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10.2阿基米德原理
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示是我国最先进的潜水器“潜龙三号”。潜水器在水面下匀速下潜的过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力和潜水器下表面受到的压强（ ）
A．浮力变大，压强变大
B．浮力不变，压强变大
C．浮力不变，压强不变
D．浮力变大，压强不变
【答案】B
【详解】潜水器在水面下匀速下潜，海水的密度不变，潜水器浸没在水中，其排开水的体积不变，根据
可知，潜水器受到的浮力不变。由于潜水器在水中的深度逐渐增加，而海水密度不变，所以根据公式可知，潜水器受到的压强变大。
故选B。
2．图为西北工业大学研制的仿生潜水器——“魔鬼鱼”，它可监测我国南海珊瑚礁生长情况。不考虑海水密度及潜水器体积的变化，潜水器在水中下潜过程受到海水的压强和浮力分别（ ）
A．变大 变小 B．变小 不变
C．变大 不变 D．变小 变大
【答案】C
【详解】潜水器在水中下潜过程中，处在水中的深度变大，根据可知，受到海水的压强变大；潜水器排开水的体积不变，根据可知，它受到的浮力不变，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3．关于浮力，下列说法不正确的是（ ）
A．浮力的方向总是竖直向上的
B．浸在液体中的物体不一定受到浮力
C．沉下去的物体受到的浮力一定比浮上来的物体受到的浮力小
D．同一物体浸没在不同的液体中受到的浮力，一般是不同的
【答案】C
【详解】A．浮力是液体或气体对浸入其中的物体产生的向上的力，其方向总是竖直向上的，故A正确，不符合题意；
B．浸在液体中的物体不一定受到浮力。例如，桥墩在水中，由于其下方没有水，不会受到浮力作用，故B正确，不符合题意；
C．根据，同种液体中的物体，沉下去的物体排开液体的体积不一定大于浮上去的物体排开液体的体积，所以沉下去的物体受到浮力不一定比浮上去的物体受到的浮力小，故C错误，符合题意；
D．根据阿基米德原理可知：同一物体浸没在不同的液体中，物体受到的浮力与液体密度有关，因此在不同的液体中物体受到的浮力一般不同，故D正确，不符合题意。
故选C。
4．物理现象需要我们仔细地观察，在水加热至沸腾过程中，水中的气泡变化是不同的。因此，水中的气泡在上浮过程中受到的浮力变化也是不同的。关于下图，下列说法正确的是（ ）
A．图为水沸腾时，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越大
B．图为水沸腾时，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越小
C．图为水沸腾前，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越大
D．图为水沸腾前，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越小
【答案】D
【详解】水沸腾之前，水下层的温度高于上层的水温，气泡上升过程中，气泡中的水蒸气遇冷液化成水，气泡变小，图中气泡上升过程中体积变小，所以是水沸腾前的现象；上升过程排开水的体积变小，由可知，气泡上升过程所受的浮力变小，故D正确，ABC错误。
故选D。
5．两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．密度计A所受浮力较小
B．密度计B所受重力较小
C．两密度计底部所受水的压强相等
D．两密度计在水面处的刻度值不同
【答案】A
【详解】A．根据阿基米德原理
F浮=ρ液gV排
A、B均漂浮在水中，故液体密度相同。由图可知
VB排>VA排
可得
FB浮>FA浮
故A正确；
B．密度计处于漂浮状态，浮力和重力的关系为
F浮=G计
因为
FB浮>FA浮
所以
GB>GA
故B错误；
C．A、B浸没的深度关系为
hA
根据液体压强公式
p=ρgh
可得
pA故C错误；
D．密度计是用来测量液体密度的仪器，密度计漂浮时，在液面处的刻度就是所测液体的密度，A、B均为密度计，漂浮在水上，所以两密度计在水面处的刻度都是水的密度，故D错误。
故选A。
