苹果受到的浮力一样大,所以甲乙容器中苹果排开液体的重力一样大,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】漂浮的物体密度小于液体密度,悬浮物体的密度等于液体密度,根据液体密度和深度,可以分析液体压强的大小。
三、填空题
8.(2023八下·通榆期中)将一金属块放入盛满水的杯中后沉入杯底,有20g的水溢出,此时金属块所受的浮力为 N(g取10 N/kg);若将它放入盛满酒精的杯中,则溢出酒精 g(酒精的密度为0.8 g/cm3 )。
【答案】0.2;16
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据阿基米德原理,金属块所受的浮力为:F浮=m水g=20g×10N/kg=0.2N;
根据金属块浸没分别浸没在水和酒精中可知,排开水的体积等于排开酒精的体积,
故,所以,解得:m酒=16g。
【分析】 根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g,可求出浮力;根据浸没时,排开液体的体积等于物体体积,列出比例式,求出酒精质量。
9.(2023八下·南岗月考)一个物体所受重力为5N,将其全部浸没水中时,它排开的水的重力为15N,此时它所受到的浮力为 N。放手后,物体静止时受到的浮力为 N
【答案】15;5
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)物体浸没在水中时,所受的浮力等于排开液体的重力,即物体所受浮力F浮=G排=15N。
(2)物体漂浮时,所受到的浮力等于重力,即漂浮时F浮1=G=5N。
【分析】 物体所受浮力等于物体排开的液体的重力,物体漂浮时浮力等于自身重力。
10.(2021八下·玉溪期末)如图所示,甲为盛水的烧杯,将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h变化关系如图乙所示。当圆柱体逐渐浸入水中时F逐渐减小,直到圆柱体浸没在水中后F不变,这说明物体所受浮力的大小跟物体 有关。该圆柱体浸没在水中受到浮力的大小为 N。
【答案】排开液体的体积;6
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时,受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,则F浮=G-F,当圆柱体逐渐浸入水中,排开水的体积变大,由F减小可知,受到的浮力变大,这说明物体所受浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
由图乙可知,圆柱体在空中时弹簧测力计的示数F=9N,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力G=F=9N
圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F′=3N,则该圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F′=9N-3N=6N
【分析】(1)将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时,圆柱体处于平衡状态,据此得出浮力的表达式,分析圆柱体逐渐浸入水中时F减小、圆柱体浸没在水中后F不变的原因得出答案。
(2)根据图乙读出圆柱体在空中时弹簧测力计的示数,根据二力平衡条件得出圆柱体的重力,然后得出圆柱体浸没时弹簧测力计的示数,利用称重法求出该圆柱体浸没在水中时受到的浮力。
11.(2024九上·谷城期末)如图所示,将体积为重为5N的实心物体A用细绳拴着浸没在水中,若将细绳剪断,待物体静止后,物体A受到的浮力 N,容器对水平地面的压强 变大/变小/不变。
【答案】1;变大
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据浮力公式, 物体放进容器内,容器液面高度上升,根据,高度越高压强越大。
综上第1空为1、第2空为变大
【分析】根据浮力公式,压强公式及进行计算填空。
1、 根据浮力公式可知,浮力的大小与液体密度以及排开水的体积有关,物体完全浸没使,拉力不在增加,据此计算浮力
2、根据液体压强公式计算一定深度的液体对瓶底的压强
12.(2023九上·福建期末)在“测量形状不规则实心物体密度”的实验中,小明的操作如图所示,由图可知物体完全浸没在水中所受浮力大小为 ,该物体的密度为 。(取,)
【答案】1.2;2.5×103
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】物体浸没时受到的浮力F浮=G-F拉=3N-1.8N=1.2N;
则物体的体积为:;
则该物体的密度为:。
【分析】根据F浮=G-F拉计算物体浸没时受到的浮力,再根据计算物体的体积,最后根据计算该物体的密度。
13.(2020·黑龙江)2020年6月我国深潜器在马里亚纳海沟下潜深度达10907m时,它受到水的压强是 Pa。深潜器在下潜过程中浮力 (变大、变小或不变)。(ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】1.0907×108Pa;不变
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】它受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg ×10907m=1.0907×108Pa浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关,与浸没的深度无关;排开液体的体积不变,故深潜器在下潜过程中浮力不变。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力。
四、实验探究题
14.(2024·尤溪期末)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关“的实验中,用到如下器材:弹簧测力计、底面积为的实心圆柱体金属块、大烧杯若干个、水、密度未知的某种液体、细线等。取
