华师大版科学八上同步检测3.3 阿基米德原理
一.选择题(共15小题)
1.日前,雪龙号科考船从上海启航,执行我国第32次南极科考任务。在科考船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全离开水面的过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小 B.保持不变 C.先保持不变,后逐渐变小 D.先保持不变,后逐渐变大
2.如图,一木块原本静止浮于水面,如甲所示;对此木块施力,使刚好沉没于水中,并呈现静止状态,如乙所示;持续施力,使木块下沉至水面下15cm处,且保持静止,如丙所示。已知甲、乙、丙这三种情况下,此木块所受水的浮力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系式何者正确?( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲<F乙=F丙
C.F甲=F乙<F丙 D.F甲=F乙=F丙
3.质量相同的实心铝块A为长方体,B为梯形,C为正方形,D为圆球体,如图所示,且C的表面很光滑与容器底密闭接触,在这四种情况下( )
A.A所受的浮力最大 B.B所受的浮力一定比A小
C.A所受的浮力最小,B、C、D浮力是一样大的
D.A、C所受的浮力都小于B,C所受的浮力为零
4.小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
5.两个体积相等的木球和铁球,用细线系住后放入水中时将能悬浮在水中,如图,则木球和铁球所受到的水的压强和水的浮力的大小情况,下列说法正确的是( )
A.浮力相同,压强相同 B.浮力木球大,压强相同
C.浮力铁球大,压强铁球小 D.浮力相同,压强铁球大
6.如图所示,玻璃水槽中装有一定深度的水,一正方体木块漂浮在水面上,在水槽口下方设有固定的水平金属网(水能倒入但木块不能穿过)。现缓慢向水槽中注水,使水槽内水面上升,直到水面与水槽口相平。则能正确表示在注水过程中木块所受到的浮力与注水时间的关系图象是( )
A.B. C. D.
7.如图所示,某圆柱形薄壁容器装有适量的水,其底面积为20cm2,将物体B放入水中时,通过台秤测得总质量150g;使用一绳子提起物体B,物体B刚好有一半体积露出水面时保持静止不动。此时台秤示数为70g。测得容器内液面下降了1cm。则物体B的密度是( )
A.1.5×103kg/m3 B.2.0×103kg/m3
C.2.5×103kg/m3 D.3.0×103kg/m3
8.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有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,如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象,则下列说法中错误的是( )
A.圆柱体的高度为4厘米
B.圆柱体的重力为12牛
C.圆柱体所受的最大浮力为8牛
D.圆柱体的密度为3 g/cm3
9.将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图所示,图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B. C. D.
10.实心铝块B,C的体积分别为20cm3和10cm3,当B浸没在水中时,木块A恰能在粗糙的水平桌面上做匀速直线运动。铝块B始终在水中且未碰底,B与水间粘滞阻力及滑轮摩擦均忽略不计,ρ铝=2.7g/cm3,关于A所受摩擦力方向与大小判断正确的是(g取10N/kg)( )
A.水平向右,0.07N B.水平向右,0.27N
C.水平向左,0.07N D.水平向左,0.27N
11.如图所示,圆筒内盛有水,水的上方被活塞A密封住一部分空气,一试管B开口朝下,竖直漂浮在水面上,管内封有一段长为L的空气柱(试管壁的体积不计),试管所受浮力为F,管内外水面高度差为h,现将活塞A向上稍拉一小段距离后,试管又重新平衡(试管内气体没有溢出)。那么下列叙述正确的是( )
A.h,F,L均增大 B.h、F不变,L增大
C.h减小,F不变,L增大 D.h、F减小,L增大
12.如图甲所示,用一个弹簧测力计拉着浸没在水中的小物块A,现将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止。乙图坐标体现了某些科学量随H(小物块底面到容器底面的距离)的变化情况。有下列选项①弹簧秤示数②小物块受到的浮力③台秤的示数④容器底部受到的液体压强⑤小物块底面受到的压强,符合图乙图象变化的是( )
A.①② B.③④ C.②③④ D.只有⑤
13.如图所示,在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、高为6cm,体积为80cm3的均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平,则石鼓受到的浮力是( )(取g=10N/kg)
A.0 N B.0.2N C.0.6N D.0.8N
14.浸没在水中,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等。从开始流动到水流完的时间用t来表示,则铁受到的浮力F随时间t变化而变化,其变化曲线合理的是( )
