内容正文:
第十章 浮力
第1课时 浮力 阿基米德原理
1.(2023·济南三模)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,则在水中受到浮力最小的是( )
A.甲球 B.乙球 C.丙球 D.丁球
2.(2023·济南)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较( )
A.石头受到的浮力更大些
B.西红柿受到的浮力更大些
C.石头和西红柿受到的浮力一样大
D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小
3.(2023·枣庄二模)一个竖直悬挂在水中的圆柱体,上表面受到的水的压力为5 N,下表面受到水的压力为13 N,这个圆柱体受到的水的浮力为( )
A.18 N B.5 N C.13 N D.8 N
4.(2023·上海)体积为1×10-3m3的物体浸没在水中时,浮力的方向是______的,物体受到的浮力大小为________N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
5.(2023·湖南郴州)重为5 N的实心物体挂在弹簧测力计下,物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3 N,此时物体受到的浮力为______N,物体的密度是________kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
6.(2023·四川乐山)如图是某实验小组的同学探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤。
(1)从图中可知物块的重力为________N。
(2)比较D和E,可以得出:浮力大小与______________有关。
(3)比较________和________,可以得出:当物块浸没后,浮力大小与所处深度无关。
(4)本实验采用的物理方法是__________(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(5)该小组的同学根据阿基米德原理计算出上述实验中所用物块的密度:
①物块浸没于水中所受浮力为________N;
②物块密度为________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
7.(2023·济宁二模)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐水等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法错误的是( )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向上
B.石块浸没在水中时,排开水的体积为1.2×10-4m3
C.石块的密度为2×103 kg/m3
D.丙图中食盐水的密度为1.2×103 kg/m3
8.(2023·天津)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究。请你完成下列任务:
【实验探究】
通过图1所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论:________________________________________________________,
这就是阿基米德原理。
【理论探究】
图2
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如图2所示;
第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理。
请你写出推导过程。提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在图2中标出)。
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出。金属圆柱体静止时所受浮力F浮=________。
9.(2023·济宁)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验时,将一底面积为4 cm2的圆柱体浸入水中,改变其浸入水中的体积,观察弹簧测力计示数的变化,如图所示。图甲中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为1.1 N;图乙中,圆柱体有体积浸入水中,弹簧测力计的示数为0.9 N。取 g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求:
(1)圆柱体全部浸入水中时受到的浮力;
(2)图乙中,圆柱体底部受到水的压强。
参考答案
1.D 2.A 3.D
4.竖直向上 10 5.2 2.5×103
6.(1)4.8 (2)液体的密度 (3)C D (4)控制变量法 (5)①0.6 ②8×103
7.B
8.[实验探究]
物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力(F浮=G排)
[理论探究]
设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为ρ液,长方体上、下表面所处的深度及受力情况,如图所示:
由于同种液体中,深度越深,液体的压强越大,长方体的上、下面表面积相同,由F=pS可得,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力,两者之差即为浮力,F浮=F2-F1=ρ液gh2S-ρ液gh1S=ρ液g(h2-h1)S=ρ液ghS=ρ液gV排=G排。
[原理应用]
mg
9.解:(1)图