2026届中考物理一轮复习 力学:阿基米德原理 知识点专练
【知识点1】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1、两个量筒均装有20 mL的水,往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块,物块静止后如图所示,水的密度为1 g/cm3,g取10 N/kg,则( )
A.甲的体积为40 cm3
B.甲受到的浮力为0.4 N
C.乙排开水的体积小于20 mL
D.乙受到的浮力小于甲受到的浮力
2、如图,某小组探究“阿基米德原理”,观察到侧放的大烧杯中水没有满到溢水口,则( )
A.大烧杯中的水只要足够浸没物体就可以了
B.这会让物体重力大小的测量值偏小
C.这会让浮力大小的测量值偏小
D.这会让物体排开液体重力大小的测量值偏小
3、如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为F1;将铁块缓慢浸没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2。下列判断正确的是( )
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙
B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.铁块受到的浮力F浮=F2-F1
D.小烧杯中水的重力G=F1-F2
4、(2023·广州天河区二模)量筒内装有55 mL水,往里放入小桶如图甲,再往小桶里放入20 g的金属块如图乙,图中小桶均静止,ρ水=1 g/cm3,g=10 N/kg,则( )
A.图甲小桶排水体积为60 cm3
B.图甲小桶受到的浮力大于0.5 N
C.图乙小桶排开水的质量大于20 g
D.图甲小桶所受浮力等于图乙小桶所受浮力
5、如图是“探究浮力的大小与排开的水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 N。
(2)在如图B中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,在图C中圆柱受到的浮力F浮= N。
(4)根据如图 可以得出,圆柱体排开的水所受的重力为 N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开水所受到的重力。
(6)纠正如图B中的错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸入水中,弹簧测力计的示数逐渐减小,水对杯底的压强 (选填“逐渐增大”“逐渐减小或“保持不变”)。
6、如图1所示为某同学探究浮力的大小与哪些因素有关的实验,图2所示为某同学验证阿基米德原理实验过程,请回答以下问题。
(1)如图1所示,小华在水桶中装满水,用手把空饮料罐往下按的过程中(水未进入罐内),体会饮料罐所受浮力及其变化,同时观察水桶中水面的变化。这个小实验可以说明:浮力的大小与物体排开液体的 有关;在饮料罐下按的过程中(水未进入罐内)桶底受到水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)如图2所示,是用小石块等器材验证阿基米德原理的一个实验过程图,为验证该原理,需要比较的物理量是排开液体的重力和浮力的关系。实验过程中通过图中 (选填字母即可)两个步骤可通过计算得出浮力。步骤B中的烧杯中开始如果没有装满水,其他步骤正确操作,最终的结果就会导致F浮 G排(选填“等于”“大于”或“小于”)。
(3)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学应该 。
A.将上述实验重复做几次 B.换用其他液体多次实验
7、如图所示为“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。
(1)为达成探究,以上步骤中,操作最方便、实验误差最小的操作顺序是 (用相应步骤的字母排序);
(2)若图中F1、F2、F3、F4四个力之间满足关系式 ,则可验证阿基米德原理;
(3)同学们将水换成酒精等其他液体再重复几次实验,其主要目的是 (填序号):
A.多次测量求平均值,减小实验中的偶然误差
B.多次测量寻找普遍规律,排除实验的偶然性
(4)另一实验小组在步骤A的操作中,只将石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(2)相同的结论;
(5)若实验中的数据F1=3N,F2=5N,F3=3N,F4=1N,则石块的密度ρ石= kg/m3。
8、为了直观验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,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,下面放一小杯。铁架台的支架上放置一个溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触(水的蒸发可忽略)。
(1)从图丙中读出弹簧测力计的示数是 N;
(2)首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块浸没在水中,但不与溢水杯底部接触(如图甲、乙、丙所示),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 (选填“>”“<”或“=”) F丙;
(3)然后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约为 N,此时浮力的测量数值将比真实数值 (选填“偏大”或“偏小”),原因是 。
9、(1)如图甲所示,要正确测出物体的长度,应选刻度尺 (选填“A”或“B”)进行读数,物体的长度为 cm;图乙中停表的读数为 s;
(2)小强利用弹簧测力计、铁块、溢水杯等器材按照如图丙所示,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”;
①以上探究步骤中,最合理的操作顺序是 (填字母代号);
②铁块浸没于水后受到的浮力F浮为 N。测出铁块排开水所受的重力G排,可发现:F浮 G排(选填“>”“=”或“<”),由此得出阿基米德原理;
③按最合理的实验步骤进行操作,下列因素会影响实验结果的是 。
A.溢水杯内未盛满水 B.小桶内原来有少量水 C.铁块未浸没在水中
10、同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师做的如图所示的演示实验。物理兴趣小组的同学们经过讨论,提出阿基米德原理的成立,是否一定要以物体全部浸入液体为前提条件,于是提出了一个新的实验方案,并动手制作出了如图所示实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是自制的溢水杯,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数 ,弹簧测力计B的示数 (以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”),此过程说明物体所受浮力与物体排开液体的体积有关;
(2)多次记录弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,并比较物体不同程度浸入液体时,以上两个变化量之间的大小关系,发现FA′ FB′(选填“>”“<”或“=”),由此证明了阿基米德原理的成立 (选填“需要”或“不需要”)以物体全部浸入液体为前提条件,该新实验方案的优点是 (写出其中一条,合理即可);
(3)若在实验中物体C接触水面前测力计A的示数为5N,物体C浸没后测力计A的示数为3N,则物体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,)
11、(2023 济宁)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验时,将一底面积为4cm 的圆柱体浸入水中,改变其浸入水中的体积,观察弹簧测力计示数的变化,如图所示.图甲中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为1.1N;图乙中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为0.9N.取g=10 N/kg,求:
(1)圆柱体全部浸入水中时受到的浮力.
(2)图乙中,圆柱体底部受到水的压强.