6．某同学在家用生活用品做探究实验。如图他将装满水的烧杯放在水平桌面盘子里，再把空的饮料罐缓慢匀速按入水中，体会到手下压的力越来越大，他从实验过程中得出的结论有：①实验表明物体在水中受到浮力大小与自身的体积有关；②随着排到盘子水的增加，饮料罐受到浮力也在增加；③匀速下压过程中烧杯底部受到水的压强逐渐增大；④匀速下压过程中饮料罐所受重力小于所受浮力。你认为正确的是（ ）
A．①③ B．②③ C．②④ D．③④
【答案】C
【详解】①实验中人体会到手下压的力越来越大，是因为空的饮料罐受到的浮力越来越大；这表明物体在水中受到浮力大小与浸入到液体的体积有关，而不是与自身体积有关，故①错误；
②根据阿基米德原理可知，物体受到液体的浮力大小等于排开液体的重力大小，随着排到盘子水的增加，就是排开液体的重力增加，所以饮料罐受到的浮力也在增加，故②正确；
③匀速下压过程中，烧杯里的水的高度始终不变，根据可知，烧杯底部受到水的压强不变，故③错误；
④匀速下压过程中饮料罐受到竖直向下的重力和压力，受到竖直向上的浮力，受到的重力和压力大小之和等于受到的浮力大小，所以饮料罐所受重力小于所受浮力，故④正确。
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．某同学利用称重法探究浮力大小与哪些因素有关，选用一柱状铜块和多种密度小于铜的液体，实验装置如图。记录实验过程中弹簧测力计示数F、浮力大小F浮、排开液体的体积V排、液体的密度 ρ液 四个物理量，根据铜块浸在同种液体中的相关数据作出A、B两图像，根据铜块浸没在不同液体中的相关数据作出C、D两图像，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】AB．如图，表示拉力F与圆柱体排开液体的体积之间的关系，当圆柱体排开液体的体积增大时，圆柱体受到的浮力增大，则拉力减小，当圆柱体全部浸没时， 不在发生变化，物体受到的浮力不再变化，则拉力F也不再变化，故A错误，B正确；
CD．如图，要想正确表示浮力与液体的密度之间的关系，需要一定，根据 可知，一定时，与成正比，由此可知图线为过原点的一条斜线，故CD错误。
故选B。
8．当一长方体由图中A位置没入水中B位置时，它所受到的浮力将（ ）
A．一直不变 B．一直变大 C．一直变小 D．先变大后不变
【答案】B
【详解】长方体由A位置没入水中B位置的过程中，排开水的体积一直在变大，根据可知它所受到的浮力将一直变大，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
9．如图所示，压在杯底的乒乓球，上浮时会弹离水面，下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球自1至3的过程中，受到的浮力始终不变
B．乒乓球自1至4的过程中，水对杯底的压强先不变后增大
C．乒乓球能弹离水面后上升，获得的能量源自水的重力势能
D．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球的动能不断增大
【答案】C
【详解】A．乒乓球自1至3乒乓球排开水的体积先不变，后减小，由阿基米德原理得，1到3乒乓球受到的浮力发生改变，故A错误；
B．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球排开水的体积先不变，后减小，水的深度先不变，后减小，由得，水对杯底的压强先不变后减小，故B错误；
C．乒乓球能弹离水面后，水位下降，水的重力势能转化为动能，再对乒乓球做功，所以乒乓球能弹离水面后上升获得的能量源自水的重力势能，故C正确；
D．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球的速度先变大后减小，质量保持不变，动能先增大后减小，故D错误。
故选C。
10．如题图甲所示，用细线将铁块系在弹簧测力计挂钩上，然后缓慢地将铁块浸入盛满水的烧杯中，则题图的几种坐标中有关物理量描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】将铁块浸入盛满水的烧杯中，过程中物体排开液体的体积先变大后不变，由可知，铁块受到的浮力先增大后不变，液面的高度现先升高后不变，由可知，液体压强先增大后不变，由承重法可知，弹簧测力计的示数先减小后不变，故C正确，ABD错误。
故选C。
二、填空题
11．把金属块浸没在盛满水的杯中时，从杯中溢出20g的水，若将该金属块浸没在盛满酒精的杯中时（酒精密度为0.8g/cm3），从杯中溢出酒精的质量是 g。
