3.3 阿基米德原理 同步练习（含解析）

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3.3 阿基米德原理 同步练习
一．选择题（共10小题）
1．（2018 南充二模）重为3牛的某物体漂浮在水面上时，该物体（　　）
A．受到的浮力可能小于3牛 B．受到的浮力一定等于3牛
C．排开水的重力一定小于3牛 D．排开水的重力可能大于3牛
2．（2018 洪山区三模）如图所示，某同学将一漂浮在水面不开口的饮料罐缓慢按入水中，当饮料罐全部浸入在水中后，继续向下压一段距离，共用时t0 ，此过程中饮料罐所受的浮力随时间变化的图象可能是下列图中的（　　）
A． B． C． D．
3．（2018 仪征市二模）如图1、2所示，某跳水运动员完全入水后，身体由蜷曲变为打开蹬地。在这过程中，他所受的浮力和水对脚底压强的变化情况是（　　）
A．浮力减小，压强增大 B．浮力增大，压强减小
C．浮力不变，压强增大 D．浮力不变，压强减小
4．（2018 开福区校级一模）烧杯中装有一定量的水，水位如图A所示，用细绳将物体拴住浸没在水中，水位如图B所示，此时细绳所受拉力为15N，将物体缓慢向上提，当水位如图C所示时（其中C水位处是A、B水位的中点），细绳所受拉力为25N，则图B中物体所受浮力为（　　）
A．15N B．10N C．20N D．无法确定
5．（2018 永定区一模）图是关于浮力知识的应用实例，其中说法正确的是（　　）
A．图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B．图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C．图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D．图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
6．（2018 安徽模拟）如图所示，水平桌面上有一个底面积为100cm2、质量为200g的圆柱形容器，容器内有一块质量为60g，体积是100cm3的木块。然后向容器中注水，则（g=10N/kg）（　　）
A．注水前，木块对容器底部的压力为600N
B．木块的密度是0.6kg/m3
C．注水后当木块漂浮时，容器对桌面的压强和注水前相等
D．注水后当木块漂浮时，木块排开水的质量为60g
7．（2018 盐都区模拟）在如图所示的“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中，可以探究物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关的是图中的（　　）
A．甲和丙 B．甲和乙 C．乙和丁 D．丙和丁
8．（2018 东城区一模）小东同学做了如图甲、乙、丙、丁所示的探究实验。测量时弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3和F4；图丙中A物体所受的浮力为F浮，A物体排开水的重力为G排．下列说法正确的是（　　）
A．F浮=F3
B．G排=F4
C．若图甲中溢水杯中未装满水，则F浮＜F1﹣F3
D．若图甲中溢水杯中未装满水，则G排＞F4﹣F2
9．（2018 泰安一模）水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器，装有不同的液体，A、B、C三个长方体的质量和体积都相同，将它们分别放入三个容器的液体中，静止时，三个容器内的液面相平，如图所示，则下列判断（　　）
①物体受到的浮力 F浮A＞F浮B＞F浮C
②液体对容器底的压强 p甲＜p乙＜p丙
③物体下表面受到液体的压力 F′A=F′B=F′C
④容器对桌面的压力 F甲＜F乙＜F丙
A．只有①②正确 B．只有②④正确 C．只有③④正确 D．只有①③正确
10．（2018 澄城县模拟）如图所示，放在水平桌面上的杯子中装有0℃的冰水混合物，水较少，冰块较大，冰与杯底有接触且对杯底有压力，在冰块熔化的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．杯中水位高度将保持不变 B．冰块受到水的浮力将先增大后减小
C．杯子对桌面的压强将逐渐增大 D．杯中水的温度将逐渐升高
二．填空题（共5小题）
11．（2018 滨州模拟）我国首台自主设计的“蛟龙号”载人潜水器，总质量为22t，在下潜实验中成功突破7000m水深大关。当“蛟龙号”悬浮在深海某处时，受到的浮力为　 　N．（g取10N/kg）
12．（2018 长宁区一模）重为5牛的正方体物块，用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时，测力计的示数为2牛，则物块所受浮力的大小为　 　牛；增大物块浸没的深度，它所受浮力的大小将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；将细线剪断瞬间，物块所受合力的情况为　 　。
13．（2018 荆州模拟）“雪龙”号是中国最大的极地考察船，如图，也是中国唯一能在极地破冰前行的船只，“雪龙”号总长167.0米，满载吃水9.0米，满载排水量21000吨，满载的雪龙号在上海母港整装待发，求雪龙号受到的浮力是　 　N，船底受到水的压强是　 　Pa．（水的密度取1.0×103kg/m3 g=10N/kg）