12、小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是 ;
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
(2)图乙中物体受到的浮力是 N。通过实验可得到的结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 ;
(3)以下情况会影响结论的是 ;
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸入水中
(4)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 (选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计;
(5)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中的水中(如图戊),在铝块浸入水的过程中(始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压
力 (选填“变大”“变小”或“不变”),电子秤的读数 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
13、(2023烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小 哪些能够计算出物体排开液体的重力大小 (用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么 (写出一条即可)
14、小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。
(1)部分实验操作步骤如图甲所示,遗漏的主要步骤是 ,若将遗漏的步骤标注为D,最合理的实验步骤顺序是 (用实验步骤对应的字母表示)。
(2)小明进行实验并把数据记录在下表中,从表中数据可知石块受到的浮力是 N。小明根据表中数据归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是 。
(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B,饮料瓶、薄塑料袋(质量忽略不计)和吸管组成的溢水杯对实验进行改进,装置如图乙所示。向下移动横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数和B的示数都在变化,且A、B示数的变化
量 (选填“相等”或“不相等”)。
(1)若该小组记录到重物在浸入水中前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,已知水的密度为1g/cm3,则该重物的密度为 kg/m3。
15、某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图1甲所示的实验步骤依次进行实验。
①由图甲可知,石块浸没在水中时排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因可能是 (填序号)。
A、最初溢水杯中的水未装至溢水口
B、整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
(2)方案二:如图1乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度。当小川逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A示数的变化量 (选填“大于”“小于”或“等于”)B示数的变化量,从而证明了F浮=G排。在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小军实验后用如图2方法测量石块密度,在烧杯中装入适量水并将一个木块放入烧杯中,水深为h1;把小石块放在木块上,水深为h2;再将小石块放入水中,水深为h3。已知水的密度为ρ水,则石块密度为ρ石= 。
【知识点2】阿基米德原理的应用
1、如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷的更多(两次都浸没水中),关于该现象下列说法正确的是( )
A.第一次塑料瓶不受浮力作用
B.第二次橡皮膜凹进得更多,说明液体内部只有向上有压强
C.第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大
D.第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力大
2、小晋帮妈妈煮咸鸭蛋时发现:质量相同、大小不同的甲、乙两个咸鸭蛋,煮熟后一个沉在水底,另一个浮在水面,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲受到的浮力小于自身的重力
B.乙排开水的重力大于它受到的浮力
C.甲的密度大于乙的密度
D.甲排开水的重力大于乙排开水的重力
3、如图,潜水员在水下呼吸时,吐出的气泡在上升过程中,会逐渐变大,气泡在上升过程中所受浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )
A.浮力变大,压强变大
B.浮力变大,压强变小
C.浮力变小,压强变小
D.浮力不变,压强变大
4、(2023·揭阳一模)如图是小红帮妈妈洗水果时的情景,她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同,下列说法正确的是( )
A.苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力比受到的重力大
B.葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力
C.葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D.葡萄沉底,说明葡萄不受浮力
5、甲、乙是两个体积和形状相同的实心长方体,在水中静止时如图所示,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙物体在水中受到的浮力相等
B.甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力
C.甲、乙物体排开水的重力大小相等
D.甲、乙物体下表面受到水的压强相等
6、对下列所示实验的分析合理的是( )
A.甲滴入石蕊溶液的稀硫酸和稀盐酸均变红,说明使石蕊溶液变红的溶液一定是酸
B.乙粉尘爆炸实验中,蜡烛熄灭的原因是温度降低到着火点以下
C.丙在装满水的烧杯中向下按易拉罐,溢出水越多,手受到的压力越大,说明物体排开水的体积越大,物体受到的浮力越大
D.丁用力推水平地面上的木箱没推动,说明推力小于地面的摩擦力
7、将一块橡皮泥放入水中会下沉,捏成船形再放入水中(整个过程橡皮泥质量不变),它会漂浮在水面上,如图甲、乙所示。两次烧杯底受到水的压强分别是p甲、p乙,两次橡皮泥排开水的体积分别为V甲、V乙,受到的浮力分别为F甲、F乙,排开水的质量分别为m甲、m乙,下列说法正确的是( )
A.p甲>p乙
B.V甲>V乙
C.F甲=F乙
D.m甲<m乙
8、如图所示,将乒乓球压入水底,松手后乒乓球经过位置1和位置2,最终在位置3静止,则乒乓球受到的浮力随时间变化的关系为( )
A.
B.
C.
D.
9、两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体,最后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,甲、乙所受浮力相比( )
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大
D.不知道液体密度无法比较浮力大小
10、如图是由中国北海舰队军舰组成的编队,进入到钓鱼岛海域进行海航。军舰航行时,一般不采用并排航行,这是因为并排高速航行的两船之间水的流速大、压强 (选填“大”或“小”),容易发生撞船事故。军舰从江河驶入大海时,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些。已知每艘军舰的排水量达3980t,则在海上航行时每艘军舰所受浮力为 N(g取10N/kg)。