A. B. C. D.
15.小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示;再将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图象,如图乙所示。不考虑液面变化。根据该图象可以得出的正确结论是( )
A.物体的质量是25g
B.物体的密度为3.5×103kg/m3
C.物体浸没在水中时,受到的浮力大小为0.25N
D.浮力的大小总是随着浸入深度的增加而变大
二.填空题(共7小题)
16.把一块重为G=3.4N的矿石,挂在弹簧测力计上,并把它一半浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,则此时矿石浸没在水中时受到的浮力为 N;若将矿石全部浸没在水中,则此时弹簧秤的读数是 N。
17.如图所示,把一个小球分别入入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,甲杯溢出的液体质量是80g,乙杯溢出的液体质量是100g,则:小球的质量是 g,甲、乙丙杯中液体的密度之比ρ甲:ρ乙 4:5.(填“>”、“=”或“<”)
18.如图所示,烧杯里面装有一定量分水(图甲),用弹簧测力计吊着未知物体,先将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23N(不计物体带出的水)。则物体浸没时受到的浮力是 N,物体的密度是 kg/m3。
19.某物理小组决定测量一块鹅卵石的密度,但是手边的测量工具只有量筒。他们设计了如图所示的实验装置。先把鹅卵石浸没在水杯内的水中,向矿泉水瓶中逐渐加水,当加入200ml的水时,瓶子在如图甲所示的位置平衡。拿掉水杯后,继续向瓶中加入300ml的水,此时瓶子在如图乙所示的位置平衡。若不考虑鹅卵石的吸水性、瓶子和绳子的质量,滑轮和绳子间摩擦,(滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,g取10N/kg.)则鹅卵石受到的重力为 N,鹅卵石在水中受到的浮力 N,鹅卵石的密度为 g/cm3。
20.已知木块A的体积为1×10﹣3m3,重力为6牛,与固定在容器底部的轻质弹簧相连,如甲图所示。现向容器中缓慢注水,直至木块A完全浸没并处于静止状态,如图乙所示。当木块完全浸没并处于静止状态时,弹簧对木块的力的大小为 牛,方向 。
21.如图所示密度最大的液体是 。密度计是根据物体 的原理制造的,其刻度值上比下 (填“大”或“小”)。
22.如图1所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,直至长方体下底面上升到离水面一定的高度处。如图2是绳子拉力F随时间t变化的图象,根据图象信息回答:
(1)该金属块重力为 N。
(2)浸没在水中的金属块受到的浮力大小是 N。
三.实验探究题(共2小题)
23.小华做“验证阿基米德原理”的实验中,用图(a)所示的溢杯和小桶收集石块排开的水,他的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。
(1)实验时,使用图(a)所示的溢水杯和小桶接收被测石块排开的水。为减少实验误差,要求“在浸入被测物块前,要使溢水杯中的水面恰好与溢水口相平”,请写出达到该要求的操作要点: 。
(2)将石块从水面上方某一高度处缓缓下降,使其逐渐浸入水中直至刚好完全浸没,整个过程中弹簧测力计的示数如何变化?
(3)若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式 ,阿基米德原理得到验证。
24.为了给立方体工件表面均匀的涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析CD段:随着h的增大,工件所受的浮力大小将 (选填“变大、“变小”、“不变”,下同),油对工件下底面的压强大小将 。
(2)由图甲求得该工作的体积为 ,受到的重力为 。
四.解答题(共3小题)
25.如图所示,将密度为0.6克/厘米3、高度为10厘米、底面积为20厘米2的圆柱体放入底面积为50厘米2的容器中,并向容器内加水。(g取10牛/千克)
(1)圆柱体的重力多大?