(1)实验前,将弹簧测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,弹簧测力计的指针位置如图1所示。接下来小明应进行的操作是 ,然后,小明进行了如图2所示的实验,并记录实验数据,如表所示。
实验步骤 A B C D E F
弹簧测力计的示数
(2)金属块的重力为 N。在实验步骤C中金属块所受到的浮力是 N。
(3)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力的大小跟 有关。
(4)如图3所示,是其中一位同学绘制的当金属块浸入水中时弹簧测力计的示数随金属块下表面到水面的距离h变化的关系图像,其中正确的是 。
【答案】(1)对弹簧测力计调零
(2)4;0.4
(3)液体的密度
(4)B
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,
(1)实验前,弹簧测力计竖直放置,并对弹簧测力计指针调零;
(2)根据图A,测力计指针位置在4处,金属块的重力为4N;根据表格数据,C中测力计的拉力为3.6N,金属块所受到的浮力F浮=4N-3.6N=0.4N;
(3)分析A、E、F,物体完全浸没在不同液体中,但测力计拉力不同,物体受到的浮力不同,可以说明浮力的大小跟液体的密度有关;
(4)根据图3,当金属块浸入水中时开始受到浮力,测力计的拉力减小,当物体完全浸没后,浮力不变,测力计拉力保持不变,B符合题意。
【分析】(1)使用测力计前,指针要调零;
(2)根据测力计指针位置,测量力的大小;根据物体重力和测力计的拉力差,可以计算浮力;
(3)当排开液体的体积相同时,物体受到的浮力和液体密度有关;
(4)液体密度相同时,物体受到的浮力随排开体积的增大而增大,完全浸没时,浮力和深度无关。
15.(2023八下·嵩明期中)某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)由C图到D图的过程中,浮力将 (选题“增大”、“减小”或“不变”),可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的 无关。
(4)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关,在E图中,物体在该液体受到的浮力为 N。
(5)仔细分析实验数据可知,物体的体积为 m3,图E中液体的密度 kg/m3。
【答案】(1)1
(2)BC
(3)不变;深度
(4)密度;0.8
(5)1×10-4;0.8×103
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据图像A和C,物体受到的重力为4N,全部浸没在水中时,测力计的拉力为3N,受到的浮力是4N-3N=1N;
(2)由BC 两图,液体密度相同,排开液体的体积不同,受到的浮力不同,可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(3)由C图到D图的过程中,深度改变,测力计示数不变,浮力将不变,可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由D、E两图,排开液体的体积相同,液体密度不同,受到的浮力不同,可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关,在E图中,物体在该液体受到的浮力为4N-3.2N=0.8 N;
(5)分析实验数据可知,物体的体积为,图E中液体的密度。
【分析】(1)根据物体受到的重力和进入液体中拉力差,计算浮力;
(2)液体密度一定时,浮力和排开液体的体积有关;
(3)物体受到的浮力和进入液体的深度无关;
(4)根据物体的重力和测力计的拉力差计算浮力;
(5)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;根据浮力和排开液体的体积计算液体密度。
五、计算题
16.(2023·天长模拟)如图甲所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.6N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮﹣h的图像(如图乙所示)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)圆柱体的高度;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度。
【答案】(1)解:由乙图可知,圆柱体下表面浸入水中的深度大于20cm时,所受浮力一直保持1.2N不变,可知圆柱体浸入水中的深度为20cm时,恰好全部浸没于水中,圆柱体的高度为20cm;
答:圆柱体的高度为20cm;
(2)解:由图乙可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N,根据称重法可知静止时弹簧测力计的示数F拉=G﹣F浮=3.6N﹣0.6N=3N
答:圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数为3N;
(3)解:圆柱体的质量
由图乙可知,圆柱体全部浸入时圆柱体受到的浮力F浮′=1.2N,由F浮′=ρ水gV排=ρ水gV可得圆柱体的体积
圆柱体的密度
答:圆柱体的密度为3×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图像数据,可确定高度;
(2)根据公式 F拉=G﹣F浮 ,可求出弹簧测力计示数;
(3)根据公式 F浮′=ρ水gV排=ρ水gV 、,可求出密度。
17.(2023八下·南山期末)一方形水槽放在水平地面上,空水槽重是200N,水槽的底面积是0.4m2,向槽中加水至水的深度是0.3m,如图甲如示。将体积为0.008m3、重为60N的物块轻轻放入水中,当其静止时用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块刚好完全浸没并保持静止,如图乙所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)试求:
(1)空水槽对水平地面的压强是多少?
(2)未放入木块时,水对水槽底部的压强是多少?
(3)当物块刚好完全浸没并保持静止时,物块所受的浮力是多少?