11、小明用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、石头及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。()
(1)请在下划线处,将下列实验处理的表格补充完整。
(2)由图甲的数据可得石头的密度为 ;
(3)小明选用大量筒、小空桶、细线等器材也来完成测量石头的密度,如图乙所示,实验步骤如下:
A.将小空桶置于装有水的大量筒中,静止时小空桶漂浮在水面上,此时大量筒中水面对应的刻度为;
B.将石头用细线系住缓慢浸没在大量筒的水中,此时大量筒中水面对应的刻度为;
C.从大量筒的水中取出石头,放入小空桶,小空桶仍漂浮在水面上,此时大量筒中水面对应的刻度为。
①被测石头的密度是 (请用题目中所给字母表示,水的密度用表示);
②在实验步骤中,将沾有水的石头直接放入小空桶中,测出的石头密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12、质量相等的木块和冰块(ρ冰>ρ木)分别放入盐水和水中,均浮在液面上,木块受到的浮力 冰块受到的浮力,木块排开盐水的体积 冰块排开水的体积(以上两空均选填“大于”“等于”或“小于”),冰块全部熔化后水面将 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
13、如图是国产歼﹣15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用气体压强与流速的关系,飞机起飞 (选填“顺风”或“逆风”)更容易。当飞机飞离航母后,航母所受的浮力大小将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。当飞机飞离航母后,匀速行驶的航母具有的动能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
14、如图是我国完全自主研发制造的第一艘航空母舰——山东舰,它满载时排水量为万吨,吃水深度达10m。求:(取,g取)
(1)深度为10m处海水的压强;
(2)山东舰受到海水的浮力。
15、(2023·汕头二模)小明和小聪通过实验探究“阿基米德原理”,选用了以下的实验器材:弹簧测力计、小吊桶、小石块、圆柱体、溢水杯、细线、小烧杯、铁架台、水。他们的操作过程如图甲、乙、丙、丁所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)在甲和乙的操作中,弹簧测力计示数先吊着石块,再加上吊着小吊桶。在丙操作中,小明先向溢水杯中注水,直到溢水口流出水时,就停止加水,将小石块逐渐放入水中的过程中(小石块没有与容器接触),杯底所受的水的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”),溢水杯对铁架台的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”)。当小石块浸没在溢水杯中,溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F1如图丙所示,把小烧杯中的水全部倒入小吊桶中,此时弹簧测力计的示数为F2,如图丁所示,则排开的水的重力G排为______ N。
(2)小明根据记录的实验数据计算出了小石块的密度为________ g/cm3。
(3)小聪在完成丁步骤后保持器材状态继续实验,把弹簧测力计拆下,把小石块放入装有水的小吊桶中(水不溢出),然后把小吊桶放入溢水杯,发现小吊桶处于漂浮状态,溢水杯中水溢出,这个过程排出的水重为________ N(忽略小石块所附带的水)。
16、某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究(g取10N/kg)。石块浸没在水中时,受到的浮力为 N,石块浸没在水中,排开水的体积为 m3,石块浸没在盐水中,盐水的密度为 kg/m3。2026届中考物理一轮复习 力学:阿基米德原理 知识点专练(参考答案)
【知识点1】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1、两个量筒均装有20 mL的水,往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块,物块静止后如图所示,水的密度为1 g/cm3,g取10 N/kg,则( )
A.甲的体积为40 cm3
B.甲受到的浮力为0.4 N
C.乙排开水的体积小于20 mL
D.乙受到的浮力小于甲受到的浮力
【答案】B
【解析】量筒中装有20 mL的水,放入甲后,甲没有全部浸没在水中,量筒的示数为60 mL,甲排开的水的体积为V排甲=60 mL-20 mL=40 mL=40 cm3=4×10-5 m3,甲的体积要大于40 cm3;根据阿基米德原理可知,甲受到的浮力为F浮甲=ρ水gV排甲=1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×4×10-5 m3=0.4 N,故A错误,B正确;量筒中装有20 mL的水,放入乙后,乙浸没,量筒的示数为70 mL,乙的体积即排开的水的体积为V乙=V排乙=70 mL-20 mL=50 mL=50 cm3=5×10-5 m3;根据阿基米德原理可知,乙受到的浮力为F浮乙=ρ水gV排乙=1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×5×10-5 m3=0.5 N,大于甲受到的浮力,故C、D错误。
2、如图,某小组探究“阿基米德原理”,观察到侧放的大烧杯中水没有满到溢水口,则( )
A.大烧杯中的水只要足够浸没物体就可以了
B.这会让物体重力大小的测量值偏小
C.这会让浮力大小的测量值偏小
D.这会让物体排开液体重力大小的测量值偏小
【答案】D
【解析】本实验中,要求侧放的大烧杯中的液体满到溢水口,物体排开的液体才能全部溢出到小桶中,才能得出正确的结论;左图中测力计的示数即为物体的重力大小,不受影响;根据称重法,浮力的测量值等于左图中测力计示数与物块浸没在液体中时测力计的示数之差,没有影响;侧放的大烧杯中水没有满到溢水口,则溢出水的重力偏小。故选D。
3、如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为F1;将铁块缓慢浸没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2。下列判断正确的是( )
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙
B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.铁块受到的浮力F浮=F2-F1
D.小烧杯中水的重力G=F1-F2
【答案】D
【解析】甲、乙液面相平,且液体均为水,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强相等,故A错误。铁块浸没在水中后,水面高度不变,水对杯底的压强不变,根据F=pS可知,水对杯底的压力不变,溢水杯的重力不变;因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和,所以溢水杯对桌面的压力不变,即F甲=F乙,故B错误。F1为铁块浸没水中前的拉力(等于铁块的重力),F2为铁块浸没水中后的拉力,根据称重法测浮力可知,铁块受到的浮力F浮=F1-F2,故C错误。根据阿基米德原理可知,铁块所受浮力等于排开水的重力,所以小烧杯中水的重力(排开水的重力)G=F浮=F1-F2,故D正确。
4、(2023·广州天河区二模)量筒内装有55 mL水,往里放入小桶如图甲,再往小桶里放入20 g的金属块如图乙,图中小桶均静止,ρ水=1 g/cm3,g=10 N/kg,则( )
A.图甲小桶排水体积为60 cm3
B.图甲小桶受到的浮力大于0.5 N
C.图乙小桶排开水的质量大于20 g
D.图甲小桶所受浮力等于图乙小桶所受浮力
【答案】C
【解析】量筒内装有55 mL水,由题图甲知小桶排开水的体积为V桶排=60 mL-55 mL=5 mL,小桶受到的浮力为F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-6 m3=0.05 N<0.5 N,故A、B错误;题图乙小桶排开水的体积为V排′=80 mL-55 mL=25 mL=25 cm3,小桶排开水的质量为m排′=ρ水V排′=1 g/cm3×25 cm3=25 g>20 g,故C正确;题图甲小桶所受浮力等于小桶的重力,题图乙小桶所受浮力等于小桶和金属块的重力之和,所以题图甲小桶所受浮力小于题图乙小桶所受浮力,故D错误。
