第?2?節(jié) 阿基米德原理
測試時間:25 分鐘
1.?如圖所示的三只球的體積是相等的,在同種液體中靜止,由圖可知( )
A.?甲球受的浮力最小
B.?乙球受的浮力最小
C.?丙球受的浮力最小
D.?三球受的浮力一樣大
1.?答案 A 已知三只球的體積是相等的,甲漂浮,乙懸浮,丙沉底,由圖知,三只球排開液體的體積:V?甲排?乙排=V?丙排,因?yàn)?/span>
F 浮=ρ 液gV 排,所以三只球受到的浮力:F 甲
2.?
在如圖所示盛水的容器中放入一個鐵塊,則鐵塊受到的浮力 F?與容器中溢出的水的重力 G?溢的關(guān)系是 ( )
A.F>G 溢 B.F=G 溢 C.F
2.?答案 A?觀察題圖可知,容器內(nèi)的水沒有盛滿,也就是說容器中溢出的水的重力 G?溢一定小于鐵塊排開水的重力,根據(jù)阿基米德原理可知,鐵塊所受浮力等于其排開水的重力,所以,F>G?溢。
3.?水上救援往往需要打撈沉沒的貨物,我們將該情景簡化為如圖所示的物理過程,假設(shè)物體浸沒在水深 h=0.5m?的容器底部(非密合),現(xiàn)利用彈簧測力計將物體從水中勻速提出,當(dāng)物體有一半體積露出水面時,彈簧測力計示數(shù)為 3N,當(dāng)物體全部離開水面后,彈簧測力計示數(shù)為 5N,已知水的密度 ρ?水=1.0×103kg/m3,取 g=10N/kg。則( )
A.?物體在水面下上升的過程中所受浮力逐漸減小
B.?物體在容器底部時,受到的浮力為 2N
C.?物體在容器底部時,水對其底部的壓強(qiáng)為 5×104Pa
D.?物體的密度為 1.25×103kg/m3
3.?答案 D?浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),物體在水面下上升的過程中,水的密度不變,排開水的體積不變,所以所受浮力大小不變,A?錯;由題可知,物體的重力 G=5N,當(dāng)物體有一半體積露出水面時,彈簧測力計示數(shù) F?示
=3N,則此時物體受到的浮力 F?浮=G-F?示=5N-3N=2N,故物體在容器底部時,受到的浮力為 F?浮'=2F?浮=2×2N=4N,B?錯;物體在容器底部時,水對其底部的壓強(qiáng)為 p=ρ?水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,C?錯誤;根據(jù) F?浮'=ρ?水gV?排可得,物
正確。
水 1 × 10 kg/m
× 10N/kg
10N/kg × 4?×?10 m
4.?在探究“物體浮力的大小跟它排開液體的重力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時,具體設(shè)計的實(shí)驗(yàn)操作步驟如圖甲、乙、丙和丁所示,為方便操作和減小測量誤差,最合理的操作步驟應(yīng)該是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁 C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
4.?答案 D 為方便操作和減小測量誤差,應(yīng)先測出空桶所受的重力,對比四個選項(xiàng)可知,D?選項(xiàng)符合題意。
5.?
如圖所示,在研究浮力大小時,將浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。 根據(jù)以上事實(shí),下列猜想最符合研究目的的是( )
A.?用力越大,物體排開水的體積越大
B.?液體的密度越大,物體所受浮力越大
C.?物體排開水越多,物體所受浮力越大
D.?物體的體積越大,物體所受浮力越大
5.?答案 C?在研究浮力大小時,將浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多,盆子排開水的體積越大,盆子受到的浮力越大,故選項(xiàng) C?最符合研究目的。
6.?兩個物體分別掛在彈簧測力計上,將它們同時浸沒到水中,發(fā)現(xiàn)兩個彈簧測力計的示數(shù)不為零,但減小值相同。 由此可以判斷 ( )
A.?兩個物體一定處在水中相同深度
B.?兩物體所受的浮力相同
C.?在水中時,彈簧測力計示數(shù)是相同的
D.?在空氣中,彈簧測力計示數(shù)是相同的
6.?答案 B?物體都浸沒在水中,F?浮=G-F?拉,則兩物體受到的浮力相同,故 B?正確;浸沒在水中的物體受到的浮力與其所處的深度無關(guān),故 A?錯誤;僅知道物體所受浮力的大小關(guān)系,不能確定物體在空氣中時彈簧測力計的示數(shù)的大小關(guān)系,也不能確定物體浸沒在水中后彈簧測力計的示數(shù)的大小關(guān)系,故 C、D?錯誤。
7.?一個中學(xué)生在空氣中所受到的浮力最接近于( ) A.65N B.6.5N C.0.65N?D.0.065N
7.?答案 C?中學(xué)生的體積約為 V=0.05m3,空氣的密度 ρ?空氣=1.29kg/m3,排開空氣的體積等于自身的體積,受到空氣的浮力 F?浮=ρ?空氣gV=1.29kg/m3×10N/kg×0.05m3=0.645N,與 C?選項(xiàng)最接近。
8.?游泳的人由河邊走向深水處的過程中,如果河底布滿碎石子,則( )
A.?腳越來越疼,因?yàn)樗畬δ_的壓力變大
B.?腳疼變輕,因?yàn)楹拥讓θ说闹С至υ谧冃?/span>
C.?腳越來越疼,因?yàn)樗畬θ说母×ψ兇?/span>
