第十章  浮力第2節(jié)  阿基米德原理知識(shí)能力全練知識(shí)點(diǎn)一  浮力的大小1.(2021江西南昌一模)如圖所示，為了驗(yàn)證“阿基米德原理”，小昌做了如下實(shí)驗(yàn)。(1)向自制溢水杯中注水，使水面恰好與出水口________。(2)該實(shí)驗(yàn)漏掉一個(gè)步驟，請(qǐng)寫出該步驟E的內(nèi)容：________。此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是F4。(3)為減小誤差，A、B、C、D、E操作的合理順序應(yīng)該是____________________(按順序填寫序號(hào))(4)若F1、F2、F3、F4之間滿足關(guān)系_________=____________________，則說明“阿基米德原理”成立。(5)驗(yàn)證出“阿基米德原理”后，小昌為了探究浮力的大小跟物體形狀是否有關(guān)時(shí)，將橡皮泥放入盛水的燒杯中，橡皮泥沉至杯底，又將橡皮泥捏成小船形狀放入水中，發(fā)現(xiàn)其漂浮在水面上，她認(rèn)為：浮力的大小與物體的形狀有關(guān)。你認(rèn)為她的觀點(diǎn)________(選填“正確”或“不正確”)，理由：________________________知識(shí)點(diǎn)二  阿基米德原理2.(2021廣東深圳寶安模擬)如圖表示跳水運(yùn)動(dòng)員從入水到露出水面的過程，其中運(yùn)動(dòng)員受到水的浮力不斷減小的階段是????????????? (    )A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤3.(2021安徽模擬)用彈簧測(cè)力計(jì)稱一個(gè)體積為5×10-4m3的物體的重力是8N,當(dāng)它浸沒在某液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是4N,則該液體的密度是________kg/m3。(g=10N/kg)4.(2021獨(dú)家原創(chuàng)試題)探空氣球是主要用于把探空儀器帶到高空進(jìn)行溫度、大氣壓力、濕度、風(fēng)速風(fēng)向等氣象要素測(cè)量的氣球。如圖所示的探空氣球體積為5m3,質(zhì)量為3kg,其攜帶的探空儀器質(zhì)量為2kg,則科研人員至少需要多大的拉力才能不讓探空氣球提前升空？(已知ρ空氣=1.29kg/m3,g=10N/kg)三年模擬全練5.(2021福建福州閩侯期中，16，★☆☆)將金屬塊浸沒在某液體中，如圖甲所示。將金屬塊緩緩豎直提起過程中，拉力F隨提起高度h變化的關(guān)系圖像如圖乙。不考慮液面變化，則(g取10N/kg)????????????? (    )A.金屬塊的質(zhì)量是20g B.金屬塊的高度是4cmC.金屬塊的密度為2.67×103kg/m3 D.浸沒時(shí)，金屬塊受到的浮力為0.15N6.(2021湖北模擬，17，★★☆)用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證阿基米德原理。當(dāng)物塊浸入裝滿水的溢水杯中時(shí)，水會(huì)流入空桶，回答下列問題：(1)如圖所示，當(dāng)物塊浸入裝滿水的溢水杯中時(shí)，水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng)將會(huì)________(選填“變大”“不變”或“變小”)。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)中物塊所受浮力是________N,排開水的重力是________N。(2)如果實(shí)驗(yàn)前溢水杯未裝滿水，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的________(選填“浮力”或“排開水的重力”)將會(huì)________(選填“偏大”或“偏小”)。(3)若換用酒精代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則F3的大小將變?yōu)?/span>________N(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。7.在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，圓柱體浸沒后繼續(xù)下降，直到圓柱體底面與燒杯底部接觸為止。如圖乙所示是圓柱體下降過程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖像。求：(g取值10N/kg,在此過程中水面上升高度可忽略不計(jì))(1)浸沒時(shí)，圓柱體受到的浮力？(2)圓柱體的密度是多少？(3)該圓柱體的底面積為多少？    五年中考全練8.