5、如图是“探究浮力的大小与排开的水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 N。
(2)在如图B中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,在图C中圆柱受到的浮力F浮= N。
(4)根据如图 可以得出,圆柱体排开的水所受的重力为 N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体排开水所受到的重力。
(6)纠正如图B中的错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸入水中,弹簧测力计的示数逐渐减小,水对杯底的压强 (选填“逐渐增大”“逐渐减小或“保持不变”)。
【答案】(1)4 (2)溢水杯未注满水 (3)1 (4)AD 1 (5)等于 (6)保持不变
【解析】(1)由图B可知,弹簧测力计示数为4N,故实验中的所用圆柱体的重力为4N。
(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水。
(3)由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3N,则圆柱受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N。
(4)由图D可知,小桶和水的总重力G总=1.9N;由图A可知,空小桶的重力G桶=0.9N,则圆柱体排开水所受的重力:G排=G总﹣G桶=1.9N﹣0.9N=1N。
(5)由(3)(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。
(6)纠正错误后,即溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸入水中的过程,排开水的体积逐渐增大,浮力逐渐增大,根据F浮=G﹣F知,弹簧测力计的拉力逐渐减小;溢水杯中的水是满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸入水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变。
6、如图1所示为某同学探究浮力的大小与哪些因素有关的实验,图2所示为某同学验证阿基米德原理实验过程,请回答以下问题。
(1)如图1所示,小华在水桶中装满水,用手把空饮料罐往下按的过程中(水未进入罐内),体会饮料罐所受浮力及其变化,同时观察水桶中水面的变化。这个小实验可以说明:浮力的大小与物体排开液体的 有关;在饮料罐下按的过程中(水未进入罐内)桶底受到水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)如图2所示,是用小石块等器材验证阿基米德原理的一个实验过程图,为验证该原理,需要比较的物理量是排开液体的重力和浮力的关系。实验过程中通过图中 (选填字母即可)两个步骤可通过计算得出浮力。步骤B中的烧杯中开始如果没有装满水,其他步骤正确操作,最终的结果就会导致F浮 G排(选填“等于”“大于”或“小于”)。
(3)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学应该 。
A.将上述实验重复做几次 B.换用其他液体多次实验
【答案】(1)体积 不变 (2)BC 大于 (3)B
【解析】(1)这个小实验可以说明:浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
桶装满了水,所以在饮料罐下按的过程中(水未进入罐内),液体的深度不变,所以桶底受到水的压强不变。
(2)根据称重法可知,实验过程中通过图中B、C两个步骤可通过计算得出浮力。
烧杯中开始如果没有装满水,则测量的排开液体的重力小于实际排开液体的重力,所以最终的结果就会导致F浮大于G排。
(3)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学应该换用其他液体多次实验。
7、如图所示为“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。
(1)为达成探究,以上步骤中,操作最方便、实验误差最小的操作顺序是 (用相应步骤的字母排序);
(2)若图中F1、F2、F3、F4四个力之间满足关系式 ,则可验证阿基米德原理;
(3)同学们将水换成酒精等其他液体再重复几次实验,其主要目的是 (填序号):
A.多次测量求平均值,减小实验中的偶然误差
B.多次测量寻找普遍规律,排除实验的偶然性
(4)另一实验小组在步骤A的操作中,只将石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(2)相同的结论;
(5)若实验中的数据F1=3N,F2=5N,F3=3N,F4=1N,则石块的密度ρ石= kg/m3。
【答案】(1)DBAC (2)F2﹣F1=F3﹣F4 (3)B (4)能 (5)2.5×103
【解析】(1)为达成探究,以上步骤中,操作最方便、实验误差最小的操作顺序:D.测出空桶所受的重力;B.测出物块所受的重力;A.把物块浸没在装满水溢水杯中,测出物块所受的浮力,收集物块排开的水;C.测出桶和排开的水所受的重力,故合理的顺序为DBAC。
(2)F2﹣F1等于石块所受浮力,F3﹣F4是排开液体所受的重力,当浮力等于排开的液体重力,即
F2﹣F1=F3﹣F4
时,可验证阿基米德原理。
(3)为了使实验结论更为可信,将水换成酒精等其他液体再进行几次实验,其主要目的是:多次测量找规律、排除偶然性,故B符合题意,A不符合题意。
(4)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,利用称重法测得的浮力也减小,仍能得出F浮=G排。
(5)由数据可得,物体所受浮力
F浮=F2﹣F1=5N﹣3N=2N
石块浸没在水中,石块的体积
石块的密度
8、为了直观验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,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,下面放一小杯。铁架台的支架上放置一个溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触(水的蒸发可忽略)。
(1)从图丙中读出弹簧测力计的示数是 N;
(2)首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块浸没在水中,但不与溢水杯底部接触(如图甲、乙、丙所示),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲 (选填“>”“<”或“=”) F丙;
(3)然后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约为 N,此时浮力的测量数值将比真实数值 (选填“偏大”或“偏小”),原因是 。
【答案】(1)3.2 (2)= (3)1.2 偏大 金属块完全离开水面时要带出一些小水滴,使重力G测的数值偏大
【解析】(1)由图丙知,测力计的分度值为0.2N,示数为3.2N。
(2)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块浸没入水中(如图甲→乙→丙),图甲中弹簧测力计示数为金属块、粗铁丝框、小杯的总重力;图乙、丙中弹簧测力计示数为金属块对测力计的拉力、粗铁丝框、小杯和溢出水的重力之和;由于金属块对测力计的拉力等于金属块的重力与金属块受到的浮力之差,根据阿基米德原理可知:金属块受到的浮力等于排开液体所受的重力,所以,弹簧测力计示数不变,即
F甲=F丙
(3)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,图丁G=4.4N,图丙F示=3.2N,图丙中金属块所受到的浮力
F浮=G-F示=4.4N-3.2N=1.2N
金属块完全离开水面时要带出一些小水滴,使重力G测的数值偏大,根据
F浮=G-F示
可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。
9、(1)如图甲所示,要正确测出物体的长度,应选刻度尺 (选填“A”或“B”)进行读数,物体的长度为 cm;图乙中停表的读数为 s;