(2)当水加到2厘米时,求圆柱体受到的浮力是多大?对容器底的压力大小。
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,求圆柱体露出液面的体积。
26.将一块质量为800克,边长为10cm的木块,系好绳子后放入甲图容器中,并且绳子的另一端固定在容器的中央。然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块的位置变化如乙图。
(1)请你在丙图中画出木块的从加水开始到完全浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图(温馨提示:t1时木块恰好离开杯底,t2时绳子刚好拉直,t3时木块完全淹没)。
(2)计算t2时,木块所受的浮力。
(3)计算t3时,木块所受的浮力。
27.如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象。求:
(1)圆柱体的重力;
(2)圆柱体浸没时受到的浮力;
(3)圆柱体的密度。
参考答案
一.选择题(共15小题)
1.【解答】解:轮船的铁锚从水下深处向上提起没有提出水面时,排开水的体积不变,这一过程中,由F浮=ρV排g可知,其所受的浮力不发生改变;
当提出水面的过程中,排开水的体积变小;水的密度ρ不变,由F浮=ρV排g可知,该过程中,铁锚受到的浮力逐渐变小。
综合所得:铁锚从水下深处向上提起,直至完全离开水面的过程中,铁锚受到的浮力先保持不变,后逐渐变小。故ABD错误,C正确。
故选:C。
2.【解答】解:由图知V甲<V乙=V丙,在液体密度相同时,根据F浮=ρ液gV排知,F甲<F乙=F丙。
故选:B。
3.【解答】解:(1)C的表面很光滑与容器底密闭接触,则C不受浮力,其受浮力为零,C错误;
(2)由题意知,质量相同的四个实心铝块,由ρ=可知,四个铝块的体积相同;
BD都是全部浸没,由F浮=ρ水gV排可知,BD受浮力相等,A部分浸没,所以A受到的浮力小于BD受到的浮力,AB错误,D正确。
故选:D。
4.【解答】解:因为气泡上升时,深度h变小,
所以,由p=ρgh可知气泡受到水的压强变小,故气泡的体积变大。
又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可知气泡受到水的浮力变大。
故选:C。
5.【解答】解:①两球虽然质量不同,但由于体积相同且浸没在水中,故排开水的体积相同;
由阿基米德原理可知,两球所受浮力相同。
②木球和铁球悬浮在水中,则液体密度相同,
由图可知,h铁>h木,
根据p=ρgh可知,铁球受到水的压强大于木球受到水的压强。
故选:D。
6.【解答】解:
在注水过程中,经历了三个过程:
(1)在木块没有接触金属网之前,木块处于漂浮状态,受到的浮力等于木块重力,大小不变;
(2)木块接触到金属网后到水面刚到金属网,由于金属网的束缚,使得木块不能继续上升,随着倒水,木块排开水的体积变大,由F浮=ρ水V排g可知,木块受到的浮力变大;
(3)水面从金属网到水槽口,木块浸没水中,排开水的体积不变,由F浮=ρ水V排g可知,木块受到的浮力不变。
可见,在注水过程中木块所受到的浮力先不变、又增大、最后又不变,只有D选项图符合题意。
故选:D。
7.【解答】解:第一次通过磅秤测得总质量150g:则有G=mg可知,
G杯+G水+GB=m1g=0.15kg×10N/kg=1.5N…①
由“物体B刚好有一半体积露出水面时保持静止不动,测得容器内液面下降了1cm。”
可得=sh=20×10﹣4m2×0.01m,
则V=4×10﹣5m3,
第二次此时磅秤示数为70g:全部浸入时浮力为F浮,这里一半体积浸入,故此时的浮力为,
则G杯+G水+F浮=m2g=0.07×10N/kg=0.7N…②
由①﹣②得,GB﹣F浮=0.8N…③,
第二幅图中液面比第一幅图中液面降低了1cm,圆柱形容器装有适量的水,底面积为20cm2,物体受到的浮力等于排开的水的重力,
即浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3=0.4N
将F浮=0.4N代入③,解得GB=1N,则mB===0.1kg=100g。
液面下降1cm或者说液面下体积减少20cm3,对应B的一半体积,说明B的体积为40cm3,
则物体B的密度ρ===2.5g/cm3=2.5×103kg/m3。
故选:C。
8.【解答】解:A、由图象可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为h=7cm﹣3cm=4cm=0.04m=4cm,因此圆柱体的高度为4cm,故A正确;
