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第二节 阿基米德原理
知识要点根底练
知识点1 影响浮力大小的因素
1.潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,他受到的浮力( B )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.始终不变 D.先增大后不变
2.如图是“探究影响浮力大小的因素〞实验的装置图,请根据图示答复以下问题:
( 1 )A、B两图中,弹簧测力计的示数差表示的是 物体受到的浮力大小 ;
( 2 )B、C两图中,弹簧测力计的示数不同,说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟 物体排开液体的体积 有关;
( 3 )C、D两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟 液体的密度 有关;
( 4 )D、E两图中,弹簧测力计的示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟 物体浸没在液体中的深度 无关。
知识点2 探究阿基米德原理
3.如图是小宇同学“探究浮力的大小〞的实验装置。
( 1 )比拟甲、丙图可以求出:物体受到的浮力等于 1 N;
( 2 )比拟乙、丁图可以求出:物体 排开液体的重力 等于1 N;
( 3 )比拟( 1 )( 2 )的结果可以得出结论:浸在液体里的物体受到 竖直向上 ( 填方向 )的浮力,浮力的大小等于 物体排开液体的重力 ,这就是著名的 阿基米德 原理;
( 4 )为减小误差,要求在浸入被测物体前,溢水杯中的水面必须加到 与溢水口相平 。
知识点3 阿基米德原理的应用
4.如下图的实验中,如果水桶中装满了水,按下饮料罐后水会溢出,越向下按饮料罐,桶中溢出的水也越多,饮料罐受到的 浮力 越大。如果溢出了100 cm3的水,那么饮料罐所受到的浮力为 1 N( g取10 N/kg )。
5.将体积相等的木块、铁块和铝块放入水中,如下图,它们受到的浮力分别为F1、F2和F3,比拟三个浮力的大小,那么( C )
A.F1<F2<F3 B.F1>F2>F3
C.F1<F2=F3 D.无法判断
综合能力提升练
6.在“阿基米德解开王冠之谜〞的故事中,假设用弹簧测力计称得王冠的重力为4.9 N,将王冠浸没在水中称量时,弹簧测力计示数为4.5 N,那么这顶王冠在水中受到的浮力是 0.4 N,王冠的体积为 40 cm3( g取10 N/kg )。
7.如图,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,那么此时物块受到水的浮力为 10 N,如果物块继续下沉,那么此物块所受到的浮力 不变 ( 选填“增大〞“减小〞或“不变〞 )。
8.如下图,将系于绳端质量相等的铁桶和实心铁球同时浸没在水中,静止在如下图位置,绳子对它们的拉力F1和F2的大小关系是( B )
A.F1>F2 B.F1=F2
C.F1<F2 D.无法确定
9.( 凉山州中考 )一块挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中( 水足够深 ),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下降的高度h关系的图像是( A )
10.将铁、铜两个实心金属球用细线拴好,分别挂在两个完全相同的弹簧测力计下,将它们浸没在水中处于静止状态,如果两球受到的浮力相等,挂铁球的弹簧测力计的示数为F1,挂铜球的弹簧测力计的示数为F2( ρ铁<ρ铜,细线的体积和质量忽略不计,且两球都未与容器接触 ),那么F1、F2的关系( C )
A.F1>F2 B.F1=F2
C.F1<F2 D.无法判断
11.如下图,在容器中放一个上、下底面积均为10 cm2、高为6 cm、体积为80 cm3的均匀对称石鼓,其下底外表与容器底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上外表与水面齐平,那么石鼓受到的浮力是( g取10 N/kg )( B )
A.0 N B.0.2 N C.0.6 N D.0.8 N
12.如下图,体积为V=200 cm3的木块在绳子向下的拉力F=0.8 N的作用下完全浸没在水中( ρ水=1.0×103 kg/m3,绳子重力不计,g取10 N/kg )。求:
( 1 )木块此时受到的浮力;
( 2 )木块的重力;
( 3 )木块的密度。
解:( 1 )木块的体积V=200 cm3=2×10-4 m3
木块完全浸没在水中时,V排=V=2×10-4 m3
那么木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N
( 2 )木块在绳子拉力的作用下静止在水中,受到竖直向下的重力G、拉力F和竖直向上的浮力F浮的作用,所以G+F=F浮
那么木块的重力G=F浮-F=2 N-0.8 N=1.2 N
( 3 )木块的密度ρ==0.6×103 kg/m3
拓展探究突破练
13.如下图,图甲中长方体木块被细线拉着完全浸没在水中,图乙中长方体石块也被拉着完全浸没在水中。木块和石块的体积相同,均处于静止状态。木块重力G木=10 N,木块的密度ρ木=0.5×103 kg/m3,g取10 N/kg( 忽略细绳所受的浮力 )。
( 1 )求图甲中木块所受的浮力;
( 2 )假设甲、乙两图中细绳的拉力相等,求石块的密度。
解:( 1 )ρ木=0.5×103 kg/m3,那么ρ水=2ρ木
①
根据G=mg和ρ=mV可得,木块的重力G木=ρ木V木g②
木块完全浸没在水中,排开水的体积等于其自身体积,那么木块受到的浮力F浮木=ρ水gV木
③
联立①②③式可得,F浮木=2G木=2×10 N=20 N
( 2 )对题图甲中的木块进行受力分析可知,木块受向下的重力、向下的拉力和向上的浮力而处于平衡状态,那么有F拉+G木=F浮木
那么题图甲中细绳对木块的拉力
F拉=F浮木-G木=20 N-10 N=10 N
木块的质量m==1 kg
由ρ=mV可得,木块的体积V==2×10-3 m3
长方体石块也被拉着完全浸没在水中,木块和石块的体积相同,V石=V木=2×10-3 m3
那么石块浸没时受到的浮力
F浮石=ρ水gV石=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m3=20 N
题图甲、乙中细绳的拉力相等,题图乙中石块受向下的重力、向上的拉力和向上的浮力而处于平衡状态,那么石块受到的重力G石=F浮石+F拉=20 N+10 N=30 N
石块的质量m石==3 kg
石块的密度ρ石==1.5×103 kg/m3
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