第2节 阿基米德原理
【A层 基础必会】
考点一 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.某实验小组利用弹簧测力计、小物块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和物块的重力,其中物块的重力大小为
3.8 N。
(2)把物块浸没在盛满水的溢水杯中,物块受到的浮力大小为 1.4 N,物块排开水所受的重力可由 A、D (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小等于 物体排开的水所受的重力 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 A 。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将物块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)在实验前如果未将溢水杯中的水装满,会导致测得的“排开液体所受的重力” 偏小 (选填“偏小”“不变”或“偏大”)。
(6)另一实验小组在步骤C的操作中,只将物块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 能 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
考点二 阿基米德原理的应用
2.小新是钓鱼爱好者,当他看到原本漂浮在水面的浮漂(如图所示)上下运动的时候,他就知道有鱼上钩了,当浮漂被鱼咬住往下沉时,浮漂所受的浮力 (A)
A.变大 B.变小
C.不变 D.条件不足,无法比较
3.(2024·龙岩质检)在弹簧测力计下挂一实心物体,弹簧测力计的示数是F,如果把物体浸没在水中,且物体静止时弹簧测力计的示数是,则该物体的密度是 (C)
A.1.0×103 kg/m3 B.0.8×103 kg/m3
C.1.2×103 kg/m3 D.1.25×103 kg/m3
4.兰兰将一物块浸没在液体中时,物块受到液体对它向上、向下的压力分别为
15 N、5 N,其受到浮力的大小为 10 N。若该物块排开液体的体积为
1.25×10-3 m3,则该液体的密度是 0.8×103 kg/m3。(g=10 N/kg)
5.(2024·扬州中考节选)扬州中国大运河博物馆展示了各种古代船只模型。资料显示“丝网船”最大载重为5 t。若船和货物总质量为6×103 kg,船静止在水中时所受浮力为 6×104 N,排开水的体积为 6 m3。(g取10 N/kg)
6.某超市开业时用了一个体积为30 m3的氢气球进行广告宣传,充满氢气后,气球和标语被绳AB竖直拴住。已知空气的密度为1.29 kg/m3,g=10 N/kg,不计气球皮的厚度,求:
(1)该氢气球受到的浮力多大
解:(1)该氢气球受到的浮力:
F浮=ρ空气gV排=1.29 kg/m3×10 N/kg×30 m3=387 N。
(2)充气后,气球的总质量为5 kg(包括绳子、充满的氢气和标语),求拴住这个气球和标语,绳AB至少需要多大的力
解: (2)气球的总重力:
G=mg=5 kg×10 N/kg=50 N;
拴住这个气球和标语,绳AB至少需要的力:
F=F浮-G=387 N-50 N=337 N。
易错点 误认为排开的水一定全部溢出
7.小明把重为0.5 N的挂件放入盛有水的烧杯中,溢出的水的重力为0.3 N,则挂件受到的浮力 (D)
A.一定为0.3 N B.一定为0.5 N
C.可能为0.2 N D.可能为0.4 N
【B层 能力提升】
8.体积相同的铝球、铁块和木块,浸在同种液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力 (D)
A.铝球受到的浮力最小
B.木块受到的浮力最大
C.铁块受到的浮力最小
D.它们受到的浮力一样大
9.(2024·兰州中考)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10 cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30 cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36 cm时,物块上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,则此正方体物块的密度为 0.4×103 kg/m3,乙图中细线的拉力为 6 N。
10.(2024·沈阳质检节选)验证阿基米德原理实验装置如图所示,把调好的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,使金属块浸没水中(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 等于 (选填“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,可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为 1.2 N,此时浮力的测量数值比真实数值将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
11.(2024·连云港中考改编)质量为2 kg的物体放置在水平桌面上,底面积为
2×10-2 m2,体积为3×10-3 m3。求:(g=10 N/kg)
(1)该物体对桌面的压强。
解:(1)该物体对桌面的压力:
F=G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N
该物体对桌面的压强:
p===1×103 Pa
(2)该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力。
解: (2)当物体浸没在水中时:
F浮=ρ液gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-3 m3=30 N
因为F浮>G所以物体静止时处于漂浮状态;
F浮=G=20 N
【C层 素养培优】