B、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N.故B正确;
C、由图象CD段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N.故C正确;
D、图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N。
由F浮=ρ水gV得:
V物=V排===8×10﹣4m3,
由公式G=mg可求出物体的质量m===1.2kg,
则圆柱体密度ρ物===1.5×103kg/m3.故D错误。
故选:D。
9.【解答】解:当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;
当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;
当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;
当加入的清水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部。
由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小,所以选项D符合。
故选:D。
10.【解答】解:①由ρ=得,m=ρV;
铝块C的质量为:mC=ρVC=2.7g/cm3×10cm3=27g=0.027kg,
铝块C的重力为:G=mCg=0.027kg×10N/kg=0.27N,
铝块B的质量为:mB=ρVB=2.7g/cm3×20cm3=54g=0.054kg,
铝块B的重力为:G=mBg=0.054kg×10N/kg=0.54N,
②铝块B排开水的体积等于自身的体积,受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣6m3=0.2N,
铝块对物体A的拉力为:F=G﹣F浮=0.54N﹣0.2N=0.34N;
③物体A匀速运动时,受到铝块C的拉力为0.27N,受到铝块B的拉力为0.34N,右侧拉力大于左侧拉力,所以物体A向右运动,摩擦力方向向左,大小为f=0.34N﹣0.27N=0.07N。
故选:C。
11.【解答】解:由题意得A向上提,所以试管内液面处压强变小,试管内气压大于该处压强,所以试管内气体体积变大,即L变大。
由于漂浮,所以浮力始终与重力相等,F浮=G,所以浮力不变,由于浮力不变,所以V排不变,可知h不变。
故选:B。
12.【解答】解:
根据图乙得出科学量随小物块底面到容器底面的距离的变化关系﹣﹣﹣先不变后变小。
将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止:
①物块排开水的体积先不变后变小,由阿基米德原理可知受到的浮力先不变后变小,因为弹簧秤示数等于重力减去浮力,重力不变,所以弹簧测力计的示数先不变后增大,故①不符合图象变化;
②物块排开水的体积变小,由阿基米德原理可知受到的浮力先不变后变小,故②符合图象变化;
③由①得弹簧测力计的示数先不变后增大,台秤的示数等于容器、水、物块的重力之和减去拉力(弹簧测力计的示数),所以台秤的示数先不变后减小,故③符合图象变化;
④物块排开水的体积先不变后变小,水的深度先不变后变小,由p=ρgh可知容器底部受到的液体压强先不变后变小,故④符合图象变化;
⑤小物块底面所处的深度一直变小,由p=ρgh可知小物块底面受到的压强一直变小,故⑤不符合图象变化。
可见,符合图乙图象变化的是②③④。
故选:C。
13.【解答】解:由于石鼓下底面与容器紧密接触,且石鼓上表面与水面相平,
所以,石鼓圆柱体部分不受浮力,而石鼓两侧凸出的部分受到了浮力,
则石鼓排开水的体积如下图阴影部分所示:
则V排=V石鼓﹣V圆柱=80cm3﹣10cm2×6cm=20cm3=2×10﹣5m3,
所以,石鼓受到水的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣5m3=0.2N。
故选:B。
14.【解答】解:由题意知,控制阀门,浸没在水中的铁块,V排=V铁,使容器中相同时间内流出的水量相等,所以,相同时间内排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排知,浮力不变,当水位在一定高度时,V排减小,由F浮=ρgV排知,浮力减小,故D正确,ABC错误。
故选:D。
15.【解答】解:将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中:
在金属块浸没在液体中的过程中,受到的浮力大小不变,测力计示数不变;