D.?腳疼變輕,因?yàn)槿说闹亓υ絹碓叫?/span>
8.?答案 B?游泳的人由河邊走向深水處的過程中,排開水的體積越來越大,受到的浮力也就越來越大,而重力不變,所以河底對人的支持力變小,腳疼越來越輕。
二、填空題
9.?據(jù)網(wǎng)上消息,美國男子喬納森用一大簇氦氣球綁在椅子上將自己送上天空,實(shí)現(xiàn)了人類首次靠氦氣球穿越英吉利海峽的壯舉。
(1)?若整個裝置的總體積為?100?米?3,空氣的密度為?1.29?千克/米?3,則整個裝置受到空氣的浮力為? 牛。(g=10N/kg)
(2)?喬納森為了降落,剪斷了幾個氣球的繩子,則整個裝置所受的浮力? (選填“變大”“變小”或“不變”)。
9.答案 (1)1290 (2)變小
解析 (1)整個裝置排開空氣的體積 V=100m3,受到空氣的浮力 F 浮=ρ 空氣gV 排=1.29kg/m3×10N/kg×100m3=1290N;(2)剪
斷氣球的繩子,氣球脫離裝置飛到空中,使整個裝置排開空氣的體積變小,根據(jù)阿基米德原理可知,整個裝置所受浮力變小。
10.?小莉把一圓柱形物體掛在彈簧測力計的掛鉤上,將圓柱形物體逐漸浸入某種液體中,觀察并記錄物體排開液體的體積
V?和彈簧測力計的示數(shù)?F,得到如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)歸納出?F?與?V?的關(guān)系:F=? 。g=10N/kg。
|
V/m3
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1×10-4
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2×10-4
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3×10-4
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4×10-4
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5×10-4
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6×10-4
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|
F/N
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4.2
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3.4
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2.6
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1.8
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1.0
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0.2
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10.答案 5N-8×103
N
3·V
m
解析 設(shè)圓柱形物體重為 G,則 F=G-F?浮=G-ρ?液Vg,從表格中任選兩組對應(yīng)的 V、F?值得關(guān)系式:4.2N=G-ρ?液×1×10- 4m3×10N/kg,3.4N=G-ρ?液×2×10-4m3×10N/kg,兩式聯(lián)立解得 G=5N,ρ?液=0.8×103kg/m3,故可以得出 F?與 V?的關(guān)
N
系:F=5N-8×103 3·V。
m
三、實(shí)驗(yàn)探究題
11.?
某教師在“阿基米德原理”教學(xué)過程中,做了如下演示實(shí)驗(yàn)。
(1)?在彈簧下端掛上小桶和金屬塊,記下彈簧伸長后指針位置 O,如圖甲所示。
(2)?溢水杯中裝滿水,把金屬塊全部浸入溢水杯的水中,用燒杯收集排開的水,彈簧縮短,如圖乙所示。
(3)?把燒杯中的水全倒入小桶中,彈簧指針又恢復(fù)到原來位置 O,如圖丙所示。
乙圖的彈簧比甲圖的彈簧縮短了,說明金屬塊受到? 的作用;丙圖彈簧指針又恢復(fù)到位置?O,說明? 。
11.?答案 浮力 浮力大小等于金屬塊(物體)排開的水(液體)所受的重力
解析 乙圖中由于金屬塊受到豎直向上的浮力,使得彈簧比甲圖縮短了;當(dāng)將燒杯中的水全部倒入小桶中時,彈簧指針又恢復(fù)到位置 O,說明金屬塊所受浮力的大小等于它排開的水所受的重力。
12.?
小紅用彈簧測力計、鐵圓柱體、兩個相同的大燒杯做“探究影響浮力大小的因素”的實(shí)驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)步驟和彈簧測力計示數(shù)如圖所示。
(1)?由圖可知:鐵圓柱體浸沒在水中所受浮力為? N。
(2)?由甲、乙、丁圖可探究的問題是? 。
(3)?由甲、丁、戊圖可以得出的結(jié)論是? 。
(4)?在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,請你添加合適的物體設(shè)計實(shí)驗(yàn),探究浮力大小與物體質(zhì)量是否有關(guān)。請寫出你的實(shí)驗(yàn)思路:??