【答案】16
【详解】金属块在水中受到的浮力
物体浸没后排开液体的体积与物体的体积相等，由可得金属块的体积
溢出酒精的重力为
溢出酒精的质量为
12．若满载时“福建舰”排水量为8万吨，匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01倍，则当它以72km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，受到的阻力为 N，牵引力所做的功为 J，牵引力的功率为 W。（g取10N/kg）
【答案】
【详解】[1]满载时“福建舰”排水量为8万吨，处于漂浮状态，受到的浮力等于重力，由阿基米德原理可知，“福建舰”受到的浮力等于排开水的重力，则
“福建舰”受到的阻力为
[2]“福建舰”匀速直线航行时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，两个力大小相等，则牵引力所做的功为
[3]牵引力的功率为
13．如图所示，小红想要验证阿基米德原理，她将装满水且足够高的平底溢水杯放在水平升降台上，用升降台来调节溢水杯的高度，然后将一重为5N，高为8cm，底面积为的实心物块用轻质细线悬挂于弹簧测力计A的正下方，调节升降台使物块下底面刚好与水面相平，随后她将一个空烧杯用轻质细线悬挂于弹簧测力计B的正下方。请你帮忙完成实验，接下来应该 ，当出现 现象时，从而能证明了，验证阿基米德原理。
【答案】 逐渐调高升降台 弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量
【详解】[1]验证阿基米德原理，就要验证浮力与排开液体重力的关系，为了避免实验的偶然性，要改变物体所受的浮力多次实验。所以接下来应该逐渐调高升降台，来改变物体浸入液体中的体积，改变浮力大小。
[2]随着重物没入水中的体积越来越大，则重物所受浮力越来越大，故弹簧测力计A的示数在减小；溢出的水流到烧杯中，使得弹簧测力计B的示数变大，且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量，从而验证了阿基米德原理。
14．潜艇在水中水平匀速巡航时，如果突然进入密度跃层（海水密度突然变小），潜艇受到的浮力就突然 (变大/变小)而 （上浮/下沉)，此时应立即采取措施使潜艇的重力 (大于/小于)它受到的浮力，否则将给潜艇带来危险。
【答案】 变小 下沉 小于
【详解】[1][2]核潜艇在水中水平匀速巡航时，突然进入密度跃层时，海水密度突然变小，潜水艇体积不变，根据可知，潜艇受到的浮力变小，浮力小于重力，潜艇会突然下沉。
[3]潜艇突然下沉会给潜艇带来安全隐患，为确保潜艇安全，此时应立即将潜艇水舱中的水全部排出，使潜艇受到的重力小于它的浮力，由于惯性，潜艇还会下沉一段距离才会上浮。
15．若满载时“福建舰”排水量为8万吨，匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01，则当它以72km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，受到的阻力为 N，牵引力所做的功为 J，牵引力的功率为 W．（g取10N/kg）
【答案】
【解析】略
三、实验题
16．用弹簧测力计测密度（固体不吸水，用弹簧测力计在空气中测出固体的重力G，水的密度用表示）。
(1)当固体密度大于水和待测液体密度时：
①如图甲所示，用弹簧测力计在空气中测出固体的重力G；
②用弹簧测力计吊着固体，将其浸没在盛有水的烧杯内（固体不触及烧杯底和烧杯壁），此时测力计示数为；
③用弹簧测力计吊着固体，将其 的烧杯内（固体不触及烧杯底和烧杯壁），此时测力计示数为；
④固体的体积 ，固体的密度 ；（用G，，和g表示）
⑤固体在待测液体中受到的浮力 ，则待测液体的密度 。（用G、、和表示）
(2)当固体密度小于水的密度时：
①用弹簧测力计在空气中测出固体的重力，如图乙所示，将固体通过细线绕过定滑轮置于容器中，逐渐加水并拉动弹簧测力计使固体浸没于水中，保持弹簧测力计静止，读出示数为；
②固体的体积 ，则固体的密度 。
【答案】(1) 浸没在盛有待测液体
(2)
【详解】（1）③[1]由图甲可知，物体浸没在液体中，弹簧测力计示数为，所以用弹簧测力计吊着固体，将其浸没在盛有待测液体的烧杯内，此时测力计示数为。