【答案】(1)解:空水槽对水平地面的压力
对水平地面的压强
答:空水槽对水平地面的压强是500Pa;
(2)解:未放入木块时, 水对水槽底部的压强
答:未放入木块时,水对水槽底部的压强是3000Pa;
(3)解:当物块刚好完全浸没并保持静止时, 因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以, 物块所受的浮力
答:当物块刚好完全浸没并保持静止时,物块所受的浮力是80N。
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)首先根据F=G计算空水槽对地面的压力,再根据 计算空水槽对地面的压强。
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh计算未放入木块时水对水槽底部的压强;
(3)根据阿基米德原理 计算物块浸没时受到的浮力。
18.(2023九下·吉安期中)如图所示,水平桌面上有一个薄壁溢水杯,底面积是8×10-3m2,装满水后水深0.2m,总质量是1.75kg。把一个木块(不吸水)轻轻放入水中,待木块静止时,从杯中溢出水的质量是0.1kg。求:(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)水对溢水杯底的压力。
(2)木块受到的浮力。
(3)溢水杯对桌面的压力。
【答案】(1)解: 水对溢水杯底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
由可得水对溢水杯底的压力:F=pS=2000Pa×8×10﹣3m2=16N;
答:水对溢水杯底的压力为16N;
(2)解:由阿基米德原理可得木块所受的浮力:F浮=G排=m排g=m溢g=0.1kg×10N/kg=1N;
答:木块受到的浮力为1N;
(3)解: 因为木块漂浮在水面上,所以F浮=G排=G木,
所以此时溢水杯对桌面的压力:
F=G+G木-G排=G=mg=1.75kg×10N/kg=17.5N。
答:溢水杯对桌面的压力为17.5N。
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)利用p=ρgh,计算液体压强的大小;利用F=pS计算压力;
(2)根据F浮=G排=mg,计算浮力大小;
(3)根据水平面上的总重力,计算压力大小。
19.(2023八下·南岗月考)如图,是我国最先进的055型导弹驱逐舰,谓之“国之重器“,可执行防空、反导、反潜、反舰、对陆打击等最为多样化的任务。排水量达12000t,吃水深度8m(水面至舰底部的距离),动力舱配置四台总功率28000kW燃气轮机,可提供最大为1.5×106N前进的动力,后甲板降落质量为3t的舰载直升机。求:
(1)此驱逐舰漂浮在海面上受到的浮力是多少?
(2)此驱逐舰漂浮在海面上舰底部受到海水的压强是多少?
(3)驱逐舰以最大前进动力航行30km,燃气轮机对驱逐舰做的功是多少J?
(4)降落在后甲板质量为3t的舰载直升机,轮胎与甲板的总接触面积为0.06m2,则直升机对甲板的压强是多少Pa?
【答案】(1)解: 此驱逐舰满载时排开水的重力:G排=m排g=12000×1000kg×10N/kg=1.2×108N,
根据阿基米德原理可知,此驱逐舰满载时漂浮在海面上受到的浮力:F浮=G排=1.2×108N;
(2)解: 此驱逐舰满载时漂浮在海面上舰底部受到海水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa。
(3)解:根据W=Fs可知,以最大前进动力航行30km,燃气轮机对驱逐舰做的功为W=Fs=1.5×106N×3×104m=4.5×1010J
(4)解:根据公式G=mg可知,直升机对甲板的压力大小就等于其自身重力大小,即F压=G=mg=3×104N
根据公式可知,直升机对甲板的压强是
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1) 驱逐舰漂浮时受到的浮力等于其排开液体的重力。
(2)根据液体压强公式p=ρgh可算出舰底部受到海水的压强。
(3)根据W=Fs可算出燃气轮机对驱逐舰做的功。
(4)先算出压力,再根据压强公式求出对甲板的压强。
六、科普阅读题
20.(2024八上·封开期末)用如图所示器材测量一矿石的密度,主要过程如下:
(1)将天平放在水平台面上,游码移到 处,发现指针位置如图甲所示,为使横梁水平平衡,应将右侧平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)将装有适量水的烧杯放在天平的左盘,然后向右盘加砝码并移动游码。天平恢复平衡时,右盘中的砝码和游码所在的位置如图乙所示,则烧杯和水的总质量为 g。
(3)如图丙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g,则矿石的体积 m3(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)。
(4)如图丁所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g,则矿石的密度为 kg/m3。
(5)【拓展】若矿石具有吸水性,则所测矿石的密度 (选填“偏大“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)零刻度线;右
(2)124
(3)2×10﹣5
(4)2.5×103
(5)偏大
【知识点】质量的测量与天平的使用;固体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【解答】(1) 用天平测量物体的质量时,首先把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻线处.然后调节横梁右端的平衡螺母,由图知,指针指在分度盘的中央零刻度线的左边,要使横梁水平平衡,应将平衡螺母往右调节;
(2)由图知,标尺的分度值为0.2g,所以矿石的质量为m=100g+20g+4g=124g;
(3)由题意可知由题意可知矿石排开水的质量m排=144g-124g=20g,由阿基米德原理可知F浮=G排=m排g=0.02kg × 10N/kg=0.2N,由得
(4) 矿石下沉到烧杯底部 ,体积不变,由题意可知矿石的质量m矿石=174g-124g=50g,则矿石的密度;
(5) 若矿石具有吸水性,丙图中水面会下降,则由乙丙两图测得排开水的质量以及排开水的体积都偏小,导致所测矿石的体积偏小,根据密度公式可知所测矿石的密度偏大。
【分析】 测量固体密度时,只有天平没有量筒,可以采用排水法求物体体积。
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练基础卷:10.2 阿基米德原理
一、选择题
1.(2023·新泰模拟)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A内有边长为10cm的正方体物块B,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
①物块B受到的浮力是10N
②物块B的密度是0.6×103kg/m3
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④
2.(2023八下·榆树期中)小明进行验证阿基米德原理的实验,正确操作过程如图所示,图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法错误的是( )