在开始离开液面面的过程时(h=2cm),排开液面的体积变小,受到的浮力 变小,测力计示数变大;
当物体全部离开液面时(h=4cm),受到的浮力为0,测力计示数为金属块的重力,
A、由图可知,金属块的重力0.35N,
金属块的质量:
m===0.035kg=35g,故A错误;
B.根据图乙可知,当金属块完全浸没时测力计的示数为0.25N,
那么金属块受到的最大浮力F浮=G﹣F=0.35N﹣0.25N=0.1N;
那么金属块的体积为:V=V物===10﹣5m3;
金属块的密度为:ρ=====3.5×103kg/m3,故B正确;
C.根据B中分析可知,物体浸没在水中时受到的浮力为0.1N,故C错误;
D.浮力的大小与深度的大小无关,故D错误。
故选:B。
二.填空题(共7小题)
16.【解答】解:矿石一半浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣F示=3.4N﹣2.9N=0.5N;
则矿石全部浸没在水中时受到的浮力:
=2F浮=2×0.5N=1N,
则此时弹簧秤的读数:
=G﹣=3.4N﹣1N=2.4N。
故答案为:0.5;2.4。
17.【解答】解:甲图所示,小球下沉,
F浮=G排=m排g=80×10﹣3kg×10N/kg=0.8N,
乙图所示,小球漂浮,
F浮′=G排′=m排′g=100×10﹣3kg×10N/kg=1N,
又因为F浮′=G球=m球g,
小球的质量:
m球===0.1kg=100g,
两小球受到的浮力之比:
F浮:F浮′=ρ甲V排g:ρ乙V排′g=0.8N:1N=4:5,
则=,
所以,两种液体的密度:
=×,
因为V排>V排′,即<1,
所以ρ甲:ρ乙<4:5。
故答案为:100;<。
18.【解答】解:
设物体重为G,将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,F示=G﹣F浮=18N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,
此时F示′=G﹣F浮=23N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②﹣①得:F浮=23N﹣18N=5N,
则物体浸没在水中时,受到的浮力F浮=10N;
由F浮=ρ水V排g可得,物体的体积:
V=V排===1×10﹣3m3;
将F浮=10N代入①式可得:G=28N,
物体的质量:
m===2.8kg,
物体的密度:
ρ===2.8×103kg/m3。
故答案为:10;2.8×103。
19.【解答】解:(1)根据G=mg、ρ=,结合定滑轮特点,由图乙得:
G石=G水=m水g=ρ水V水g,
由图甲得鹅卵石在水中:F浮+F=G石,
而F=ρ水Vg,
受到的浮力:
F浮=G石﹣F=ρ水V水g﹣ρ水Vg=ρ水△V水g=1.0×103kg/m3×300×10﹣6m3×10N/kg=3N,
G石=ρ水V水g=ρ水V水′g=1.0×103kg/m3×500×10﹣6m3×10N/kg=5N;
(2)根据F浮=ρ水gV排可得,
V排===3×10﹣4m3,
因为石块浸没,
所以,V石=V排=3×10﹣4m3,
石块的密度:
ρ石==≈1.7×103kg/m3=1.7g/cm3。
故答案为:5;3;1.7。
20.【解答】解:木块A完全浸没处于静止状态时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
木块在水中静止,受到向上的浮力,向下的重力、向下的拉力,所以F浮=G+F拉,
则弹簧对木块的拉力F拉=F浮﹣G=10N﹣6N=4N。
故答案为:4;向下。
21.【解答】解:密度计在不同液体中均漂浮,所受的浮力均等于自身重力,由F浮=ρ液V排g可知,液体的密度越大,其排开液体的体积就越小,密度计浸入的深度就越小,所以刻度值越往上越小。因此可知C容器中的液体密度最大。
故答案为:C;漂浮的物体浮力始终等于重力;小。
22.【解答】解:
(1)当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:G=F拉=54N。
(2)当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:
F浮=G﹣F拉=54N﹣34N=20N。
故答案为:54;20。
三.实验探究题(共2小题)
23.【解答】解:
(1)为减少实验误差,要求“在浸入被测物块前,要使溢水杯中的水面恰好与溢水口相平”,达到该要求的操作要点为:在溢水杯中倒入水时,水面先超出溢水口并溢出水,等到水不再溢出时再做实验(即溢水杯中的水面恰好与溢水口相平)。