(2)小强利用弹簧测力计、铁块、溢水杯等器材按照如图丙所示,探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”;
①以上探究步骤中,最合理的操作顺序是 (填字母代号);
②铁块浸没于水后受到的浮力F浮为 N。测出铁块排开水所受的重力G排,可发现:F浮 G排(选填“>”“=”或“<”),由此得出阿基米德原理;
③按最合理的实验步骤进行操作,下列因素会影响实验结果的是 。
A.溢水杯内未盛满水 B.小桶内原来有少量水 C.铁块未浸没在水中
【答案】(1)B 2.00 307.5 (2)①DBCA ②1.4 = ③A
【解析】(1)A刻度尺的测量的始端没有与0刻度线对齐而是在零刻度线的左侧,故A放法错误,B刻度尺放尺正确,应选刻度尺B进行读数。
B中两条相邻刻度线之间的距离(分度值)是1mm;物体的长度是
6.00cm﹣4.00cm=2.00cm
由乙图停表可知,在停表的中间表盘上,1min中间有两个小格,所以一个小格代表0.5min,指针在“5”和“6”之间,所以分针指示的时间为5min;在停表的大表盘上,一个小格代表0.1s,因分针没有超过半刻度线,则秒针指在7.5s处,秒针指示的时间为7.5s,所以停表的读数为5min7.5s=307.5s。
(2)①为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,应先测量空桶的重力,然后再测出铁块的重力;将铁块浸入水中观察测力计的示数。最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水的重力。因此,合理的顺序应为:DBCA。
②由题图可知,步骤B测出了铁块的重力G=3.8N,步骤C测出了铁块浸没在水中时测力计的拉力F拉=2.4N,则物块浸在入液体时受到的浮力为
F浮=G﹣F拉=3.8N﹣2.4N=1.4N
步骤D测出空桶的重力G桶=1.2N,步骤A测出了桶和铁块排开水的总重力G总=2.6N,则铁块排开水的重力
G排=G总﹣G桶=2.6N﹣1.2N=1.4N
由此可知,F浮=G排,即物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力。
③若溢水杯内未盛满水,则石块排开的水不能全部排出,则测得排开水的重力会偏小,会影响探究结果,故A符合题意;
小桶内有少量水,铁块排开水后,A、D两步骤的示数之差仍等于排开水的重力,不影响探究结果,故B不符合题意;
铁块未浸没水中,此时物体受到的浮力变小,排开水的重力也变小,不影响探究结果,故C不符合题意。
10、同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师做的如图所示的演示实验。物理兴趣小组的同学们经过讨论,提出阿基米德原理的成立,是否一定要以物体全部浸入液体为前提条件,于是提出了一个新的实验方案,并动手制作出了如图所示实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是自制的溢水杯,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数 ,弹簧测力计B的示数 (以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”),此过程说明物体所受浮力与物体排开液体的体积有关;
(2)多次记录弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,并比较物体不同程度浸入液体时,以上两个变化量之间的大小关系,发现FA′ FB′(选填“>”“<”或“=”),由此证明了阿基米德原理的成立 (选填“需要”或“不需要”)以物体全部浸入液体为前提条件,该新实验方案的优点是 (写出其中一条,合理即可);
(3)若在实验中物体C接触水面前测力计A的示数为5N,物体C浸没后测力计A的示数为3N,则物体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,)
【答案】(1)变小 变大 (2)= 不需要 实验操作方便 (3)2.5×103
【解析】(1)调高平台F时,重物排开的水的体积增大,受到的浮力增大,则弹簧测力计A的示数变小,而薄塑料袋中,水的体积增大,质量增大,所受的重力变大,那么测力计B的示数变大。
(2)弹簧测力计A的示数变化量FA′即是物体浸入水中时,排开对应水所受浮力的大小,而测力计B的示数变化量FB′是物体排开的那部分水的重力,且无论重物浸入程度如何,都有
FA′=FB′
这就说明了阿基米德原理成立不需要物体全部浸入液体中。
这个实验中,通过调节平台F的高度便可控制重物浸入水中的体积,重物浸入水中时的浮力由测力计A的示数变化可求出,而排开的水的重力直接从测力计B得出,这样操作起来更方便,且读数更直接。
(3)由题意知,物体C的质量
浸没后,物体的体积与其排开水的体积相同,受到的浮力
F浮=G-F示=5N-3N=2N
则物体C的体积
C的密度
11、(2023 济宁)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验时,将一底面积为4cm 的圆柱体浸入水中,改变其浸入水中的体积,观察弹簧测力计示数的变化,如图所示.图甲中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为1.1N;图乙中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为0.9N.取g=10 N/kg,求:
(1)圆柱体全部浸入水中时受到的浮力.
(2)图乙中,圆柱体底部受到水的压强.
【答案】解:(1)圆柱体从浸入水中到浸入水中,弹簧测力计的示数减小了1.1 N-0.9 N=0.2 N,即圆柱体的
浸入水中时受到的浮力是0.2N,所以圆柱体全部浸入水中时受到的浮力
(2)由浮力产生的原因可知,图乙中圆柱体底部受到水的压力圆柱体底部受到水的压强
12、小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是 ;
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
(2)图乙中物体受到的浮力是 N。通过实验可得到的结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 ;
(3)以下情况会影响结论的是 ;
A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸入水中
(4)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 (选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计;
(5)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯中的水中(如图戊),在铝块浸入水的过程中(始终不碰到杯底),溢水杯底所受水的压
力 (选填“变大”“变小”或“不变”),电子秤的读数 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
【答案】(1)B;(2)1;排开的液体受到的重力;(3)A;(4)乙;(5)不变;不变。
【解析】(1)最合理的实验顺序是:
丁、测出空桶的重力;
甲、测出物体所受到的重力;
乙、把物体浸在装满水的溢水杯中,测出测力计的示数;
丙、测出桶和排开的水受到的重力;
故正确顺序为:丁、甲、乙、丙,故B正确。
(2)空气中物体的重力为G=2N;水中弹簧测力计的示数为F′=1N,
物体在水中受到的浮力为:
F浮=G﹣F′=2N﹣1N=1N;
由图丁可知,空桶的重力G桶=0.5N,
由图丙可知,水和桶的重力G总=1.5N,
所以溢出水的重力为:
G排=G总﹣G桶=1.5N﹣0.5N=1N;
根据计算结果,可见F浮=G排,说明浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力;
(3)A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.图乙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意;
故选:A;
(4)物体漂浮在水面上,受到的浮力等于它的重力,测量漂浮的物体受到的浮力时,不需要用弹簧测力计提着物体,即乙步骤不需要弹簧测力计;
