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第十章
浮力
第2节
阿基米德原理
基础练习
1.将质量为0.5kg的物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,溢出0.2kg的水,则此物体受到的浮力是(g取10N/kg)(
)
A.
5
N
B.
2
N
C.0.5N
D.0.2N
2.(2019·邵阳中考)潜入海底观光是人们现代旅游休闲方式之一。某潜水爱好者从水下2m深继续下潜的过程中,他受到的浮力和海水对他的压强变化的情况分别是(不考虑海水的密度变化)(
)
A.浮力逐渐变大,压强不变
B.浮力逐渐变大,压强逐渐变大
C.浮力不变,压强逐渐变大
D.浮力逐渐变小,压强逐渐变大
3.一个长方体铁块,从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F与铁块下表面浸入液体深度h关系的图象是(
)
A.
B.
C.
D.
4.一个苹果的质量为160g,密度约为0.8×10kg/m3,苹果的体积是
m3,
用手将苹果浸没在水中时,苹果受到的浮力是
N。(水的密度为1.0×10kg/m3,g取10
N/kg)
5.体积是20cm3的铜块浸没在密度是0.8ρ水的酒精中,它排开酒精的体积是
,受到酒精的浮力是
;若把它的一半体积浸没在水中,上面用细线拴在弹簧测力计上,则此时测力计的示数是
。(ρ铜=8.9×103kg/m3,g取
10
N/kg)
6.如图所示是小明同学验证阿基米德原理的一个实验过程图,已知弹簧测力计每小格
表示1N,请根据小明的实验过程回答下列问题:
A
B
C
D
(1)图中
(填写字母符号)两个步骤是为了测量浮力的大小,由图可知物体所受浮力的大小为
N.
(2)小明在实验操作中遗漏的一个步骤是:
.
(3)指出小明在实验操作中的一处错误:
;由于这个错误操作,导致实验中测得的浮力F与溢出水的重力G的大小关系:F
G(选填“大于”“小于”或“等于”)。
能力提升
7.质量相同的实心铝球与铁球分别浸没在水中,比较它们受到的浮力大小(ρ铁>ρ铝)
(
)
A.铁球受到的浮力大
B.铝球受到的浮力大
C.一样大
D.无法比较
8.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t,此过程中饮料罐所受的浮力随时间变化的图象可能是图中的(
)
A.
B.
C.
D.
9.如图所示,体积相等的铜、铁、铝三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时三根细线的拉力大小,下列说法正确的是(
)
A.一样大
B.拴铝球的细线上的拉力大
C.拴铁球的细线上的拉力大
D.拴铜球的细线上的拉力大
10.(2019·哈尔滨中考)如图,先将溢水杯装满水,然后用测力计拉着重为4N,体积为100cm3的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重为
N,石块静止时,测力计示数为
N。(ρ水=1.0×10kg/m3,g取10N/kg)
11.(2018,张家界中考)小华同学在学习阿基米德原理后,发现用弹簧测力计也能测量金属块的密度,于是和同学一起按以下操作进行实验:
(1)先用弹簧测力计挂着金属块静止在空中如图甲所示,弹簧测力计的示数为
N.
(2)然后将金属块缓慢地完全浸没在水中,示数如图乙所示,则金属块所受的浮力为
N,可求出金属块的体积为
m3.
(3)通过计算,金属块的密度为
kg/m3.
(4)实验中让金属块在水中的深度维续下降,不接触杯底,金属块受到的浮力将如何变化?
(5)在交流讨论中,小李同学认为一次测量就得出实验结论不科学,你认同他的观点吗?你认为怎样才能减小实验误差.
12.(2019?鄂州中考)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示,由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。求:
甲 乙
(1)物块完全浸没在水中受到的浮力大小;
(2)物块的密度.
(3)从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,水对物块下表面的压强变化了多少?
