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第2节 阿基米德原理
一、知能演练提升
1.如图所示,把锥形物体浸没在水中,当锥尖朝上和朝下时,锥形物体受到的浮力( )
A.锥尖朝上时大 B.锥尖朝下时大
C.一样大 D.都等于零
2.(2016·湖南株洲中考)(多选)某实验小组在探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮=F3-F1 B.F浮=F4-F1
C.F浮=F2-F3 D.F浮=F2-F4
3.如图所示,当弹簧测力计吊着圆柱体,从圆柱体底部接触水面开始到完全没入水中沉到容器底部的过程中,以下能表示圆柱体所受浮力F浮与浸入水中深度h关系的图象是( )
4.
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(2017·浙江台州中考)用图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( )
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
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2×103 kg/m3
5.体积为2×10-3 m3的金属块浸没在水中,受到浮力的大小为 N,方向竖直向 。距水面0.1 m深处水的压强为 Pa。(g取10 N/kg)
6.如图所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15 N,浸没在水中称时示数是5 N,则此时物块受到水的浮力为 N,物块的密度为 kg/m3。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
7.(2017·四川自贡中考)有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球浸没在水中,此时两球所受浮力之比为 ,两弹簧测力计的示数之比为 。
8.在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积。实验数据记录在下表中。(g取10 N/kg)
液体种类
实验
序号
物体重力
G物/N
弹簧测力
计示数
物体受到
的浮力
排开液体
体积
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F/N
F浮/N
V排/mL
水
ρ水=1.0 g/cm3
1
2
1.5
50
2
1.0
1.0
100
3
0.5
1.5
150
酒精
ρ酒精=0.8 g/cm3
4
2
1.6
0.4
50
5
1.2
0.8
100
6
0.8
1.2
150
(1)分析表中数据,实验所用物体的重力为N,第1次实验中物体所受的浮力F浮= N。
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论:当液体的种类相同时,排开液体的体积越 ,浸在液体中的物体受到的浮力越大。分析比较实验序号 可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浸没在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)请你计算出第1次实验中物体排开水受到的重力G排= N。通过比较每次实验中物体受到的浮力和它排开液体的重力的关系,还可以验证 原理。
(4)本实验在探究浮力的大小与哪些因素有关时,选用了不同液体并进行了多次实验,其目的是 (选填字母序号)。
A.寻找普遍规律 B.取平均值减小误差
(5)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越 。于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重1.5 N的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为0.5 N,他就在0.5 N处对应标上1.0 g/cm3的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘的 N处对应标上0.8 g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
第2节 阿基米德原理
一、知能演练提升
1.C 解析 本题容易错误地认为锥尖朝上时受到的浮力大,是受锥尖朝上时,下表面的面积大这一因素的干扰。锥形物体浸没在水中,要求出锥形物体受到的浮力,需依据阿基米德原理F浮=ρ液gV排
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来分析,物体所受浮力的大小由液体的密度、物体排开液体的体积决定。锥形物体浸没在水中,不论锥尖朝上还是朝下,水的密度、锥形物体排开水的体积都不变,所以锥形物体在这两种情况下受到的浮力一样大。
2.BC 解析 由题图可知,F1测空桶的重力,F2测物体的重力,F3是物体浸没在液体中时的弹簧测力计的拉力,F4测出排出的水和空桶的总重力。根据称重法可知,F浮=F2-F3;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浮=F4-F1。由此分析可知选项B、C正确。
3.D 解析 当弹簧测力计吊着圆柱体,从圆柱体底部接触水面开始到完全没入水中沉到容器底部的过程中,在未完全浸入前圆柱体所受浮力F浮随浸入深度的增加而增加,当完全浸入后,圆柱体排开的水不再增加,此后圆柱体所受浮力保持不变,能反映这种变化关系的是D图,故选D。
4.D 解析 由题图知,物体的重力G=2 N,则物体的质量m==0.2 kg;物体浸没水中后的浮力F浮=G-G'=2 N-1 N=1 N,所以物体的体积V=V排==1×10-4 m3,物体的密度ρ==2×103 kg/m3,故D正确。
5.解析 金属块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N,浮力的方向竖直向上;0.1 m深处的压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1.0×103 Pa。
答案 20 上 1.0×103
6.解析 本题考查对密度公式、重力公式、称重法测浮力的了解与掌握。物块所受浮力等于它排开液体所受的重力,等于物块在空气中的重力减去在液体中称量时测力计的示数。所以物块受到的浮力F=15 N-5 N=10 N,根据浮力F=ρgV,求得物块排开液体的体积V==1.0×10-3 m3,此体积等于物块的体积,所以物块的密度ρ==1.5×103 kg/m3。
答案 10 1.5×103
7.答案 5∶2 5∶8
8.解析 本题考查探究影响浮力大小因素的实验。(1)从表中的数据可以看出,物体的重力G物=2 N,第1次实验时弹簧测力计的示数F=1.5 N,则物体此时所受的浮力F浮=G物-F=2 N-1.5 N=0.5 N。(2)分析比较实验序号1、2、3或4、5、6都可以看出,当液体的种类相同时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力就越大;分析比较实验序号1、4或2、5或3、6可以看出,当排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力就越大。(3)第1次实验中排开水的体积为50 mL,则G排=m排g=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×5×10-5 m3×10 N/kg=0.5 N,可以看出F浮=G排。计算比较其他实验序号的数据都可以得到这样的结果,因此,利用这些数据可以验证阿基米德原理。(4)本实验中运用不同的液体进行了多次实验,目的是防止出现偶然性,使实验结论更具有普遍意义。(5)同一物体浸没在密度较大的液体中受到的浮力也会较大,所以弹簧测力计的示数会变小;图乙的实验中,F浮'=G物'-F'=1.5 N-0.5 N=1 N,则有V物=V排'==1×10-4 m3,当物体浸没在酒精中时,受浮力F浮″=ρ酒精gV排'=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=0.8 N,此时弹簧测力计的示数F″=G物'-F浮″=1.5 N-0.8 N=0.7 N,则应该在弹簧测力计的0.7 N刻线处标记“0.8 g/cm3”字样。
答案 (1)2 0.5 (2)大 1、4或2、5或3、6 (3)0.5 阿基米德 (4)A (5)小 0.7
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