(5)对于装满水的溢水杯来说,铝块浸没在水中的过程中,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变;由于杯的底面积不会变,所以根据公式可知,水对溢水杯底的压力也不变。
铝块浸没在水中时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,由于力的作用是相互的,所以产生浮力的同时,铝块对水会有反作用力,即铝块对水有压力,此压力等于浮力;对于电子秤来说,减小了部分水的重,又增加了铝块对水的压力,而排出水的重等于铝块对水的压力,所以电子秤示数不变。
13、(2023烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小 哪些能够计算出物体排开液体的重力大小 (用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么 (写出一条即可)
【答案】(1)利用②③步可求出浮力大小;①④步可求出排开液体的重力大小
(2)利用②③步可求出浮力为0.5 N,利用①④步可求出排开液体的重力为0.5 N,则可得出物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力
(3)为了使结论具有普遍性,应该换用不同物体、不同液体进行多次实验找出普遍规律
(4)烧杯内的液体没有加满
14、小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。
(1)部分实验操作步骤如图甲所示,遗漏的主要步骤是 ,若将遗漏的步骤标注为D,最合理的实验步骤顺序是 (用实验步骤对应的字母表示)。
(2)小明进行实验并把数据记录在下表中,从表中数据可知石块受到的浮力是 N。小明根据表中数据归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是 。
(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取 相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B,饮料瓶、薄塑料袋(质量忽略不计)和吸管组成的溢水杯对实验进行改进,装置如图乙所示。向下移动横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数和B的示数都在变化,且A、B示数的变化
量 (选填“相等”或“不相等”)。
(1)若该小组记录到重物在浸入水中前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,已知水的密度为1g/cm3,则该重物的密度为 kg/m3。
【答案】(1)测量空桶的重力;DBAC;(2)0.2;只通过一组实验数据得出的结论会具有偶然性;(3)体积;(4)相等;(5)4×103。
【解析】(1)探究浮力大小与排开液体的重力的关系,先根据称重法F浮=G﹣F示求出物体受到的浮力大小,再称出物体排开的水和小桶的总重力,但题目是要探究浮力大小与排开液体的重力的关系,所以需要减掉小桶的重力,因此遗漏的步骤是测量空桶的重力;实验时先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据F浮=G﹣F示求出受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合理的顺序为:DBAC;
(2)由实验步骤A、B可知,物体浸在液体中时受到的浮力为:
F浮=G﹣F示=FB﹣FA=1.8N﹣1.6N=0.2N;
由于只测了一组实验数据,这样得出的结论会有偶然性,所以为了寻找普遍规律,做完一次试验后,需要换用不同液体重新实验;
(3)想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,根据控制变量法,需要选用体积相同,密度不同的物体,使其浸没在同种液体中(保证了液体密度相同、排开液体的体积相同),比较浮力大小;
(4)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F示可知弹簧测力计A的示数变小;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等;
(5)重物在浸入水中前和完全浸入水中后(未接触溢水杯底),弹簧测力计A的示数分别为4.8N和3.6N,则重物浸在水中时受到的浮力为:
F浮1=G1﹣F示1=FA1﹣FA2=4.8N﹣3.6N=1.2N;
由F浮=ρgV排可得,重物排开水的体积为:
V排1.2×10﹣4m3,
重物的质量为:
m0.48kg,
因为重物全部浸没,所以V=V排=1.2×10﹣4m3,
则重物的密度为:
ρ4×103kg/m3。
15、某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图1甲所示的实验步骤依次进行实验。
①由图甲可知,石块浸没在水中时排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因可能是 (填序号)。
A、最初溢水杯中的水未装至溢水口
B、整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
(2)方案二:如图1乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度。当小川逐渐调高升降台时,随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A示数的变化量 (选填“大于”“小于”或“等于”)B示数的变化量,从而证明了F浮=G排。在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小军实验后用如图2方法测量石块密度,在烧杯中装入适量水并将一个木块放入烧杯中,水深为h1;把小石块放在木块上,水深为h2;再将小石块放入水中,水深为h3。已知水的密度为ρ水,则石块密度为ρ石= 。
【答案】(1)①1.0;AC;②2.5×103;(2)等于;不变;(3)ρ水。
【解析】(1)方案一:
①根据F浮=G﹣F可知,石块浸没在水中受到的浮力F浮=F1﹣F3=2.5N﹣1.4N=1.1N;
排开水的重力G排=F4﹣F2=2.2N﹣1.2N=1.0N;
故F浮>G排;
A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口,则石块排开的水只有一部分溢出到桶中,则测得排开水的重力G排减小,故A有可能;
B、若弹簧测力计都没有校零,四次测量结果都偏大或偏小(有可能指针在0刻度的上方或下方),且都偏大或偏小相同的数值,则所得浮力与排开水的重力大小应不变,故B不可能;
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测得F3偏小,根据F浮=F1﹣F3可知测得的浮力偏大,故C有可能;
故选:AC;
②根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排知,
石块的体积为:V=V排1×10﹣4m3,
石块的密度:ρ2.5×103kg/m3;
(2)方案二:
重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,
因为F浮=G﹣F示,所以弹簧测力计A的示数F示=G﹣F浮变小;
又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等;
将溢水杯、水和物体看做一个整体,溢水杯对升降台C的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数),
即:F压=G杯+G杯内水+G物﹣F示,而G物﹣F示=F浮,
所以F压=G杯+G杯内水+F浮,根据阿基米德原理,F浮=G排水,
所以F压=G杯+G杯内水+G排水,由于杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水的重力,是个定值,所以在这个过程中溢水杯对升降台C的压力不变;
(3)设烧杯的底面积为S,由甲乙图可知,石块放在木块上时比单独放木块时多排开液体的体积:ΔV排=(h2﹣h1)S,
此时木块增加的浮力:ΔF木=ρ水gΔV排=ρ水g(h2﹣h1)S,
木块和石块放在木块上时的木块漂浮,漂浮时物体所受浮力等于重力,则小石块的重力:G石=ΔF木=ρ水g(h2﹣h1)S,
小石块的质量:mρ水(h2﹣h1)S;
由甲、丙两图可知小石块的体积:V石=(h3﹣h1)S,
小石块的密度:ρ石ρ水。
【知识点2】阿基米德原理的应用
