8.2　阿基米德原理- 2023-2024学年物理鲁科版（五四学制）八年级下册

第二节　阿基米德原理 探究浮力的大小与哪些因素有关 1.在如图所示的“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,可以探究物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关的是( ) A.甲和丙 B.甲和乙 C.乙和丁 D.丙和丁 A 2.如图所示是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计的示数。 0.4 (1)图乙中物体A所受浮力的大小为　 　N。  (2)分析图甲、丙、丁可以得到的结论是物体所受浮力的大小与 　 　无关。  (3)如果在实验中不小心使物体A碰到容器底,且与容器底有力的作 用,则测出的浮力将偏　 　。  物体浸没的深度 大 阿基米德原理及其应用 3.(2023松江区模拟)浸没在水中质量相等的实心铝球和铜球(已知 ρ铝<ρ铜),它们所受浮力的大小关系为( ) A.铜球大 B.铝球大 C.大小相等 D.无法确定 B 4.“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,其最大下潜深度为 10 907 m,刷新了我国潜水器最大深潜纪录。假设海水密度保持不 变,“海斗一号”没入水中后,在继续下潜的过程中受到海水的( ) A.压强不变,浮力增大 B.压强增大,浮力不变 C.压强和浮力都增大 D.压强和浮力都不变 B 5.两个相同的容器中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,静止后的情况如图所示,甲、乙两球排开液体的重力相等,则下列说法正确的是( ) A.甲球所受浮力更大 B.乙球所受浮力更大 C.甲、乙两球所受浮力大小相等 D.不知道液体密度,所以无法比较两球所受浮力大小 C 浮力大小的计算 6.在装满水的容器中,放入一质量为30 g的实心物块,从容器中溢出20 g水,则该物块在水中受到的浮力为(g取10 N/kg)( ) A.0.1 N B.0.2 N C.0.3 N D.0.5 N 7.(2023普陀区模拟)将重为14.7 N、体积为1×10-3 m3的物体挂在弹簧测力计下方,并缓慢浸入水中直至浸没(不触底),此时物体所受浮力大小为 　 　N,弹簧测力计的示数为　 　N;若增加物体在水中的深度,则物体上、下表面受到的液体压力差　 　(选填“变小”“不变”或“变大”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)  B 10 4.7 不变 C 8.为了验证学过的浮力知识,小清把一个空矿泉水瓶从水面缓慢压入水中,发现越向下压越费力,如图所示。这个过程可以验证物体受到浮力的大小与( ) A.液体密度的关系 B.物体体积的关系 C.排开液体体积的关系 D.物体形状的关系 9.如图所示,草莓、苹果、西瓜都漂浮在水面上,关于三者所受浮力的大小,下列说法正确的是( ) A.草莓受到的浮力最大 B.苹果受到的浮力最大 C.西瓜受到的浮力最大 D.三者受到的浮力相同 C 10.运用如图所示器材进行“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验。下列说法正确的是( ) A.甲、乙两步实验说明浮力大小与物体浸入液体的深度有关 B.图乙中,物体受到的浮力为 1.5 N C.图乙中,物体受到的重力与浮力互相平衡 D.图乙中,物体受到的浮力等于图丙中液体的重力 D 11.小雷的爸爸买回一只人参后,把它泡在密度为0.9×103 kg/m3的白酒中,人参在酒瓶中排开了9 g的白酒,若把这只人参浸没在装满水的杯中,不考虑人参与酒、水之间的渗透,(ρ水=1.0×103 kg/m3)则溢出水的质量为( ) A.8 g B.12.5 g C.10 g D.6.4 g C 12.甲、乙两物体的质量之比是3∶4,密度之比是1∶3,若把它们浸没在同种液体中,受到的浮力之比是( ) A.9∶4 B.16∶9 C.4∶3 D.3∶4 A 13.在弹簧测力计下挂一圆柱体,从烧杯上方缓慢下降,浸没在水中后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图象。(ρ水= 1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)下列关于图象的分析不正确的是( ) A.圆柱体受到的重力是12 N B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是8 N C.圆柱体的体积是8×10-5 m3 D.圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3 C 14.弹簧测力计挂着重5 N的金属球,浸没在水中时,排开了 4 N 的水,则金属球受到了　 　N的浮力,此时弹簧测力计示数为　 　N,小球的体积为　 　m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)  4 1 4×10-4 9 0.75×103　 16.