A.正确的测量顺序是F3、F1、F2、F4
B.物体排开的液体受到的重力G排=F4﹣F3
C.若F1﹣F2=F4﹣F3,则说明本次实验结果符合阿基米德原理
D.步骤甲中如果溢水杯中的水面低于出水口,会导致测得的G排偏大
3.(2024九上·铁锋期末)下列说法中,正确的是( )
A.潜水艇在水面以下上升时,受到的压强与浮力都变小
B.在液体中的物体一定受到浮力的作用
C.地面上静止的物体受到的支持力和它对地面的压力是一对平衡力
D.小明用力沿竖直爬杆匀速下滑,此时小明的重力和摩擦力大小相等方向相反
4.(2024九上·铁锋期末)水平桌面上有一个质量为、底面积为的圆柱形盛水容器,在容器底部用细绳将一质量是,体积为的正方体木块固定在水中,木块有的体积漫入水中,绳子处于绷紧状态,木块静止后水深,如图甲所示:现向容器中加入适量水水没有溢出直至液面与物体的上表面相平,此时绳子刚好断裂,如图乙所示:绳子断裂后木块再次静止时,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲图中绳子的拉力为
B.从甲图到乙图所加水的重力为
C.丙图相对于乙图的水面下降了
D.在丙图中,容器对桌面的压强是
5.(2020九上·路北开学考)两个底面积相同形状不同的容器A、B(GA=GB),盛有不同的液体放置在水平桌面上,现将甲、乙两个相同的物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示(忽略液体的损失),下列说法正确的是( )
A.甲物块受到的浮力大于乙物块受到的浮力
B.两容器底受到的液体压强相等
C.取出两物块后,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强
D.取出两物块后,B容器对桌面的压强小于A容器对桌面的压强
6.(2024九上·黄江期末)如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器的水中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是( )
A.三个容器中水对容器底面的压力大小关系为
B.若木块和小球体积相等,木块的质量小于小球的质量
C.若向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力变大
D.若向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变
二、多选题
7.(2021·市北模拟)为了保鲜,果农先将水果浸没到自己配制的保鲜液中,再用保鲜纸包住就能存放比较长的时间。若将同一个苹果先后放入甲乙两个容器的保鲜液中,苹果静止后两容器的液面高度一致,苹果的浮沉情况如图所示,则下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强较大
B.乙容器底部受到液体的压强较大
C.两容器中的苹果受到的浮力一样大
D.乙容器中苹果排开液体的重力较大
三、填空题
8.(2023八下·通榆期中)将一金属块放入盛满水的杯中后沉入杯底,有20g的水溢出,此时金属块所受的浮力为 N(g取10 N/kg);若将它放入盛满酒精的杯中,则溢出酒精 g(酒精的密度为0.8 g/cm3 )。
9.(2023八下·南岗月考)一个物体所受重力为5N,将其全部浸没水中时,它排开的水的重力为15N,此时它所受到的浮力为 N。放手后,物体静止时受到的浮力为 N
10.(2021八下·玉溪期末)如图所示,甲为盛水的烧杯,将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面下降高度h变化关系如图乙所示。当圆柱体逐渐浸入水中时F逐渐减小,直到圆柱体浸没在水中后F不变,这说明物体所受浮力的大小跟物体 有关。该圆柱体浸没在水中受到浮力的大小为 N。
11.(2024九上·谷城期末)如图所示,将体积为重为5N的实心物体A用细绳拴着浸没在水中,若将细绳剪断,待物体静止后,物体A受到的浮力 N,容器对水平地面的压强 变大/变小/不变。
12.(2023九上·福建期末)在“测量形状不规则实心物体密度”的实验中,小明的操作如图所示,由图可知物体完全浸没在水中所受浮力大小为 ,该物体的密度为 。(取,)
13.(2020·黑龙江)2020年6月我国深潜器在马里亚纳海沟下潜深度达10907m时,它受到水的压强是 Pa。深潜器在下潜过程中浮力 (变大、变小或不变)。(ρ水=1.0×103kg/m3)
四、实验探究题
14.(2024·尤溪期末)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关“的实验中,用到如下器材:弹簧测力计、底面积为的实心圆柱体金属块、大烧杯若干个、水、密度未知的某种液体、细线等。取
(1)实验前,将弹簧测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,弹簧测力计的指针位置如图1所示。接下来小明应进行的操作是 ,然后,小明进行了如图2所示的实验,并记录实验数据,如表所示。
实验步骤 A B C D E F
弹簧测力计的示数
(2)金属块的重力为 N。在实验步骤C中金属块所受到的浮力是 N。
(3)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力的大小跟 有关。
(4)如图3所示,是其中一位同学绘制的当金属块浸入水中时弹簧测力计的示数随金属块下表面到水面的距离h变化的关系图像,其中正确的是 。
15.(2023八下·嵩明期中)某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)由 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)由C图到D图的过程中,浮力将 (选题“增大”、“减小”或“不变”),可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的 无关。
(4)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关,在E图中,物体在该液体受到的浮力为 N。
(5)仔细分析实验数据可知,物体的体积为 m3,图E中液体的密度 kg/m3。
五、计算题
16.(2023·天长模拟)如图甲所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.6N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮﹣h的图像(如图乙所示)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)圆柱体的高度;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度。
17.(2023八下·南山期末)一方形水槽放在水平地面上,空水槽重是200N,水槽的底面积是0.4m2,向槽中加水至水的深度是0.3m,如图甲如示。将体积为0.008m3、重为60N的物块轻轻放入水中,当其静止时用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块刚好完全浸没并保持静止,如图乙所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)试求:
(1)空水槽对水平地面的压强是多少?