1、如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷的更多(两次都浸没水中),关于该现象下列说法正确的是( )
A.第一次塑料瓶不受浮力作用
B.第二次橡皮膜凹进得更多,说明液体内部只有向上有压强
C.第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大
D.第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力大
【答案】C
【解析】解A.由于塑料瓶两次都浸没在水中,所以两次都受到浮力,故A不正确;
B.第二次橡皮膜凹进得更多,是由于第二次橡皮膜在液体中的深度更深,说明液体中的深度越深,液体的压强越大,故B不正确;
C.第二次橡皮膜的深度大于第一次,所以第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大,故C正确;
D.第二次橡皮膜凹进得更多,则塑料瓶排开液体体积减小,液体密度不变,由阿基米德原理可知,第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力小,故D不正确。
2、小晋帮妈妈煮咸鸭蛋时发现:质量相同、大小不同的甲、乙两个咸鸭蛋,煮熟后一个沉在水底,另一个浮在水面,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲受到的浮力小于自身的重力
B.乙排开水的重力大于它受到的浮力
C.甲的密度大于乙的密度
D.甲排开水的重力大于乙排开水的重力
【答案】D
【解析】A.由题知,甲处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知甲受到的浮力等于自身的重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,乙所受浮力的大小等于它排开水的重力,故B错误;
C.由物体的浮沉条件可知,甲漂浮,其密度小于水的密度,乙沉底,所受浮力小于重力,乙的密度大于水的密度,所以甲的密度小于乙的密度,故C错误;
D.甲、乙质量相同,由G=mg可知,甲、乙重力相等,而甲的浮力等于重力,乙的浮力小于重力,因此甲的浮力即甲排开水的重力大于乙的浮力即乙排开水的重力,故D正确。
3、如图,潜水员在水下呼吸时,吐出的气泡在上升过程中,会逐渐变大,气泡在上升过程中所受浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )
A.浮力变大,压强变大
B.浮力变大,压强变小
C.浮力变小,压强变小
D.浮力不变,压强变大
【答案】B
【解析】 因为气泡上升时,所处深度h变小,所以由p=ρgh得气泡受到水的压强变小,使气泡的体积变大,因为一定质量的气体,体积变大,压强变小,所以气泡内的压强p变小,因为气泡的体积变大,排开水的体积变大,所以由F浮=ρ水V排g得气泡受到水的浮力变大,故A、C、D不符合题意,B符合题意。
4、(2023·揭阳一模)如图是小红帮妈妈洗水果时的情景,她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同,下列说法正确的是( )
A.苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力比受到的重力大
B.葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力
C.葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D.葡萄沉底,说明葡萄不受浮力
【答案】B
【解析】(1)物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;(2)根据阿基米德原理分析求解;(3)葡萄在下沉过程中所处的深度变大,水的密度一定,根据p=ρgh可知所受水的压强变化;(4)物体下沉时受到的浮力小于自身的重力。
5、甲、乙是两个体积和形状相同的实心长方体,在水中静止时如图所示,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙物体在水中受到的浮力相等
B.甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力
C.甲、乙物体排开水的重力大小相等
D.甲、乙物体下表面受到水的压强相等
【答案】B
【解析】由于甲、乙的体积相同,由图可知,V甲排
F浮甲故A错误,B正确;
根据阿基米德原理可知
F浮甲=G甲排,F浮乙=G乙排
所以甲、乙物体排开水的重力大小关系
G甲排故C错误;
由图可知,甲、乙的下表面距离水面的深度关系
h甲由p=ρ液gh可知,甲、乙物体下表面受到水的压强大小关系为
p甲故D错误。
6、对下列所示实验的分析合理的是( )
A.甲滴入石蕊溶液的稀硫酸和稀盐酸均变红,说明使石蕊溶液变红的溶液一定是酸
B.乙粉尘爆炸实验中,蜡烛熄灭的原因是温度降低到着火点以下
C.丙在装满水的烧杯中向下按易拉罐,溢出水越多,手受到的压力越大,说明物体排开水的体积越大,物体受到的浮力越大
D.丁用力推水平地面上的木箱没推动,说明推力小于地面的摩擦力
【答案】C
【解析】A、滴入石蕊溶液的稀硫酸和稀盐酸变为红色,但使石蕊溶液变红的溶液不一定是酸,也可能是盐溶液,如硫酸氢钠溶液,故A错误;
B、蜡烛燃烧需要氧气,面粉发生爆炸消耗了装置内的氧气,由于氧气不足,无法支持蜡烛燃烧,所以蜡烛熄灭,故B错误;
C、将空易拉罐缓缓压入到盛水烧杯中的过程中,易拉罐排开水的体积增大,易拉罐受到的浮力增大,由此可知,物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大,故C正确;
D、用力推水平地面上的木箱没推动,水平地面上的木箱静止不动,说明木箱受到平衡力,推力等于摩擦力,故A错误。
7、将一块橡皮泥放入水中会下沉,捏成船形再放入水中(整个过程橡皮泥质量不变),它会漂浮在水面上,如图甲、乙所示。两次烧杯底受到水的压强分别是p甲、p乙,两次橡皮泥排开水的体积分别为V甲、V乙,受到的浮力分别为F甲、F乙,排开水的质量分别为m甲、m乙,下列说法正确的是( )
A.p甲>p乙
B.V甲>V乙
C.F甲=F乙
D.m甲<m乙
【答案】D
【解析】容器的液面低于乙容器的液面,由p=ρgh知两次烧杯底受到水的压强的关系p甲<p乙,故A错误;
根据题意可知,甲、乙为同一块橡皮泥做成不同形状的物体,因此两物体的质量相等,由G=mg可得,二者所受的重力相等;橡皮泥在甲容器中沉底,浮力小于其重力,在乙容器中漂浮,浮力等于重力;即甲受到的浮力小,根据由F浮=ρ水gV排可得,两次橡皮泥排开水的体积大小关系为:
V排甲<V排乙,故B错误;
甲沉入水底,则F甲<G甲,乙漂浮在水面上,则F乙=G乙,所以F甲<F乙,故C错误;
由密度的变形公式m=ρV可得,m甲<m乙,故D正确。
8、如图所示,将乒乓球压入水底,松手后乒乓球经过位置1和位置2,最终在位置3静止,则乒乓球受到的浮力随时间变化的关系为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】乒乓球的重力不变。由图知,乒乓球经过位置1和位置2,到露出水面前,都浸没在水中,排开水的体积不变,水的密度一定,由F浮=ρ水gV排可知,这段过程中,乒乓球所受浮力最大,且不变;
乒乓球露出水面继续上浮直到静止时,它排开水的体积逐渐变小,由F浮=ρ水gV排可知,乒乓球所受浮力逐渐变小;
乒乓球静止后,处于漂浮状态,所受浮力等于重力,保持不变。
综上可知,在整个过程中,乒乓球受到的浮力先不变,再变小,最后不变,故D正确。
9、两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体,最后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,甲、乙所受浮力相比( )
A.甲所受浮力更大
B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大
D.不知道液体密度无法比较浮力大小
【答案】C
【解析】根据阿基米德原理可知:F浮甲=G甲排,F浮乙=G乙排,已知甲、乙排开液体的重力相等,所以F浮甲=F浮乙。故选C。
10、如图是由中国北海舰队军舰组成的编队,进入到钓鱼岛海域进行海航。军舰航行时,一般不采用并排航行,这是因为并排高速航行的两船之间水的流速大、压强 (选填“大”或“小”),容易发生撞船事故。军舰从江河驶入大海时,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些。已知每艘军舰的排水量达3980t,则在海上航行时每艘军舰所受浮力为 N(g取10N/kg)。
