内容正文:
阿基米德原理的理解及应用
1.(2022·临沂)我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( )
A.等于3万吨 B.大于3万吨
C.小于3万吨 D.都有可能
2.(2021·湖南衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小
球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是
( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丁
浮力的相关计算
3.(2022·聊城)科技小组的同学对物体的浮沉条件进行探究。在一个圆柱形容器底部,放一个边长为10 cm的正方体物块,然后逐渐向容器中倒水(水始终未溢出)。通过测量容器中水的深度h,分别计算出该物块所受到的浮力F浮,并绘制了如图所示的图像。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)求:
(1)水的深度到达5 cm时,水对容器底部的压强;
(2)水的深度到达12 cm时,物块浸在水中的体积;
(3)物块的密度。
4.(2022·烟台)在物理做中学实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20 cm3的橡皮泥做成一只“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25 g的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103 kg/m3。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?
(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。
浮力的相关实验
5.(2023·烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小?哪些能够计算出物体排开液体的重力大小?(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系?
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作?
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可)
6.(2022·青岛)小明在厨房帮妈妈煮饺子,发现饺子刚入锅时沉在水底,一段时间后饺子鼓起来,煮熟后漂浮在水面上。小明猜想,物体受到的浮力大小可能与它排开液体的体积有关,于是设计实验进行探究。他把适量砂子装入气球,并充入少量空气,制成一个“饺子”进行了如下实验。实验中充入“饺子”的空气质量忽略不计。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出“饺子”的重力G=______N。
(2)如图乙所示,将“饺子”浸入水中,“饺子”沉底,它受到的浮力F乙与其重力G的大小关系为F乙______G。
(3)用测力计把“饺子”竖直拉离水底,在水中静止,测力计的示数如图丙所示,它受到的浮力F丙=________N。
(4)向“饺子”中充入适量空气,体积变大,浸入水中,测力计的示数如图丁所示,此时它受到的浮力为F丁,则F丁与F丙的大小关系为F丁______F丙。
(5)向“饺子”中充入更多的空气,浸入水中,“饺子”排开水的体积更大,最终漂浮在水面上,如图戊所示。至此,小明验证了自己的猜想,即物体受到的浮力大小与它排开液体的体积有关,且排开液体的体积越大,浮力越________。
参考答案
1.A 2.C
3.解:(1)水的深度到达5 cm时,水对容器底部的压强:
p=ρ水gh1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=500 Pa。
(2)由图可知,水的深度到达12 cm时,物块所受的浮力F浮=8 N,
由F浮=ρ液gV排可知,物块浸在水中的体积:
V排===8×10-4 m3。
(3)由图可知,水的深度到达8 cm以后,物块所受的浮力不再发生变化,8 cm<10 cm,物块未浸没,说明水的深度为8 cm时,物块刚好处于漂浮状态,则G物=F浮=8 N,
物块的质量:m物===0.8 kg,
物块的体积:V物=1×10-3 m3,
物块的密度:ρ物===0.8×103 kg/m3。
4.解:(1)橡皮泥浸没在水中时所受的浮力:
F浮=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-6 m3=0.2 N。
(2)根据ρ=可得,橡皮泥的质量:
m1=ρV=1.5×103 kg/m3×20×10-6 m3=0.03 kg,
橡皮泥“船”装载物体的最大质量:
m2=25×10-3 kg=0.025 kg,
橡皮泥“船”装载最多物体时受到的总重力:
G=(m1+m