(2)石块从水面上方某一高度处缓缓下降,未接触液面前,测力计示数等于石块的重力,其示数不变;石块逐渐浸入水中直至刚好完全浸没,此过程中石块排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,石块受到的浮力变大,根据F拉=G﹣F浮可知,弹簧测力计示数逐渐变小;所以这个过程中测力计示数的变化情况为:先不变,后变小。
(3)由称重法可得石块受到的浮力F浮=F2﹣F3,由图知排开水的重力G排=F4﹣F1,
当F2﹣F3=F4﹣F1时,则F浮=G排,所以可以验证阿基米德原理。
故答案为:(1)在溢水杯中倒入水时,水面先超出溢水口并溢出水,等到水不再溢出时再做实验;
(2)先不变,后变小;
(3)F2﹣F3=F4﹣F1。
24.【解答】解:(1)由于此时工件受重力G、拉力F和浮力F浮作用,根据受力平衡可知:F浮=G+F,由图可知:CD段竖直向下的力F不变,所以,所受的浮力大小不变;
CD段中随着h的增大,根据压强公式p=ρ油gh可知,油对工件下底面的压强也变大。
(2)图甲中,h≥0.5m时,所受浮力不再发生变化,即没入油中;那么立方体工件的棱长正好为0.5m,则体积V=(0.5m)3=0.125m3。
由图乙坐标系,可知道A是一次函数为y=kx+b上的一点,函数过(0,0.2)和(600,0.5)两点,所以,函数为y=5×10﹣4x+0.2;
当y=0时,解得x=﹣400;则a=400,它表示的量就是工件受到的重力为400N。
故答案为:(1)不变;变大;(2)0.125m3;400N。
四.解答题
五.计算题(共3小题)
25.【解答】解:
(1)圆柱体的体积:V=Sh=20cm2×10cm=200cm3=2×10﹣4m3,
圆柱体的重力:G=mg=ρ柱Vg=0.6×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=1.2N;
(2)当水加到2厘米时,圆柱体排开水的体积:V排=Sh′=20cm2×2cm=40cm3=4×10﹣5m3,
圆柱体受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣5m3=0.4N;
此时圆柱体受到向上的浮力、向上的支持力和向下的重力,
则圆柱体对容器底的压力:F压=F支=G﹣F浮=1.2N﹣0.4N=0.8N;
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,物体刚好漂浮,则:F浮′=G=1.2N,
根据F浮=ρ水gV排可得此时浸入水中的体积(排开水的体积):
V排′===1.2×10﹣4m3=120cm3,
则圆柱体露出液面的体积:
V露=V﹣V排′=200cm3﹣120cm3=80cm3。
答:(1)圆柱体的重力为1.2N;
(2)当水加到2厘米时,圆柱体受到的浮力是0.4N;对容器底的压力大小为0.8N。
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,圆柱体露出液面的体积为80cm3。
26.【解答】解:(1)由F浮=ρ液gV排,ρ液、g不变,V排越大,F浮越大;0→t1加水过程中,木块没有离开杯底,木块排开水的体积增大,浮力增大;从t1→t2加水的过程中,木块离开杯底处于漂浮状态,排开水的体积不变,浮力不变;从t2→t3加水过程中,绳子拉直,木块排开水的体积又不断变大,浮力再次变大;从t3→t4加水过程中,木块完全浸没,排开水的体积不再发生变化,浮力也不再发生变化,如图:
;
(2)t2时,绳子刚好拉直,此时绳子上刚好没有拉力,物体为漂浮状态,故F浮=G=mg=0.8kg×10N/kg=8N;
(3)t3时,物体全部浸没在水中,根据阿基米德原理可知,此时的浮力为:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N。
答:(1)如图;(2)t2时,木块所受的浮力为5N;(3)t3时,木块所受的浮力为10N。
27.【解答】解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N;
(2)图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N;
(3)圆柱体完全浸入水中时根据F浮=ρ水gV排得:
V物=V排===8×10﹣4m3,
圆柱体质量,m===1.2kg;
圆柱体密度:
ρ物===1.5×103kg/m3。
答:(1)圆柱体的重力为12N;
(2)圆柱体浸没时受到的浮力为8N。
(3)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3。