【答案】小 上浮 3.98×107
【解析】流体流速越大的地方,压强越小。若采用“并排”护航,当两船高速并排行驶时,两船之间的水的流速大,压强小,外侧压强大,容易将船压向中间,发生撞船事故。
军舰从江河驶入大海时,始终漂浮在水面上,浮力等于重力,重力不变,故浮力不变,因为海水密度大于河水密度,根据公式,可知排开海水的体积小于排开河水的体积,故军舰从江河驶入大海时,船身将上浮一些。
每艘军舰的排水量达3980t,由阿基米德原理知,海上航行时每艘军舰所受浮力
11、小明用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、石头及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。()
(1)请在下划线处,将下列实验处理的表格补充完整。
(2)由图甲的数据可得石头的密度为 ;
(3)小明选用大量筒、小空桶、细线等器材也来完成测量石头的密度,如图乙所示,实验步骤如下:
A.将小空桶置于装有水的大量筒中,静止时小空桶漂浮在水面上,此时大量筒中水面对应的刻度为;
B.将石头用细线系住缓慢浸没在大量筒的水中,此时大量筒中水面对应的刻度为;
C.从大量筒的水中取出石头,放入小空桶,小空桶仍漂浮在水面上,此时大量筒中水面对应的刻度为。
①被测石头的密度是 (请用题目中所给字母表示,水的密度用表示);
②在实验步骤中,将沾有水的石头直接放入小空桶中,测出的石头密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)浮力 排开液体的重力 (2) (3)① ②不变
【解析】(1)要探究阿基米德原理,即浸入液体中的物体所受浮力的大小与物体排开液体所受重力的关系,所以要测量出浮力和排开液体的重力,则空格处分别为:浮力,排开液体的重力。
(2)由实验过程可知,石头浸没在水中受到的浮力为
由得石头的体积
根据知石头的质量为
石头的密度
(3)实验步骤如下图:
①步骤A中小空桶在水中漂浮,步骤C中石头和小桶在水中漂浮,由漂浮条件可知,从A到C过程中增加的重力等于增大的浮力,所以石头的重力
则由可得石头的质量
由实验步骤A和B可知,石头的体积等于排开水的体积,故石头的体积
则石头的密度为
②在实验步骤C中,将沾有水的石头直接放入小空桶中,小桶排开水的体积的增加量等于大量筒中水的减少量,此时大量筒中液面对应的刻度值不变,则测量结果不受影响,即测得石头的密度不变。
12、质量相等的木块和冰块(ρ冰>ρ木)分别放入盐水和水中,均浮在液面上,木块受到的浮力 冰块受到的浮力,木块排开盐水的体积 冰块排开水的体积(以上两空均选填“大于”“等于”或“小于”),冰块全部熔化后水面将 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】等于 小于 不变
【解析】因为木块和冰块的质量相同,所受到的重力也相同,木块和冰块都漂浮在液面上,所受到的浮力等于重力,所以木块受到的浮力等于冰块受到的浮力。
因为排开的液体重力相等,也就是说排开的液体质量相等,盐水的密度大于水的密度,根据公式可知,木块排开盐水的体积小于冰块排开水的体积。
由于冰漂浮于水面上,则
又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,则
由上式可得
所以,冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积,冰块全部熔化后水面将不变。
13、如图是国产歼﹣15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用气体压强与流速的关系,飞机起飞 (选填“顺风”或“逆风”)更容易。当飞机飞离航母后,航母所受的浮力大小将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。当飞机飞离航母后,匀速行驶的航母具有的动能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】逆风 减小 减小
【解析】飞机逆风起飞时飞机的速度不需要加速到很大,飞机就可相对空气有一个较大的相对速度,从而获得足够的升力,故逆风起飞更容易。
航母始终漂浮于水面上,由漂浮条件可知,浮力等于重力,即F浮=G,当舰载机起飞后航母的重力G减小,因航母仍处于漂浮状态,故所受浮力F浮要减小。
动能与质量和速度都有关,当飞机飞离航母时,匀速行驶的航母总质量变小,故动能减小。
14、如图是我国完全自主研发制造的第一艘航空母舰——山东舰,它满载时排水量为万吨,吃水深度达10m。求:(取,g取)
(1)深度为10m处海水的压强;
(2)山东舰受到海水的浮力。
【答案】(1);(2)
【解析】深度为10m处海水的压强
由阿基米德原理可知,山东舰受到海水的浮力
15、(2023·汕头二模)小明和小聪通过实验探究“阿基米德原理”,选用了以下的实验器材:弹簧测力计、小吊桶、小石块、圆柱体、溢水杯、细线、小烧杯、铁架台、水。他们的操作过程如图甲、乙、丙、丁所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)在甲和乙的操作中,弹簧测力计示数先吊着石块,再加上吊着小吊桶。在丙操作中,小明先向溢水杯中注水,直到溢水口流出水时,就停止加水,将小石块逐渐放入水中的过程中(小石块没有与容器接触),杯底所受的水的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”),溢水杯对铁架台的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”)。当小石块浸没在溢水杯中,溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F1如图丙所示,把小烧杯中的水全部倒入小吊桶中,此时弹簧测力计的示数为F2,如图丁所示,则排开的水的重力G排为______ N。
(2)小明根据记录的实验数据计算出了小石块的密度为________ g/cm3。
(3)小聪在完成丁步骤后保持器材状态继续实验,把弹簧测力计拆下,把小石块放入装有水的小吊桶中(水不溢出),然后把小吊桶放入溢水杯,发现小吊桶处于漂浮状态,溢水杯中水溢出,这个过程排出的水重为________ N(忽略小石块所附带的水)。
【答案】(1)不变 不变 1.4 (2)2 (3)3
【解析】(1)溢水杯装满水,将小石块逐渐放入水中的过程中,水的深度不变,根据p=ρgh知杯底所受的水的压强不变;
根据阿基米德原理小石块所受的浮力等于其排开水的重力,溢水杯对铁架台的压力没有变化,根据p=知溢水杯对铁架台的压强的不变;
由题图甲知石块的重力为F甲=2.8 N,由题图乙知石块和小桶的总重力为F乙=3 N,由题图丙知石块放入水中弹簧测力计的示数为F1=1.6 N,由题图知将溢出的水倒入小烧杯时弹簧测力计的示数为F2=3 N,由称重法知小石块受到的浮力为:F浮=F乙-F1=3 N-1.6 N=1.4 N;排开的水的重力为:G排=F2-F1=3 N-1.6 N=1.4 N。
(2)由F浮=ρ液gV排可得,石块排开水的体积:V排===1.4×10-4 m3;
因为浸没,V排=V=1.4×10-4 m3;
由G=mg知石块的质量为:m===0.28 kg,
石块的密度:ρ===2×103 kg/m3=2 g/cm3。
(3)因为小桶处于漂浮状态,浮力等于重力,所以小桶受到的浮力为:F浮′=G桶+石块=F乙=3 N,根据阿基米德原理知这个过程排出的水重为:G排′=F浮′=F乙=3 N。
16、某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究(g取10N/kg)。石块浸没在水中时,受到的浮力为 N,石块浸没在水中,排开水的体积为 m3,石块浸没在盐水中,盐水的密度为 kg/m3。
【答案】1;1×10﹣4;1.2×103。
【解析】由图甲知石块的重力G=2N,由图乙知石块浸没在水中受到的拉力F拉=1N,
所以石块在水中受到的浮力:F浮=G﹣F拉=2N﹣1N=1N;
石块浸没在水中时,由阿基米德原理可得石块排开水的体积:V排1×10﹣4m3;
由图丙可知,石块浸没在盐水中时受到的拉力F拉′=0.8N,
则石块受到盐水的浮力:F浮′=G﹣F拉′=2N﹣0.8N=1.2N,
因石块浸没在盐水中,则石块排开盐水的体积与排开水的体积相同,都为1×10﹣4m3,
则盐水的密度:ρ盐水1.2×103kg/m3。