拓展延伸
13.(2019?荆门中考)重16N的正方体物块沉在面积很大的容器底部,现用一根细线将物块提出水面,物块所受的浮力F随物块上升的距离h变化关系如图所示,已知水的密度为1.0×103kg/m3,则下列说法中正确的是( )
A.物块的边长为0.5m
B.物块在出水前细线的拉力恒为5.0N
C.物块的密度为1.6×103kg/m3
D.物块沉在容器底部时,水在物块上表面处产生的压强为6.0×103Pa
14.如图所示是小明自制的用来探究影响浮力大小因素的装置:将弹簧和标尺固定在支架上,用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端,弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时,弹簧未超过弹性限度)。
(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置,说明物体所受浮力的大小跟
有关,此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1;继续向杯中注水,指针
(选填“上移”“不动”或“下移”);当注满水时,金属块底部受到的压强为p1。
(2)将水倒尽,向杯中缓慢注入某种液体(ρ液≠ρ水),当指针指在C位置时,金属块底部受到的压强为p2,则p1 p2(选填“>”“=”或“<”),分析推理可知:金属块所受浮力的大小还与 有关。
(3)将液体倒尽,用等体积塑料块(ρ水<ρ塑料<ρ金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水,从塑料块底部接触水面,到塑料块浸没水中的过程中,支架上O点所受拉力的最大变化量为△F2,则△F1△F2(选填“>”“=”或“<”)。
参考答案
1.B 2.C 3.D 4.2×10-4 2 5.2×10-5m3 0.16N 1.7N
6.【解析】(1)图A测出了物体的重力,图C测量的是物体浸在水中时弹簧测力计的拉力,根据称重法测浮力,物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力,所以图中A、C两个步骤是为了测量浮力的大小;已知弹簧测力计每小格为1N,所以物体受到的浮力为:F浮=FA-FC=4N-3N=1N;(2)为了避免实验误差,在小桶接水前,应先测量空桶的重力,小明在实验操作中遗漏了这个步骤;(3)观察图示可知,溢水杯内的水没有盛满,也就是说溢水杯中溢出的水的重力G一定小于物体排开水的重力;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于其排开水的重力,所以,F大于G。
答案:(1)A、C 1 (2)测量空桶的重力 (3)没有将溢水杯中的水装满 大于
7.B 8.A 9.D 10.1 3
11.【解析】本题考查阿基米德原理的应用。(1)图甲弹簧测力计的示数为3.6N,即为金属块的重力。(2)图乙弹簧测力计的示数为2.8N,所以金属块所受浮力为F浮
3.6N-2.8N=0.8N,V=。
(3)金属块的质量m=,密度ρ=。
(4)金属块浸入水中后,排开水的体积不变,所受浮力也不变。
(5)小李的观点正确,本实验只进行了一次,需要多测量几次取平均值,才能减小实验误差。
答案:(1)3.6 (2)0.8 8×10-5 (3)4.5×103 (4)不变
(5)认同 多次测量取平均值
12.解:(1)由图乙可知:G=8N,F=4N F浮=G-F=8N-4N=4N;
(2)由F浮=ρ水gV排得
物块的体积V=V排=;ρ物=
(3)由图乙可知,h=4cm时物块刚好浸没水中,因此从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,水对物块下表面的压强变化为△p=ρ水g△h=1×10kg/m×10N/kg
(10-4)×10-2m=600Pa.
答:(1)物块完全浸没在水中受到的浮力是4N;
(2)物块的密度是2×103kg/m3;
(3)从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,水对物块下表面的压强变化了600Pa.
13.C
14.【解析】(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置缓慢上移至C位置,弹簧受到的拉力变小,根据称重法,F=G-F浮,可得出金属块受到的浮力增大,因排开液体的密度不变,故说明物体所受浮力的大小跟排开液体的体积有关;继续向杯中注水,因排开水的体积不变,由阿基米德原理,受到的浮力不变,由称重法,弹簧减小的拉力不变,故指针不动;(2)金属块刚好浸没在水中时,可认为上表面不受水的压力(压强),而只有下表面受到向上的压力(压强),此时向上的压力即为浮力。设此时金属块下表面受到的压强为
p3,水加满时的压强为p1,根据p=ρgh,p1?p3;指针指在C位置时,弹簧的形变量相同,减小的力(△F)相同,因此,金属块在两种液体中受到浮力相同,(减小的力等于浮力),也就是金属块受到的向上的压力相同,压强相同(p2=p3),故p1?p2。由于液体和水的密度不同,故此时金属块浸没时指针一定不会指在C位置;因倒入液体时是缓慢倒入的,指针慢慢上升,当指针指在C位置时,金属块不会浸没,因为浸没后浮力不变,指针不再上升。当金属块浸没时(与在水中实验相比,排开液体的体积相同),指针一定在C的上方,根据称重法,金属块受到的浮力不同,排开液体的密度不同,故金属块所受浮力的大小还与排开液体的密度有关;(3)在(1)中,当金属块底部刚接触水面时,支架上O点所受拉力大小为金属块的重力,当金属块浸没水中时,受到的浮力最大,此时支架上O点所受拉力最小,故支架上O点所受拉力的最大变化量为△F1=G-(G-F浮金属块)=F浮金属块,①,因ρ水<ρ塑料<P金属,故金属块
会浸没在液体中,同理当用塑料块做实验时,此过程的最大变化量为△F2=G-(G-F浮塑料)=F浮塑料,②,由①②,因塑料块体积等于金属块的体积,而排开液体的密度相同,根据阿基米德原理,F浮金属块=F浮塑料,故用等体积塑料块替换金属块进行实验,则△F1=△F2。
答案:(1)排开液体的体积
不动
(2)>
排开液体的密度
(3)=
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