④[2]由于固体的重力为G，浸没在水中时，弹簧测力计示数为，则固体在水中受到的浮力
F浮1=G-F1由阿基米德原理可知，固体的体积
[3]固体的重力为G，固体的密度
⑤[4]由于固体的重力为G，浸没在液体中时，弹簧测力计示数为，则固体在液体中受到的浮力
F浮=G-F2[5]由阿基米德原理可知，待测液体的密度
（2）②[1]当固体密度小于水的密度时，固体浸没于水中，受到的浮力大于重力，则浮力等于重力和弹簧测力计的拉力之和，则固体浸没于水中，受到的浮力
由阿基米德原理可知，固体的体积
[2]固体的密度
四、计算题
17．如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的柱形容器中匀速拉出，时，物体的下表面与容器底部接触且对容器底部没有压力，已知柱形容器的底面积为100cm2，物体匀速上升的速度是6cm/s，拉力随时间的变化关系如图乙所示。求：
（1）当物体全部浸没水中，物体受到的浮力是多少N？
（2）物体的密度是多少g/cm3？
（3）当时，水对容器底部的压力是多少N？
【答案】（1）2N；（2）2.5g/cm3；（3）20N
【详解】解：（1）由乙图可知，物体的重力，全部浸没时，弹簧测力计的示数，根据称重法，物体全部浸没时受到的浮力
（2）物体的质量
物体的体积
物体的密度
（3）在时间内，物体刚好从容器底部上升到上表面与水面相平，物体上升的高度
物体从上表面露出水面至全部露出水面，用时，该过程中物体上升的高度
物体的体积
物体从上表面露出水面至全部出水面，水面下降的高度
由下图可知，时容器中水的深度等于前3秒内物体上升的高度加上水面下降的高度
当时容器中水的深度
当时，水对容器底部的压强
此时水对容器底部的压力
答：（1）当物体全部浸没水中，物体受到的浮力是2N；
（2）物体的密度是2.5g/cm3；
（3）当时，水对容器底部的压力是20N。
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10.2阿基米德原理
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示是我国最先进的潜水器“潜龙三号”。潜水器在水面下匀速下潜的过程中（假定海水的密度不变），受到的浮力和潜水器下表面受到的压强（ ）
A．浮力变大，压强变大
B．浮力不变，压强变大
C．浮力不变，压强不变
D．浮力变大，压强不变
2．图为西北工业大学研制的仿生潜水器——“魔鬼鱼”，它可监测我国南海珊瑚礁生长情况。不考虑海水密度及潜水器体积的变化，潜水器在水中下潜过程受到海水的压强和浮力分别（ ）
A．变大 变小 B．变小 不变
C．变大 不变 D．变小 变大
3．关于浮力，下列说法不正确的是（ ）
A．浮力的方向总是竖直向上的
B．浸在液体中的物体不一定受到浮力
C．沉下去的物体受到的浮力一定比浮上来的物体受到的浮力小
D．同一物体浸没在不同的液体中受到的浮力，一般是不同的
4．物理现象需要我们仔细地观察，在水加热至沸腾过程中，水中的气泡变化是不同的。因此，水中的气泡在上浮过程中受到的浮力变化也是不同的。关于下图，下列说法正确的是（ ）
A．图为水沸腾时，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越大
B．图为水沸腾时，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越小
C．图为水沸腾前，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越大
D．图为水沸腾前，水中气泡在上浮过程中所受浮力越来越小
5．两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．密度计A所受浮力较小
B．密度计B所受重力较小
C．两密度计底部所受水的压强相等
D．两密度计在水面处的刻度值不同
6．某同学在家用生活用品做探究实验。如图他将装满水的烧杯放在水平桌面盘子里，再把空的饮料罐缓慢匀速按入水中，体会到手下压的力越来越大，他从实验过程中得出的结论有：①实验表明物体在水中受到浮力大小与自身的体积有关；②随着排到盘子水的增加，饮料罐受到浮力也在增加；③匀速下压过程中烧杯底部受到水的压强逐渐增大；④匀速下压过程中饮料罐所受重力小于所受浮力。你认为正确的是（ ）
A．①③ B．②③ C．②④ D．③④