(2)未放入木块时,水对水槽底部的压强是多少?
(3)当物块刚好完全浸没并保持静止时,物块所受的浮力是多少?
18.(2023九下·吉安期中)如图所示,水平桌面上有一个薄壁溢水杯,底面积是8×10-3m2,装满水后水深0.2m,总质量是1.75kg。把一个木块(不吸水)轻轻放入水中,待木块静止时,从杯中溢出水的质量是0.1kg。求:(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)水对溢水杯底的压力。
(2)木块受到的浮力。
(3)溢水杯对桌面的压力。
19.(2023八下·南岗月考)如图,是我国最先进的055型导弹驱逐舰,谓之“国之重器“,可执行防空、反导、反潜、反舰、对陆打击等最为多样化的任务。排水量达12000t,吃水深度8m(水面至舰底部的距离),动力舱配置四台总功率28000kW燃气轮机,可提供最大为1.5×106N前进的动力,后甲板降落质量为3t的舰载直升机。求:
(1)此驱逐舰漂浮在海面上受到的浮力是多少?
(2)此驱逐舰漂浮在海面上舰底部受到海水的压强是多少?
(3)驱逐舰以最大前进动力航行30km,燃气轮机对驱逐舰做的功是多少J?
(4)降落在后甲板质量为3t的舰载直升机,轮胎与甲板的总接触面积为0.06m2,则直升机对甲板的压强是多少Pa?
六、科普阅读题
20.(2024八上·封开期末)用如图所示器材测量一矿石的密度,主要过程如下:
(1)将天平放在水平台面上,游码移到 处,发现指针位置如图甲所示,为使横梁水平平衡,应将右侧平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)将装有适量水的烧杯放在天平的左盘,然后向右盘加砝码并移动游码。天平恢复平衡时,右盘中的砝码和游码所在的位置如图乙所示,则烧杯和水的总质量为 g。
(3)如图丙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g,则矿石的体积 m3(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)。
(4)如图丁所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g,则矿石的密度为 kg/m3。
(5)【拓展】若矿石具有吸水性,则所测矿石的密度 (选填“偏大“偏小”或“不变”)。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】 ①物块B受到的浮力是,故①正确;
② 物体所受浮力为 10N 。绳子对物体的拉力为 6N ,所以物体的重为 4N,即即可求出物体的质量为0.4kg ,物体体积为1000cm3 ,根据密度公式可求出物体密度为,故②错误;
③剪断绳子后,物体上浮,最终漂浮,浮力等于重力等于4N,所以③错误;
④剪断绳子后,物体上浮,最终漂浮露出来的体积等于水下降的体积。用下降的体积除以底面积即可求出下降的高度,进而求出压强减小的值,故 ④正确;
综上所述,①和④是正确的。
故选D。
【分析】(1)物体浮沉条件
(2)二力平衡
(3)水位下降则压强减少
2.【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】根据图片可知,正确的步骤为:
①先用弹簧测力计测出物体的重力F1;
② 再用弹簧测力计测量空烧杯的重力F3;
③将物体浸没在水中,记下此时弹簧测力计的示数F2;
④用弹簧测力计测出烧杯和排开水的总重力F4。
即正确顺序为:F1、F3、F2、F4或F3、F1、F2、F4,故A正确不合题意;
物体排开的液体受到的重力G排=F4﹣F3 ,故B正确不合题意;
物体受到的浮力F浮=F1-F2,如果 F1﹣F2=F4﹣F3 ,那么F浮=G排,从而验证了阿基米德原理,故C正确不合题意;
步骤甲中如果溢水杯中的水面低于出水口,则放入物体后不会离开排出水,则会导致测得的G排偏小,故D错误符合题意。
故选D。
【分析】根据对探究阿基米德原理F浮=ρ液gV排的实验过程的认识判断。
3.【答案】D
【知识点】力作用的相互性;力与运动的关系;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据可知,水面以下排开水的体积没变,浮力不变,A错误;
B、浮力的本质为物体上下表面受到压强差,当上下表面无压强差,便不受浮力,B错误
C、 地面上静止的物体受到的支持力和它对地面的压力是相互作用力,C错误;
D、 小明用力沿竖直爬杆匀速下滑,表明受力平衡, 此时小明的重力和摩擦力大小相等方向相反 ,D正确
综上选D。
【分析】根据运动和力、浮力计算判识选项
1、运动和力:物体做匀速运动,受到平衡力的作用,重力方向向下,摩擦力向上。
2、浮力:浮力产生的原因为上下表面存在压强差,根据阿基米德远离可知浮力的大小等于排开水的重力,浮力的公式F浮=ρ液gV排,应用:通过改变自身重力改变浮力,轮船以及潜水艇,根据浮力公式 可知,浮力的大小与液体密度以及排开水的体积有关,物体完全浸没使,浮力不变;
4.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据浮力公式可知:木块所受浮力为,木块受到重力,所以绳子的拉力小于8N'A错误
B、由题可知木块的长为10cm,此时木块出水高度为2cm,木块出水体积为2cm*10cm*10cm=200cm3;加水高度为2cm,加水的体积为2cm*200cm2-200cm3=200cm3=2*10-4m3,根据G=ρvg=1*103kg/m3*2*10-4m3*10N/kg=2N,B错误;