(2021廣西貴港中考，2，★☆☆)2020年11月28日上午8時(shí)30分許，隨著一陣汽笛聲響，在馬里亞納海溝結(jié)束科考任務(wù)的“探索一號(hào)”科考船，搭載成功實(shí)現(xiàn)10909米坐底紀(jì)錄的“奮斗者”號(hào)勝利返航，若海水密度為1.03×103kg/m3,“奮斗者”號(hào)在海面下下潛的過程中，下列說法正確的是????????????? (    )A.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)不變，受到的海水的浮力不變B.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變大，受到的海水的浮力不變C.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變大，受到的海水的浮力變大D.“奮斗者”號(hào)受到的海水的壓強(qiáng)變小，受到的海水的浮力變小9.質(zhì)量相等的甲、乙兩物體的密度分別為2g/cm3和3g/cm3,現(xiàn)分別用彈簧測(cè)力計(jì)鉤住使之浸沒在水中，彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得的示數(shù)之比是________。10.如圖，“驗(yàn)證阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體所受的重力G(圖甲)；②將物體浸沒在水面恰好與溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接從溢水杯里被物體排開的水，讀出這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F(圖乙)；③測(cè)出接水后小桶與水所受的總重力G1(圖丙)；④將小桶中的水倒出，測(cè)出小桶所受的重力G2(圖丁)；⑤分別計(jì)算出物體受到的浮力和排開的水所受的重力，并比較它們的大小是否相同。回答下列問題：(1)物體浸沒在水中，受到水的浮力F浮=________,被排開的水所受的重力G排=________。(用上述測(cè)得量的符號(hào)表示)(2)指出本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因(寫出兩點(diǎn))：(a)________________________________________________________________________________；(b)________________________________________________________________________________。(3)物體沒有浸沒在水中，________(選填“能”或“不能”)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。核心素養(yǎng)全練11.(2021江蘇南通模擬)2020年7月通車的滬蘇通長(zhǎng)江大橋在施工時(shí)，要向江中沉放大量的施工構(gòu)件。如圖甲所示，假設(shè)一正方體構(gòu)件從江面被勻速吊入江水中，在沉入過程中，其下表面到水面的距離h逐漸增大，構(gòu)件所受浮力F1、鋼繩拉力F2隨h的變化如圖乙所示(g取10N/kg,江水密度ρ水=1.0×103kg/m3)。(1)構(gòu)件的邊長(zhǎng)為________m,密度為________kg/m3,所受的最大浮力為________N；(2)當(dāng)構(gòu)件的下表面距江面4m深時(shí)，構(gòu)件上表面受到江水的壓強(qiáng)為________Pa。12.學(xué)習(xí)了密度和浮力的相關(guān)知識(shí)后，某學(xué)校綜合實(shí)踐活動(dòng)小組利用彈簧測(cè)力計(jì)、合金塊、細(xì)線、已知密度的多種液體、筆、紙等，設(shè)計(jì)改裝成一支密度計(jì)。他們的做法是：在彈簧測(cè)力計(jì)下面掛一個(gè)大小適度的合金塊，分別將合金塊浸沒在水和煤油中，靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤上標(biāo)上密度值。再將合金塊分別浸沒在不同的校驗(yàn)液體中，重復(fù)上述操作，反復(fù)校對(duì)檢驗(yàn)。這樣就制成一支測(cè)定液體密度的“密度計(jì)”。(g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3)(1)求合金塊的密度；(2)利用學(xué)過的公式原理，從理論上分析推導(dǎo)說明，待測(cè)液體的密度和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系式。指出改裝的密度計(jì)刻度是否均勻？改裝后密度計(jì)的分度值是多少？決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是什么？(3)計(jì)算說明密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的哪個(gè)位置？