7．某同学利用称重法探究浮力大小与哪些因素有关，选用一柱状铜块和多种密度小于铜的液体，实验装置如图。记录实验过程中弹簧测力计示数F、浮力大小F浮、排开液体的体积V排、液体的密度 ρ液 四个物理量，根据铜块浸在同种液体中的相关数据作出A、B两图像，根据铜块浸没在不同液体中的相关数据作出C、D两图像，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
8．当一长方体由图中A位置没入水中B位置时，它所受到的浮力将（ ）
A．一直不变 B．一直变大 C．一直变小 D．先变大后不变
9．如图所示，压在杯底的乒乓球，上浮时会弹离水面，下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球自1至3的过程中，受到的浮力始终不变
B．乒乓球自1至4的过程中，水对杯底的压强先不变后增大
C．乒乓球能弹离水面后上升，获得的能量源自水的重力势能
D．乒乓球自1至4的过程中，乒乓球的动能不断增大
10．如题图甲所示，用细线将铁块系在弹簧测力计挂钩上，然后缓慢地将铁块浸入盛满水的烧杯中，则题图的几种坐标中有关物理量描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
11．把金属块浸没在盛满水的杯中时，从杯中溢出20g的水，若将该金属块浸没在盛满酒精的杯中时（酒精密度为0.8g/cm3），从杯中溢出酒精的质量是 g。
12．若满载时“福建舰”排水量为8万吨，匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01倍，则当它以72km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，受到的阻力为 N，牵引力所做的功为 J，牵引力的功率为 W。（g取10N/kg）
13．如图所示，小红想要验证阿基米德原理，她将装满水且足够高的平底溢水杯放在水平升降台上，用升降台来调节溢水杯的高度，然后将一重为5N，高为8cm，底面积为的实心物块用轻质细线悬挂于弹簧测力计A的正下方，调节升降台使物块下底面刚好与水面相平，随后她将一个空烧杯用轻质细线悬挂于弹簧测力计B的正下方。请你帮忙完成实验，接下来应该 ，当出现 现象时，从而能证明了，验证阿基米德原理。
14．潜艇在水中水平匀速巡航时，如果突然进入密度跃层（海水密度突然变小），潜艇受到的浮力就突然 (变大/变小)而 （上浮/下沉)，此时应立即采取措施使潜艇的重力 (大于/小于)它受到的浮力，否则将给潜艇带来危险。
15．若满载时“福建舰”排水量为8万吨，匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01，则当它以72km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，受到的阻力为 N，牵引力所做的功为 J，牵引力的功率为 W．（g取10N/kg）
三、实验题
16．用弹簧测力计测密度（固体不吸水，用弹簧测力计在空气中测出固体的重力G，水的密度用表示）。
(1)当固体密度大于水和待测液体密度时：
①如图甲所示，用弹簧测力计在空气中测出固体的重力G；
②用弹簧测力计吊着固体，将其浸没在盛有水的烧杯内（固体不触及烧杯底和烧杯壁），此时测力计示数为；
③用弹簧测力计吊着固体，将其 的烧杯内（固体不触及烧杯底和烧杯壁），此时测力计示数为；
④固体的体积 ，固体的密度 ；（用G，，和g表示）
⑤固体在待测液体中受到的浮力 ，则待测液体的密度 。（用G、、和表示）
(2)当固体密度小于水的密度时：
①用弹簧测力计在空气中测出固体的重力，如图乙所示，将固体通过细线绕过定滑轮置于容器中，逐渐加水并拉动弹簧测力计使固体浸没于水中，保持弹簧测力计静止，读出示数为；
②固体的体积 ，则固体的密度 。
四、计算题
17．如图甲所示，用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的柱形容器中匀速拉出，时，物体的下表面与容器底部接触且对容器底部没有压力，已知柱形容器的底面积为100cm2，物体匀速上升的速度是6cm/s，拉力随时间的变化关系如图乙所示。求：
（1）当物体全部浸没水中，物体受到的浮力是多少N？
（2）物体的密度是多少g/cm3？
（3）当时，水对容器底部的压力是多少N？
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