????。
12.?答案 (1)4 ?(2)研究浮力與排開液體體積的關(guān)系 ?(3)研究浮力與液體密度的關(guān)系 ?(4)取兩塊體積相同的鐵塊和鋁塊,測出它們各自的重力,然后可知其質(zhì)量,分別用測力計吊著浸沒到水中,讀出測力計示數(shù),根據(jù)測力計的示數(shù)算出浮力, 通過比較得出結(jié)論。
解析 (1)由圖甲、丙、丁可知,鐵圓柱體浸沒在水中所受浮力 F 浮=G-F=5N-1N=4N;(2)由甲、乙、丁圖可知,液體的密度不變,排開液體的體積不同,浮力不同,所以是研究浮力與排開液體體積的關(guān)系;(3)由甲、丁、戊圖可知,排開液體的體積不變,液體的密度不同,浮力不同,所以是研究浮力與液體密度的關(guān)系;(4)若想探究浮力大小與物體質(zhì)量是否有關(guān),應(yīng)保持液體密度和物體排開液體的體積相同,并且物體的重力不同,所以可以取兩塊體積相同的鐵塊和鋁塊,測出它們各自的重
力,然后可知其質(zhì)量,分別用測力計吊著浸沒到水中,讀出測力計的示數(shù),根據(jù)測力計的示數(shù)算出浮力,通過比較得出結(jié)論。
13.?
如圖是驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)步驟示意圖,依次讀出甲、乙、丙、丁圖中彈簧測力計的示數(shù)分別為 F1、F2、F3、F4。
(1)?由甲、乙兩圖彈簧測力計的示數(shù)可以求出石塊受到的浮力?F?浮=? ;(用測量量表示)
(2)?若?F1、F2、F3、F4?之間滿足關(guān)系? ,則可驗(yàn)證阿基米德原理。
13.答案 (1)F1-F2?(2)F1-F2=F4-F3
解析 (1)由稱重法可知:根據(jù)甲、乙圖中彈簧測力計的示數(shù)可以求出石塊受到的浮力為 F?浮=F1-F2;(2)根據(jù)丙、丁圖中彈簧測力計的示數(shù)可以求出石塊排開的液體受到的重力 G?排=F4-F3;根據(jù)阿基米德原理可知石塊所受浮力與排開液體所受重力相等,所以如果 F1-F2=F4-F3,則可驗(yàn)證阿基米德原理。
四、計算題
14.?把一個銅塊緩慢地放入盛滿水的溢水杯中,待它靜止后,從杯中共溢出了 0.3kg?的水,求:(g?取 10N/kg)
(1)?銅塊受到的浮力;
(2)?銅塊排開水的體積。
14.答案 (1)3N (2)3×10-4m3
解析 (1)根據(jù)題意可知 m 排=0.3kg,由阿基米德原理可得銅塊受到的浮力 F 浮=G 排=m 排g=0.3kg×10N/kg=3N;
?排
(2)V?排= ????=
0.3kg
3
3=3×10-4m3。
水 1.0 × 10 kg/m
15.?上周學(xué)校購買了一批水龍頭,據(jù)商家說其材料是銅,實(shí)驗(yàn)室的老師組織九年級的一些同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證商家的說法。他們把一個水龍頭用輕質(zhì)細(xì)線捆好后掛在彈簧測力計上,在空氣中測得它的重力為 1.6N,再把這個水龍頭浸沒在水中,如圖所示,這時彈簧測力計的讀數(shù)為 1.4N(ρ?銅=8.9×103kg/m3,g=10N/kg)。
(1)?這個水龍頭的質(zhì)量是多少?
(2)?這個水龍頭浸沒在水中時所受到的浮力有多大?
(3)?這批水龍頭的密度是多少?商家的說法是否正確?
15.答案 (1)0.16kg (2)0.2N (3)8.0×103kg/m3 不正確
? 1.6N
解析 (1)m=?=10N/kg=0.16kg;(2)F?浮=G-F=1.6N-1.4N=0.2N;(3)F?浮=ρ?水gV?排,即 0.2N=1.0×103kg/m3×10N/kg×V?排,則
?
V?排=2.0×10-5m3,V?物=V?排=2.0×10-5m3,ρ=???=
0.16kg
- 5
3=8.0×103kg/m3≠ρ 銅,這批水龍頭的密度是 8.0×103kg/m3,不
物 2.0?×?10 m
等于銅的密度,所以商家的說法不正確。
?
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