【參考答案及解析】第2節(jié) 阿基米德原理知識(shí)能力全練1.【答案】(1)相平  (2)測(cè)量固體放入水中前的重力  (3)DEABC  (4)F4－F1   F2－F3  (5)不正確   沒有控制排開水的體積相同【解析】(1)為得出物體排開水的重力，向自制溢水杯中注水時(shí)應(yīng)使水面恰好與出水口相平；(2)由圖示可知，該實(shí)驗(yàn)漏掉的一個(gè)步驟是用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體的重力；(3)驗(yàn)證阿基米德原理時(shí)，先測(cè)物體的重力和空桶的重力→物體浸入水中、讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)→測(cè)出小桶和排開水的總重力，所以合理順序應(yīng)該是DEABC；(4)由實(shí)驗(yàn)步驟可知，物體受到的浮力F浮=F4－F1,物體排開水的重力G排=F2－F3,當(dāng)F4－F1=F2－F3時(shí)，表明物體受到的浮力等于其排開的液體的重力，則說明阿基米德原理成立；(5)小昌的觀點(diǎn)不正確，因?yàn)樘骄扛×Φ拇?/span>小跟物體的形狀是否有關(guān)時(shí)，需要控制液體的密度和排開液體的體積不變，改變物體的形狀，而小昌實(shí)驗(yàn)中沒有控制橡皮泥排開水的體積相同。2.D  由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知，在跳水運(yùn)動(dòng)員跳水過程中：①→②階段排開水的體積不斷增大，浮力逐漸增大；②→④階段排開水的體積不變，浮力不變；④→⑤階段運(yùn)動(dòng)員排開水的體積逐漸減小，浮力逐漸減小。3.【答案】0.8×103【解析】物體在液體中受到的浮力為：F浮=G－F示=8N－4N=4N；排開液體的體積：V排=V=5×10－4m3,液體的密度：ρ液=F浮,gV排＝=08×10kg/m34.【答案】14.5N【解析】探空氣球及儀器的總重力G總=(m球+m儀)g=(3kg+2kg)×10N/kg=50N；氣球受到空氣的浮力F浮=ρ空氣gV排=1.29kg/m3×10N/kg×5m3=64.5N；所以，科研人員所需的最小拉力F=F浮－G總=64.5N－50N=14.5N三年模擬全練5.D  由圖乙可知，當(dāng)金屬塊被完全提出液體后，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力等于金屬塊的重力為0.4N,其質(zhì)量m=＝=0.04kg=40g,故A錯(cuò)誤；由圖乙可知，金屬塊高度為h=4cm－2cm=2cm,故B錯(cuò)誤；因?yàn)椴恢酪后w密度，無法求出金屬塊體積，故無法計(jì)算金屬塊密度，故C錯(cuò)誤；當(dāng)金屬塊浸沒時(shí)受到的浮力為F=0.4N－0.25N=0.15N,故D正確。6.【答案】(1)不變  0.5  0.5  (2)排開水的重力  偏小  (3)1.6【解析】(1)當(dāng)物塊浸入裝滿水的溢水杯中時(shí)，水的深度不變，故水對(duì)溢水杯底部的壓強(qiáng)不變；由題圖知，物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力F浮=G－F3=F1－F3=2N－1.5N=0.5N；G排=F4－G桶=F4－F2=0.7N－0.2N=0.5N；(2)物塊放入水中前，溢水杯應(yīng)該是滿水的，否則小桶內(nèi)所盛的水的體積將小于物塊排開水的體積，測(cè)得物塊排開水所受的重力會(huì)偏小；(3)物塊體積V=V排水＝＝=5×10－5m3,則物塊浸沒在酒精中時(shí)受到的浮力；F浮′=ρ酒精gV排′=0.8×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.4N,所以若換用酒精代替水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則F3的大小為：F3=G－F浮′=2N－0.4N=1.6N。7.【答案】(1)8N  (2)1.5×103kg/m3  (3)0.02m2【解析】(1)由圖像可知，F浮=G－F=12N－4N=8N；(2)因?yàn)閳A柱體浸沒，所以圓柱體的體積等于排開液體的體積，即：V物＝V排＝＝＝8×10－4m3,圓柱體的質(zhì)量：m＝＝=1.2kg,圓柱體的密度：ρ=＝＝1.5×103kg/m3；(3)由圖知BC段為圓柱體慢慢浸入液體直到浸沒的過程，BC段的距離就是圓柱體的高度，所以h=7cm－3cm=4cm=0.04m,該圓柱體的底面積：S=＝=0.02m2。