C、木块的重力为G=mg=0.6kg*10N/kg=6N,静止后受力平衡G=F浮=6N
浮力公式可知排开水的体积为所以体积变化为水面的高度为=2cm,高度变化为2cm,C错误;
D、物块重力为6N,容器的重力为10N,水的体积为水的重力为52N,加水的重力为2N,总重为52N+2N+10N+6N=70N,压强公式,D正确。
【分析】根据浮力公式、物体重力、压强公式识别选项。
1、浮力:浮力产生的原因为上下表面存在压强差,根据阿基米德远离可知浮力的大小等于排开水的重力,应用:通过改变自身重力改变浮力,轮船以及潜水艇
2、浮力的相关计算:浮力的公式F浮=ρ液gV排计算图中木块所受浮力,,
3、物体重力的计算:根据密度共是m=ρv计算物体质量,根据重力公式G=mg计算物体重力
4、根据压强公式P=F/S计算物体压强。
5.【答案】C
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.甲悬浮,F浮甲=G排甲=G;乙漂浮,则F浮乙=G排乙=G,所以浮力相同,A不符合题意;
B、物体在甲中悬浮,则ρ甲=ρA,在乙中漂浮,则ρ乙>ρB,ρ甲=ρ乙,因此ρA ρB,深度相同,由 可知,B液体对容器底的压强大,B不符合题意;
C、取出物块后,A的液面下降的多,B的液面下降的少,两容器中液体深度hA hB,又ρA ρB,由 可知,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到液体的压强,C符合题意;
D、B容器液体密度大于A液体密度,甲排开A的体积大于乙排开B的体积,取出后物体后B液体体积大于A液体体积,B液体的重力大于A液体重力,由压强公式 得,取出两物块后,B容器对桌面的压强大于A容器对桌面的压强.D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系;(2)根据 得出容器底受到压强的关系;(3)取出物块后,A的液面下降的多,B的液面下降的少,由此即可判断;(4)根据压强公式 比较压强的大小.
6.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据可知,水对容器底部的压力等于水对容器底部的压强与底面积的乘积,水对容器底部的压强公式为,结合题意可知水面高度相同,因此水对容器底部压强p相同;容器相同所以底面积S相同,所以 三个容器中水对容器底面的压力大小相等,故A错误;
B、由图可知木块漂浮水面,小球悬浮水中,有阿基米德原理可知,木块的密度小于水的密度,小球的密度等于水的密度,根据,当体积一定时,密度越大,质量越大,所以小球的质量大于木块的质量,故B正确;
C.盐水密度大于水的密度,根据密度公式可知木块仍然会漂浮在水面,则浮力等于重力;
D.酒精密度小于水的密度,根据密度公式可知,液体密度降低,其余不变,则浮力降低,故D错误。
【分析】1、根据液体压强计算公式P=ρgh计算液体压强,当液体相同时,高度相同,液体压强相同;
2、根据浮力公式以及受力分析F浮=ρ物V物g,可知:浮力公式可知物体所受浮力与液体的密度以及排开水的体积有关,通过比较物体排开水的体积可以判识物体的质量大小关系;
根据浮力的计算公式,液体压强计算公式,受力分析判识选项
7.【答案】A,C
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】C.根据浮沉条件,甲图中苹果在保鲜液中漂浮,所以F浮甲=G,且ρ甲液> ρ苹果;乙图中,苹果在保鲜液中悬浮,所以F浮乙=G,ρ乙液= ρ苹果。所以,F浮甲=F浮乙,ρ甲液> ρ乙液,C符合题意;
AB.因为两容器的液面高度相同,根据p=ρ液gh知,甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强,A符合题意,B不符合题意;
D.根据阿基米德原理知浮力等于排开液体的重力,两容器中的苹果受到的浮力一样大,所以甲乙容器中苹果排开液体的重力一样大,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】漂浮的物体密度小于液体密度,悬浮物体的密度等于液体密度,根据液体密度和深度,可以分析液体压强的大小。
8.【答案】0.2;16
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据阿基米德原理,金属块所受的浮力为:F浮=m水g=20g×10N/kg=0.2N;
根据金属块浸没分别浸没在水和酒精中可知,排开水的体积等于排开酒精的体积,
故,所以,解得:m酒=16g。
【分析】 根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g,可求出浮力;根据浸没时,排开液体的体积等于物体体积,列出比例式,求出酒精质量。
9.【答案】15;5
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)物体浸没在水中时,所受的浮力等于排开液体的重力,即物体所受浮力F浮=G排=15N。
(2)物体漂浮时,所受到的浮力等于重力,即漂浮时F浮1=G=5N。
【分析】 物体所受浮力等于物体排开的液体的重力,物体漂浮时浮力等于自身重力。
10.【答案】排开液体的体积;6