14．（2018 清江浦区二模）如图所示，将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中，木块静止时受到的浮力为1N，此时木块浸没在水中的体积为　 　；从杯中溢出水的质量为　 　kg，该正方形木块的密度为　 　g/cm3．（ρ水=1.0×103 kg/m3）
15．（2018 越秀区校级一模）如图甲所示，用吊车将边长为1m的正方体花岗岩从距水面1m高的A处沿竖直方向匀速放入水中。在整个过程中，钢缆拉力大小与下落高度的关系如图乙所示。花岗岩浸没在水中时受到的浮力等于　 　N；花岗岩石下落到图甲B处（h0=2m）时下表面受到水的压强等于　 　_Pa．（g取10N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3）
三．实验探究题（共1小题）
16．（2018 平邑县一模）小红在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究回答下列问题：
（1）铁块缓慢放入水中的过程中，发现弹簧测力计的示数逐渐变　 　，说明物体受到的浮力大小与　 　有关
（2）比较图　 　两幅图可知，物体受到的浮力大小与液体的密度有关；
（3）浸没在水中物体受到浮力大小为　 　N
四．计算题（共1小题）
17．（2018 包河区二模）如图所示，底面积为2×10﹣2m3的圆柱形轻质容器放置在水平桌面上，容器内装有适量水，质量为0.3kg、体积为100cm3金属块与质量为0.5kg木块粘合后漂浮在水面上。过一段时间后，金属块与木块分离，金属块下沉，木块上浮（不计粘合剂的质量和体积）。求：
（1）分离前，金属块和木块排开水的总体积；
（2）分离后，木块最终静止时所受到的浮力大小；
（3）分离前后，容器底部受到水的压强的变化量。
3.3 阿基米德原理 参考答案
一．选择题（共10小题）
1．【答案】B。
【解答】解：
AB、根据物体漂浮条件可知，物体漂浮，浮力等于其重力，
所以，重为3牛的某物体漂浮在水面上时，该物体受到的浮力F浮=G=3N；故A错误、B正确；CD、根据阿基米德原理可知，浸在液体的物体所受的浮力，大小等于它排开液体受到的重力，所以，排开水的重力G排=F浮=3N．故CD错误。
2．【答案】A。
【解答】解：根据公式F浮=ρgV排可知，排开水的体积一定时，受到的浮力将不再变化；
在A中，表示一开始就受到浮力作用，然后浮力逐渐增加，最后保持不变，符合题意；
在B中，表示物体逐渐浸没，所受浮力逐渐变大，最后不变，不合题意；
在C中，表示物体完全浸没后，不管怎样移动，排开水的体积不再变化，受到的浮力保持不变；不合题意；
在D中，表示物体受到的浮力逐渐增加，不合题意；
3．【答案】C。
【解答】解：当跳水运动员完全入水后，排开水的体积不变，
∵F浮=ρ水V排g，V排不变，水的密度不变，
∴运动员受浮力不变；
∵p=ρgh，身体由蜷曲变为打开蹬地。脚所处深度变大，
∴水对他的压强逐渐增大。
4．【答案】C。
【解答】解：设物体重为G，当物体浸没在水中时，根据力的平衡条件可得：F拉=G﹣F浮=15N﹣﹣﹣﹣①
将物体缓慢向上提，当水位如图C时（其中C处是AB的中点），排开水的体积减半，浮力减半，此时F拉′=G﹣F浮=25N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①得：F浮=25N﹣15N=10N，即图C中物体所受浮力为10N；
所以，当物体浸没在水中时，即图B中物体受到的浮力F浮=20N；
5．【答案】B。
【解答】解：
A．浸没在水中的潜水艇在下潜过程中，水密度和排开水的体积不变，由F浮=ρ液gV排可知，所受的浮力不变，故A错误；B．巨轮之所以能够浮在水面上，是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力，故B正确；C．密度计测液体密度时，都是漂浮的，所以浮力都等于重力，在不同液体中，密度计所受浮力不变，故C错误；D．气球是利用在空气中的浮力来工作的，当气体的密度小于空气的密度时，才可以升空，故D错误。
6．【答案】D。
【解答】解：A、注水前，木块对容器底部的压力F=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N，故A错误；
B、木块的密度ρ===0.6g/cm3=0.6×103kg/m3，故B错误；
C、注水后当木块漂浮时，容器对桌面的受力面积不变，压力增大，由p=得，压强增大，故C错误；
D、注水后当木块漂浮时，F浮=G排=G，则m排=m=60g，故D正确。
7．【答案】A。
【解答】解：要探究物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关时，要控制液体的密度不变，改变物体排开液体的体积，由以上四图可知甲丙两图符合。
8．【答案】D。
【解答】解：A、图甲中，可得物体的重力：G=F1，
当物块浸入水中受到浮力大小；
根据F浮=G﹣F=F1﹣F3，故A错误；
B、物体排出水的重力：G排=F4﹣F2；故B错误；
C、根据称重法，则F浮=F1﹣F3故C错误；
D、若图甲中溢水杯中未装满水，则G排＞F4﹣F2，故D正确。
故选：D。
9．【答案】B。
【解答】解：
①根据图示可知，A悬浮，B、C漂浮，所以物体所受的浮力与自身的重力相等，因三个长方体的质量相同、重力相同，所以F浮A=F浮B=F浮C，故①错误；
②由①知，F浮A=F浮B=F浮C，由图知V排甲＞V排乙＞V排丙，