12.(2024·重庆质检)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以0.1 m/s的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。g=10 N/kg。结合图像中的信息,下列判断正确的是 (C)
A.该金属块的重力为20 N
B.金属块的密度为2×103 kg/m3
C.金属块的底面积是25 cm2
D.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是30 N
点思路:(1)根据图乙可求重力和拉力,结合G=mg可求金属块的质量;结合称重法可求金属块浸没时所受浮力。
(2)浸没时V物=V排,结合F浮=ρ液gV排可求金属块的体积。
(3)根据密度公式可求金属块的密度。第2节 阿基米德原理
【A层 基础必会】
考点一 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
1.某实验小组利用弹簧测力计、小物块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和物块的重力,其中物块的重力大小为
N。
(2)把物块浸没在盛满水的溢水杯中,物块受到的浮力大小为 N,物块排开水所受的重力可由 (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力大小等于 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将物块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)在实验前如果未将溢水杯中的水装满,会导致测得的“排开液体所受的重力” (选填“偏小”“不变”或“偏大”)。
(6)另一实验小组在步骤C的操作中,只将物块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
考点二 阿基米德原理的应用
2.小新是钓鱼爱好者,当他看到原本漂浮在水面的浮漂(如图所示)上下运动的时候,他就知道有鱼上钩了,当浮漂被鱼咬住往下沉时,浮漂所受的浮力 ( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.条件不足,无法比较
3.(2024·龙岩质检)在弹簧测力计下挂一实心物体,弹簧测力计的示数是F,如果把物体浸没在水中,且物体静止时弹簧测力计的示数是,则该物体的密度是 ( )
A.1.0×103 kg/m3 B.0.8×103 kg/m3
C.1.2×103 kg/m3 D.1.25×103 kg/m3
4.兰兰将一物块浸没在液体中时,物块受到液体对它向上、向下的压力分别为
15 N、5 N,其受到浮力的大小为 N。若该物块排开液体的体积为
1.25×10-3 m3,则该液体的密度是 kg/m3。(g=10 N/kg)
5.(2024·扬州中考节选)扬州中国大运河博物馆展示了各种古代船只模型。资料显示“丝网船”最大载重为5 t。若船和货物总质量为6×103 kg,船静止在水中时所受浮力为 N,排开水的体积为 m3。(g取10 N/kg)
6.某超市开业时用了一个体积为30 m3的氢气球进行广告宣传,充满氢气后,气球和标语被绳AB竖直拴住。已知空气的密度为1.29 kg/m3,g=10 N/kg,不计气球皮的厚度,求:
(1)该氢气球受到的浮力多大
(2)充气后,气球的总质量为5 kg(包括绳子、充满的氢气和标语),求拴住这个气球和标语,绳AB至少需要多大的力
易错点 误认为排开的水一定全部溢出
7.小明把重为0.5 N的挂件放入盛有水的烧杯中,溢出的水的重力为0.3 N,则挂件受到的浮力 ( )
A.一定为0.3 N B.一定为0.5 N
C.可能为0.2 N D.可能为0.4 N
【B层 能力提升】
8.体积相同的铝球、铁块和木块,浸在同种液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力 ( )
A.铝球受到的浮力最小
B.木块受到的浮力最大
C.铁块受到的浮力最小
D.它们受到的浮力一样大
9.(2024·兰州中考)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10 cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30 cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36 cm时,物块上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,则此正方体物块的密度为 kg/m3,乙图中细线的拉力为 N。
10.(2024·沈阳质检节选)验证阿基米德原理实验装置如图所示,把调好的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,使金属块浸没水中(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 (选填“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,可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为 N,此时浮力的测量数值比真实数值将 (选填“偏大”或“偏小”)。
11.(2024·连云港中考改编)质量为2 kg的物体放置在水平桌面上,底面积为
2×10-2 m2,体积为3×10-3 m3。求:(g=10 N/kg)
(1)该物体对桌面的压强。
(2)该物体浸没在水中释放后,静止时受到的浮力。
【C层 素养培优】
12.(2024·重庆质检)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以0.1 m/s的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。g=10 N/kg。结合图像中的信息,下列判断正确的是 ( )
A.该金属块的重力为20 N
B.金属块的密度为2×103 kg/m3
C.金属块的底面积是25 cm2
D.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是30 N