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时,受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,则F浮=G-F,当圆柱体逐渐浸入水中,排开水的体积变大,由F减小可知,受到的浮力变大,这说明物体所受浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
由图乙可知,圆柱体在空中时弹簧测力计的示数F=9N,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力G=F=9N
圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F′=3N,则该圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F′=9N-3N=6N
【分析】(1)将悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中时,圆柱体处于平衡状态,据此得出浮力的表达式,分析圆柱体逐渐浸入水中时F减小、圆柱体浸没在水中后F不变的原因得出答案。
(2)根据图乙读出圆柱体在空中时弹簧测力计的示数,根据二力平衡条件得出圆柱体的重力,然后得出圆柱体浸没时弹簧测力计的示数,利用称重法求出该圆柱体浸没在水中时受到的浮力。
11.【答案】1;变大
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据浮力公式, 物体放进容器内,容器液面高度上升,根据,高度越高压强越大。
综上第1空为1、第2空为变大
【分析】根据浮力公式,压强公式及进行计算填空。
1、 根据浮力公式可知,浮力的大小与液体密度以及排开水的体积有关,物体完全浸没使,拉力不在增加,据此计算浮力
2、根据液体压强公式计算一定深度的液体对瓶底的压强
12.【答案】1.2;2.5×103
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】物体浸没时受到的浮力F浮=G-F拉=3N-1.8N=1.2N;
则物体的体积为:;
则该物体的密度为:。
【分析】根据F浮=G-F拉计算物体浸没时受到的浮力,再根据计算物体的体积,最后根据计算该物体的密度。
13.【答案】1.0907×108Pa;不变
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】它受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg ×10907m=1.0907×108Pa浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关,与浸没的深度无关;排开液体的体积不变,故深潜器在下潜过程中浮力不变。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力。
14.【答案】(1)对弹簧测力计调零
(2)4;0.4
(3)液体的密度
(4)B
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,
(1)实验前,弹簧测力计竖直放置,并对弹簧测力计指针调零;
(2)根据图A,测力计指针位置在4处,金属块的重力为4N;根据表格数据,C中测力计的拉力为3.6N,金属块所受到的浮力F浮=4N-3.6N=0.4N;
(3)分析A、E、F,物体完全浸没在不同液体中,但测力计拉力不同,物体受到的浮力不同,可以说明浮力的大小跟液体的密度有关;
(4)根据图3,当金属块浸入水中时开始受到浮力,测力计的拉力减小,当物体完全浸没后,浮力不变,测力计拉力保持不变,B符合题意。
【分析】(1)使用测力计前,指针要调零;
(2)根据测力计指针位置,测量力的大小;根据物体重力和测力计的拉力差,可以计算浮力;
(3)当排开液体的体积相同时,物体受到的浮力和液体密度有关;
(4)液体密度相同时,物体受到的浮力随排开体积的增大而增大,完全浸没时,浮力和深度无关。
15.【答案】(1)1
(2)BC
(3)不变;深度
(4)密度;0.8
(5)1×10-4;0.8×103
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据图像A和C,物体受到的重力为4N,全部浸没在水中时,测力计的拉力为3N,受到的浮力是4N-3N=1N;
(2)由BC 两图,液体密度相同,排开液体的体积不同,受到的浮力不同,可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(3)由C图到D图的过程中,深度改变,测力计示数不变,浮力将不变,可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由D、E两图,排开液体的体积相同,液体密度不同,受到的浮力不同,可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关,在E图中,物体在该液体受到的浮力为4N-3.2N=0.8 N;
(5)分析实验数据可知,物体的体积为,图E中液体的密度。
【分析】(1)根据物体受到的重力和进入液体中拉力差,计算浮力;
(2)液体密度一定时,浮力和排开液体的体积有关;
(3)物体受到的浮力和进入液体的深度无关;
(4)根据物体的重力和测力计的拉力差计算浮力;
(5)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;根据浮力和排开液体的体积计算液体密度。