五年中考全練…8.B  “奮斗者”號(hào)在海面下下潛的過程中，液體密度不變，深度變深，根據(jù)p＝ρgh可知，“奮斗者”號(hào)受到的壓強(qiáng)變大，故A、D錯(cuò)誤；“奮斗者”號(hào)浸沒后，下潛過程中排開液體的體積不變，液體的密度不變，根據(jù)F浮=ρgV排可知，浮力不變，故B正確，C錯(cuò)誤。9.【答案】3∶4【解析】質(zhì)量相等的甲、乙體積之比V甲：V乙=ρ乙：ρ甲=3g/cm3:2g/cm3=3:2；當(dāng)甲、乙完全浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)：F=G－F浮=mg－F浮=pVg－ρ水gV=(ρ－ρ水)gV,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)之比：＝＝×=3:4。10.【答案】(1)G－F  G1－G2  (2)(a)測(cè)力計(jì)的精度不夠  (b)小桶中的水未倒凈  (3)能【解析】(1)物體浸沒在水中，受到水的浮力：F浮=G－F；被排開的水所受的重力：G排=G1－G2；(2)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因：(a)測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等；(b)小桶中的水未倒凈，排開的水未全部流入小桶等；(3)物體沒有浸沒在水中，按照上面的方法，能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。核心素養(yǎng)全練11.【答案】(1)2   3×103   8×104  (2)2×104【解析】本題結(jié)合圖像，綜合考查密度、壓強(qiáng)和浮力等知識(shí)在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用。(1)從乙圖中可以看出，當(dāng)構(gòu)件剛浸沒時(shí)下降的高度為2m,則構(gòu)件邊長(zhǎng)為2m；由題圖甲可知，開始時(shí)構(gòu)件在浸入水中的過程排開的水的體積變大，所以浮力逐漸變大；當(dāng)構(gòu)件浸沒后排開水的體積不變，所以浮力不變，因此浮力F隨h變化的圖線是圖乙中的②，構(gòu)件浸沒時(shí)F浮=G－F2,即：ρ水gV排=ρgV－F2,代入數(shù)據(jù)可得：1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3－1.6×105N,則構(gòu)件的密度為：ρ=3×103kg/m3,所受的最大浮力為F1大=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N；(2)當(dāng)構(gòu)件的下表面距江面4m深時(shí)，構(gòu)件上表面距江面4m－2m=2m,構(gòu)件上表面受到江水的壓強(qiáng)為：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa。12.【答案】(1)4×103kg/m3(2)ρ液=4×103kg/m3－F示×103kg/(N·m3)   均勻   0.2××103kg/m3    合金塊的密度(3)2.0N處【解析】本題綜合考查了稱重法測(cè)浮力、阿基米德原理、密度公式等物理觀念的運(yùn)用以及誤差分析和數(shù)據(jù)處理等學(xué)科能力。(1)根據(jù)稱重法測(cè)浮力和阿基米德原理有：3.0N=G－ρ水gV=G－1.0×103kg/m3×10N/kg×V①；3.2N=G－ρ煤油gV=G－0.8×103kg/m3×10N/kg×V②；由①②得：V=10－4m3、G=4N；合金塊的密度：ρ＝＝=4×103kg/m3；(2)由(1)得：F示=4N－ρ液×10N/kg×10－4m3；故待測(cè)液體的密度和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系：ρ液=4×103kg/m3－F示×103kg/(N·m3)③，由③知，ρ液與F示為一次函數(shù)關(guān)系，改裝的密度計(jì)刻度是均勻的；由③知，當(dāng)F示=4N時(shí)，ρ液=0；當(dāng)F示=0時(shí)，ρ液=4×103kg/m3；0～4N之間有20個(gè)格，改裝后密度計(jì)的分度值為：=0.2×103kg/m3；由③知，決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是合金塊的密度；(3)把ρ液=2.0×103kg/m3代入③得：F示=2.0N,即密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的2.0N位置處。

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