10.2
阿基米德原理
一、选择题
1.将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中,两弹簧测力计示数的减小值相同,则这两物体必定有相同的( )
A.密度
B.体积
C.质量
D.重力
2.如图所示,在三个相同的容器中盛有质量相等的不同种类的液体,将三个相同的铁球甲、乙、丙分别下沉到各容器底部,当铁球静止时,试比较三个容器内的铁球受到的浮力( )
A.甲最小
B.乙最小
C.丙最小
D.大小一样
3.质量相同的实心铝块和铜块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中(已知ρ煤油<ρ水<ρ铝<ρ铜),它们所受浮力的大小关系为( )
A.铝块大
B.铜块大
C.两物块相等
D.无法确定
4.A、B两物体的质量之比是3∶4,将它们浸没在水中时,受到的浮力之比为3∶2,则两个物体的密度之比是( )
A.2∶1
B.1∶2
C.8∶9
D.9∶8
5.用图1中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列说法正确的是(g取10
N/kg)( )
图1
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧测力计示数变化量总相等
C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
D.通过计算可知实验所用物块的密度为1.5×103
kg/m3
6.如图2所示,用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。在物块从开始上提到离开水面的过程中,图3中能正确表示弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系的是( )
图2
图3
7.弹簧测力计下挂一长方体物块,将物块从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中(如图4甲所示),图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,下列说法中错误的是(g取10
N/kg)( )
图4
A.物块受到的重力是9
N
B.物块浸没时,弹簧测力计的示数为5
N
C.物块浸没时所受到的浮力是5
N
D.物块的体积是4×10-4
m3
二、填空题
8.如图5所示,重为6
N、体积为5×10-4
m3的物体浸没在水中时,物体受到的浮力为______N,方向为__________。剪断绳子的瞬间,物体受到的合力为______N。(g=9.8
N/kg)
图5
9.弹簧测力计下悬挂一个0.32
kg的重物,把重物浸没在水中时,弹簧测力计的示数如图6所示。(g取10
N/kg)
(1)弹簧测力计的示数为________N。
(2)重物浸没在水中时受到的浮力为________N。
(3)重物的密度为________
kg/m3。
图6
10.体积相同的实心铜球和实心铝球,铜球受到的重力________(选填“大于”“等于”或“小于”)铝球受到的重力。将它们浸没在水中,铜球受到的浮力________(选填“大于”“等于”或“小于”)铝球受到的浮力。将铜球浸没在水中,铝球浸没在煤油中,铜球受到的浮力________(选填“大于”“等于”或“小于”)铝球受到的浮力,这时,铜球受到的浮力与铝球受到的浮力之比为________。(ρ铜>ρ铝,ρ煤油=0.8×103
kg/m3)
11.小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧测力计挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图7所示,浸没前,溢水杯底所受水的压力将________,电子秤的读数将________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
图7
12.将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中静止(均未接触容器),弹簧测力计两次示数相差0.8
N,则金属块的体积为________cm3。(ρ水=1.0
g/cm3,ρ酒精=0.8
g/cm3,g取10
N/kg)
三、实验探究题
13.2019·东营
如图8所示是物理兴趣小组用金属块和水研究浮力的实验。
图8
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是________N。
(2)比较________(填字母)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)比较________(填字母)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)金属块的密度为____________
kg/m3。
(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:
________________________________________________________________________。
(6)纠正了错误,继续实验,兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出疑问,他认为仅采用浸没的金属块做实验不具有普遍性,使用水中漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋(质量可忽略)、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验,研究使用水中漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。
(a)实验器材:___________________________________________________________。
(b)实验步骤:___________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(c)分析与论证:___________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
四、计算题
14.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,测力计示数是2.7
N。当把零件浸没在水中时,测力计的示数是1.7
N。现把该零件浸没在某种液体中时,测力计的示数是1.9
N。求:
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮。
(2)该金属零件的密度ρ金。
(3)该液体的密度ρ液。
答案
1.B
2.A
3.A
4.B
5.B
6.B
7.C
8.4.9 竖直向上 1.1
9.(1)2.4 (2)0.8 (3)4×103
10.大于 等于 大于 5∶4
11.不变 不变 。
12.400
13.(1)1 (2)ABC(或ABD) (3)ACD
(4)2.7×103
(5)溢水杯没有装满水
(6)参考答案一:
(a)弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、水
(b)①用细线拴好蜡块挂在弹簧测力计下测出重力G;②向量筒中加入适量水,读出量筒示数V1,把蜡块放入量筒中漂浮,读出量筒示数V2
(c)蜡块漂浮,所受浮力大小F浮=G,蜡块排开水的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g。若F浮与G排相等,则用水中漂浮的蜡块所做的实验遵循兴趣小组得出的结论;若F浮与G排不相等,则不遵循得出的结论
参考答案二:
(a)弹簧测力计、蜡块、细线、烧杯、轻质塑料袋、水
(b)①用细线拴好蜡块挂在弹簧测力计下测出重力G;②把烧杯放入塑料袋中做成“溢水杯”,将蜡块轻轻放入盛满水的烧杯中漂浮,用轻质塑料袋承接溢出的水,移走烧杯,用弹簧测力计测出已承接水的塑料袋的重力G排
(c)蜡块漂浮,所受浮力F浮=G,蜡块排开水的重力为G排。若F浮与G排相等,则用水中漂浮的蜡块所做的实验遵循兴趣小组得出的结论;若F浮与G排不相等,则不遵循得出的结论
参考答案三:
(a)弹簧测力计、蜡块、细线、烧杯、小木块、水、小桶
(b)①用细线拴好蜡块挂在弹簧测力计下测出重力G;②用弹簧测力计测出空小桶的重力G0;③把小木块垫在烧杯一侧使烧杯倾斜做成“溢水杯”,将蜡块轻轻放入盛满水的烧杯中漂浮,用小桶收集排开的水,用弹簧测力计测出其重力和小桶的重力之和G总
(c)蜡块漂浮,所受浮力F浮=G,蜡块排开水的重力G排=G总-G0。若F浮与G排相等,则用水中漂浮的蜡块所做的实验遵循兴趣小组得出的结论;若F浮与G排不相等,则不遵循得出的结论
14.(1)F浮=G-F=2.7
N-1.7
N=1
N。
(2)由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,
V金=V排=,
ρ金===ρ水=×1.0×103
kg/m3=2.7×103
kg/m3。
(3)金属零件在液体中所受浮力:
F浮′=G-F′=2.7
N-1.9
N=0.8
N,
零件在某液体中浸没,V排′=V金;
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:
ρ液===ρ水=×1.0×103
kg/m3=0.8×103
kg/m3。