16.【答案】(1)解:由乙图可知,圆柱体下表面浸入水中的深度大于20cm时,所受浮力一直保持1.2N不变,可知圆柱体浸入水中的深度为20cm时,恰好全部浸没于水中,圆柱体的高度为20cm;
答:圆柱体的高度为20cm;
(2)解:由图乙可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N,根据称重法可知静止时弹簧测力计的示数F拉=G﹣F浮=3.6N﹣0.6N=3N
答:圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数为3N;
(3)解:圆柱体的质量
由图乙可知,圆柱体全部浸入时圆柱体受到的浮力F浮′=1.2N,由F浮′=ρ水gV排=ρ水gV可得圆柱体的体积
圆柱体的密度
答:圆柱体的密度为3×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图像数据,可确定高度;
(2)根据公式 F拉=G﹣F浮 ,可求出弹簧测力计示数;
(3)根据公式 F浮′=ρ水gV排=ρ水gV 、,可求出密度。
17.【答案】(1)解:空水槽对水平地面的压力
对水平地面的压强
答:空水槽对水平地面的压强是500Pa;
(2)解:未放入木块时, 水对水槽底部的压强
答:未放入木块时,水对水槽底部的压强是3000Pa;
(3)解:当物块刚好完全浸没并保持静止时, 因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以, 物块所受的浮力
答:当物块刚好完全浸没并保持静止时,物块所受的浮力是80N。
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)首先根据F=G计算空水槽对地面的压力,再根据 计算空水槽对地面的压强。
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh计算未放入木块时水对水槽底部的压强;
(3)根据阿基米德原理 计算物块浸没时受到的浮力。
18.【答案】(1)解: 水对溢水杯底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
由可得水对溢水杯底的压力:F=pS=2000Pa×8×10﹣3m2=16N;
答:水对溢水杯底的压力为16N;
(2)解:由阿基米德原理可得木块所受的浮力:F浮=G排=m排g=m溢g=0.1kg×10N/kg=1N;
答:木块受到的浮力为1N;
(3)解: 因为木块漂浮在水面上,所以F浮=G排=G木,
所以此时溢水杯对桌面的压力:
F=G+G木-G排=G=mg=1.75kg×10N/kg=17.5N。
答:溢水杯对桌面的压力为17.5N。
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)利用p=ρgh,计算液体压强的大小;利用F=pS计算压力;
(2)根据F浮=G排=mg,计算浮力大小;
(3)根据水平面上的总重力,计算压力大小。
19.【答案】(1)解: 此驱逐舰满载时排开水的重力:G排=m排g=12000×1000kg×10N/kg=1.2×108N,
根据阿基米德原理可知,此驱逐舰满载时漂浮在海面上受到的浮力:F浮=G排=1.2×108N;
(2)解: 此驱逐舰满载时漂浮在海面上舰底部受到海水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa。
(3)解:根据W=Fs可知,以最大前进动力航行30km,燃气轮机对驱逐舰做的功为W=Fs=1.5×106N×3×104m=4.5×1010J
(4)解:根据公式G=mg可知,直升机对甲板的压力大小就等于其自身重力大小,即F压=G=mg=3×104N
根据公式可知,直升机对甲板的压强是
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1) 驱逐舰漂浮时受到的浮力等于其排开液体的重力。
(2)根据液体压强公式p=ρgh可算出舰底部受到海水的压强。
(3)根据W=Fs可算出燃气轮机对驱逐舰做的功。
(4)先算出压力,再根据压强公式求出对甲板的压强。
20.【答案】(1)零刻度线;右
(2)124
(3)2×10﹣5
(4)2.5×103
(5)偏大
【知识点】质量的测量与天平的使用;固体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【解答】(1) 用天平测量物体的质量时,首先把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻线处.然后调节横梁右端的平衡螺母,由图知,指针指在分度盘的中央零刻度线的左边,要使横梁水平平衡,应将平衡螺母往右调节;
(2)由图知,标尺的分度值为0.2g,所以矿石的质量为m=100g+20g+4g=124g;
(3)由题意可知由题意可知矿石排开水的质量m排=144g-124g=20g,由阿基米德原理可知F浮=G排=m排g=0.02kg × 10N/kg=0.2N,由得
(4) 矿石下沉到烧杯底部 ,体积不变,由题意可知矿石的质量m矿石=174g-124g=50g,则矿石的密度;
(5) 若矿石具有吸水性,丙图中水面会下降,则由乙丙两图测得排开水的质量以及排开水的体积都偏小,导致所测矿石的体积偏小,根据密度公式可知所测矿石的密度偏大。
【分析】 测量固体密度时,只有天平没有量筒,可以采用排水法求物体体积。
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