小阳做了一个实验,如图1所示,他将饮料罐按入装满水的烧杯中 时,溢出的水越多,手感受到的浮力越大。“浮力的大小与排开液体的重力之间有什么关系?”为解决这个疑问,小阳设计了如下实验: 图1 图2 图3 (1)实验前,应在　 　(选填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计进行校零。  竖直 (2)根据实验步骤图2甲和　　可知,物体受到的浮力F浮=　 。  (3)若　 　(填字母)成立,对比(2)中浮力大小可得,浮力的大小与排开液体所受重力的关系。  A.G排=F3-F4 B.G排=F4-F2 C.G排=F1-F4 丁 F1-F3　 B (4)小芯同学对小阳的设计方案提出了改进,如图3所示,利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)。向下调节水平横杆,从重物下表面与水面接触开始,到浸没于盛满水的溢水杯中的过程中,观察到A的示数逐渐　 　(选填“变大”“不变”或“变小”),说明　 _ 　。  (5)比较两种实验方案,改进后的优点是　 _ 　(写出一条即可)。  变小 液体密度一定时,物体排开液 体的体积越大,受到的浮力越大 能同步观察弹簧测力计A、B 示数的变化(或弹簧测力计固定,示数更稳定) 17.一石块在空气中称时,它受到的重力是10 N,把它浸没在水中称时,弹簧测力计的示数是 6 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)则: (1)石块受到的浮力是多少? 解析:(1)石块受到的浮力 F浮=G-F′=10 N-6 N=4 N。 答案:(1)40 N　 (2)这个石块的体积是多少? 答案:(2)4×10-4 m3　 (3)这个石块的密度是多少? 答案:(3)2.5×103 kg/m3 18.小明用如图甲所示的装置探究浮力的大小,步骤B至E用水进行实验,步骤F用盐水。 甲 乙 (1)他用细绳绑住圆柱体后悬挂于弹簧测力计挂钩上,手向上托物体时,弹簧测力计示数减小,将物体浸入水中时弹簧测力计示数也减小,说明水对物体产生了一个类似于手向上托物体的力,这种物理研究方法叫 　 　。  A.控制变量法 B.类比法 C.建立模型法 D.等效法 B (2)分析步骤B、C、D,说明浮力的大小与　 　有关。分析步骤D、F,说明浮力的大小与液体的　 　有关。  (3)由步骤B和　 　可测出圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮,由步骤　 　和E可测出圆柱体排开水的重力G排,比较F浮与G排得出两者的关系为　 　。  (4)将另一底面积为25 cm2的圆柱体竖直缓慢地浸入盐水中,得到弹簧测力计示数F随圆柱体底面在液体中的深度h的变化关系如图乙所示。分析图象可知,盐水密度为　 kg/m3。(g取 10 N/kg)  排开液体的体积 密度 D A F浮=G排 1.2×103　 19.(2023天津节选)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: 【理论探究】 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(可在图中标出)。 答案:设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为ρ,长方体上、下表面所处的深度及受力情况如图所示。 根据液体压强公式p=ρgh可知液体对长方体下表面的压强大于上表面的压强, 根据F=pS可知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,即F浮=F2-F1=ρgh2S-ρgh1S=ρg(h2-h1)S=ρghS= ρgV排=m排g=G排。 15.弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5 N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为 3 N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是　 　N,该物体的密度为　 　kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)  解析:(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮= ρ液gV排可得, 石块的体积V=V排===4×10-4 m3。 解析:(3)由G=mg可得,石块的质量 m===1 kg, 石块的密度 ρ===2.5×103 kg/m3。 【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完全浸没(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=　 　。  $$