第十章 第二节 阿基米德原理
一、选择题
1.如图1所示,四个体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处。以下说法正确的是( )
A.甲球所受的浮力最小
B.乙球所受的浮力最小
C.丙球所受的浮力最小
图1
D.丁球所受的浮力最小
2.某同学将一质量为300
g的金属块轻轻放入盛满水的容器中,溢出了80
mL的水,则金属块受到的水的浮力是(g取10
N/kg)
( )
A.3
N
B.3.8
N
C.3.2
N
D.0.8
N
3.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
4.
在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.5
N,把零件浸入密度为0.8×103
kg/m3的液体中,当零件的体积露出液面时,测力计的示数是6
N,则金属零件的体积是(g取10
N/kg)
( )
A.2×10-4
m3
B.2.5×10-4
m3
C.6×10-4
m3
D.7.5×10-4
m3
5.
预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图2甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示。下列判断正确的是(g取10
N/kg)
( )
图2
A.构件的边长为4
m
B.构件的密度为3×103
kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4
m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104
Pa
6.如图3所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0
N、2.8
N和2.5
N。若盐水的密度为1.2×103
kg/m3,则下列结论正确的是
( )
A.物体A的密度为3.2×103
kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0
N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5
N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3
N
图3
二、填空题
7.游泳时有的人会有这样的体验:当人站立在水中且身体将要被浸没时池底对脚的支持力几乎为零。假如一名重为490
N的同学正在体验这种感觉,此时他受到的浮力约为 N,方向 ,排开水的体积约为 m3。(g=9.8
N/kg)?
8.浸没在水中的长方体金属块,上、下表面受到水的压力分别为2
N、10
N,该金属块受到的浮力为 N,金属块的体积为 m3。若上表面距离水面的深度为0.4
m,现用3
N的力把金属块提升0.1
m,则此时金属块受到的浮力将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ水=1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)?
9.如图4所示,先将溢水杯装满水,然后用测力计拉着重为4
N、体积为100
cm3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=1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)?
图4
图5
10.如图5所示,已知木块的重力为3
N,体积为500
cm3,当木块静止时细线对它的拉力为2.5
N,则木块受到的浮力为 N,液体的密度是 kg/m3。(g取10
N/kg)?
11.体积相同的实心铜球和实心铝球,铜球受到的重力 铝球受到的重力。将它们浸没在水中,铜球受到的浮力 铝球受到的浮力。将铜球浸没于水中,铝球浸没于煤油中,铜球受到的浮力 铝球受到的浮力(前三空均选填“大于”“等于”或“小于”),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)?
三、实验探究题
12.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和盐水)对浸在液体中的物体所受浮力的问题进行了探究,其装置和弹簧测力计的示数如图6所示。
图6
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。?
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用图 的装置来进行探究。?
(3)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是
N,圆柱体的体积是
m3。(g取10
N/kg)?
(4)根据图示实验数据可以测出盐水的密度是 kg/m3。?
四、计算题
13.[2020·巴中]
某实验小组将重力为8.9
N的实心物体全部浸入装满水的溢水杯中,溢出1
N的水。将物体取出擦干后挂在弹簧测力计上,浸没在另一种未知液体中静止时,弹簧测力计的示数为8.1
N。求:(g取10
N/kg)
(1)物体在水中受到的浮力F浮。
(2)该物体的密度ρ物。
(3)未知液体的密度ρ液。
14.如图7所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4
N,底面积为100
cm2。弹簧测力计的挂钩上挂着重为10
N的物块,现将物块浸没在水中,容器内水面由16
cm上升到20
cm。求:(g取10
N/kg)
(1)物块排开水的体积。
(2)物块排开水的重力。
(3)物块受到的浮力。
(4)此时弹簧测力计的示数。
图7
答案
1.A 2.D
3.B
4.B
5.B
6.D
7.490 竖直向上 0.05
8.8 8×10-4 不变
9.1 3
10.5.5 1.1×103
11.大于 等于 大于 5∶4
12.(1)物体排开液体的体积 (2)甲、丙、丁
(3)4 4×10-4 (4)1.1×103
13.(1)物体在水中受到的浮力:
F浮=G排=G溢=1
N。
(2)由F浮=ρ液gV排可得实心物体的体积:
V=V排===1×10-4
m3,
物体的质量:
m===0.89
kg,
物体的密度:
ρ物===8.9×103
kg/m3。
(3)物体浸没在另一种未知液体中静止时,受到的浮力:
F浮'=G-F示=8.9
N-8.1
N=0.8
N,
由F浮=ρ液gV排可得另一种液体的密度:
ρ液===0.8×103
kg/m3。
14.(1)物块浸没在水中后水面上升的高度为h=20
cm-16
cm=4
cm,所以物块排开水的体积为V排=Sh=100
cm2×4
cm=400
cm3。
(2)物块排开水的重力:G排=m排g=ρ水V排g=1.0×103
kg/m3×4×10-4
m3×10
N/kg=4
N。
(3)由阿基米德原理得:F浮=G排=4
N。
(4)弹簧测力计的示数:F=G-F浮=10
N-4
N=6
N。