根据F浮=ρ液V排g可知，ρ甲＜ρ乙＜ρ丙，
三容器的液面等高，根据p=ρ液gh可知，液体对容器底的压强p甲＜p乙＜p丙，故②正确；
③因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力，所以甲下表面受到的压力大于浮力；乙、丙上表面受到的压力为零，所以乙、丙下表面受到液体的压力等于浮力，且相等；由此可知物体下表面受到液体的压力 F′A＞F′B=F′C；故③错误。
④甲、乙、丙三个容器完全相同，三个长方体的质量相同，则重力相同，
三容器液面相平，ρ甲＜ρ乙＜ρ丙，由图知液体的体积V甲＜V乙＜V丙，
所以由m=ρV可知，三容器内液体的质量m甲＜m乙＜m丙，液体的重力G甲液＜G乙液＜G丙液，
则容器及容器内液体和物体的总重力G甲＜G乙＜G丙，
所以F甲＜F乙＜F丙，故④正确；
综上所述，只有②④正确。
10．【答案】B。
【解答】解：
A、杯子中装有0℃的冰水混合物，水面下的冰不会熔化，水面上冰从周围吸热而熔化。因为水较少，冰块较大，在水面上冰熔化的过程中，冰不会浮起，原来水面下的冰块不变化；水面上的冰熔化为0℃的水，水位会升高，故A错误；
B、在冰块熔化的过程中，原来水下部分不变，上面冰块体积逐渐减小，但因为水面升高，冰块排开水的体积不断变大，根据F浮=ρ水gV排可知，冰块受到水的浮力将逐渐变大；随着冰块变小，其重力变小，漂浮后浮力等于重力，浮力会减小，故B正确；
C、在冰熔化成水的过程中，杯内水和冰的总质量不变，冰和水的总重力不变，且杯子的重力一定，故杯子对桌面的压力不变；杯子的底面积（即受力面积）不变，根据p=可知，杯子对桌面的压强不变。故C错误；
D、冰熔化过程中温度保持不变，则杯中水的温度不变，故D错误。
二．填空题（共5小题）
11．【答案】2.2×105。
【解答】解：潜水器在水中处于悬浮状态，此时其受到的浮力为：
F浮=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N。
12．【答案】：3；不变；方向竖直向下。
【解答】解：物块所受浮力F浮=G﹣F示=5N﹣2N=3N；
增大物块浸没的深度，因为全部浸没，V排=V．根据F浮=ρ液gV排可知，它所受浮力的大小不变；将细线剪断瞬间，物块所受的合力：F合=G﹣F浮=5N﹣3N=2N，
合力的方向与较大的重力方向相同，即物块所受合力的方向竖直向下。
13．【答案】2.1×108；9×104。
【解答】解：（1）船的排水量为：m排=21000t=2.1×107kg
由于雪龙号处于漂浮，则所受到的浮力为F浮=G=m排g=2.1×107kg×10N/kg=2.1×108N；
（2）船底受到的压强为：
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×9m=9×104Pa；
14．【答案】10﹣4m3；0.1；0.8。
【解答】解：
（1）木块排开水的重力：G排=F浮=1N；
排开水的质量：m排===0.1kg；
排开水的体积：V排===10﹣4m3；
（2）正方体木块的体积：V木=（0.05m）3=1.25×10﹣4m3，
因为木块漂浮，
所以G木=F浮=1N，
因为G木=m木g=ρ木V木g，
所以木块的密度：
ρ木===0.8×103kg/m3=0.8g/cm3；
15．【答案】1.0×104；3×104。
【解答】解：（1）花岗岩浸没在水中，则V排=V物=（1m）3=1m3，
花岗岩浸没在水中时受到的浮力：F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1.0×104N；
（2）花岗岩石下落到图甲B处（h0=2m）时，下表面距离水的深度h=2m+1m=3m，
下表面受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa。
三．实验探究题（共1小题）
16．【答案】（1）小；物体排开液体的体积；（2）C、E；（3）1。
【解答】解：（1）由图知当铁块缓慢放入水中的过程中，弹簧测力计的示数逐渐变小；
根据F=G﹣F浮可知，在铁块逐渐浸入水中的过程中，排开水的体积增大，重力不变，弹簧测力计示数逐渐变小，说明浮力逐渐变大，即物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关；
（2）在CE（或DE）图中，物体排开液体的体积都等于物体自身的体积，故物体排开液体的体积不变，排开液体的密度不同，因F浮水=1N＞F浮酒=0.8N，所以，比较CE（或DE）两幅图可知，浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关；
（3）对比图AC（或AD），物体浸没在水中时受到的浮力F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N。
四．简答题（共1小题）
17．【答案】（1）分离前，金属块和木块排开液体的体积为8×10﹣4m3；
（2）分离后，木块在水中所受到的浮力为5N。
（3）分离前后，水对容器底部的压强的变化量为100Pa。
【解答】解：（1）分离前：木块和金属块处于漂浮状态，浮力等于重力；
木块和金属块的总重力：F浮=G总
ρ水gV排=m总g
V排===8×10﹣4m3；
（2）分离后，木块漂浮，木块受到的浮力：
F浮′=G木=m木g=0.5kg×10N/kg=5N；
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