10.2阿基米德原理 练习-2024-2025学年人教版（2024）八年级下册物理

第2节　阿基米德原理（第1课时） 知识点1：是否存在浮力的判断 1.2021年12月9日，神舟十三号的航天员在空间站做了乒乓球在水中浮力消失的实验，如图所示。太空中失重状态下，下列说法正确的是 （　D　） A.水的密度减小到零 B.乒乓球没有排开水 C.乒乓球的质量为零 D.乒乓球排开的水重力为零 知识点2：浮力大小的比较 2.如图所示，两个相同的烧杯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，两球最后均沉至杯底。已知甲、乙两球排开液体受到的重力相等，则下列说法正确的是（　C　） A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大 C.甲、乙两球所受浮力大小相等 D.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强 3.国之重器——新光华号半潜船，为10万吨级半潜船，是国内最大、全球第二大半潜船，半潜船在如图所示空载、下沉、载货的三种状态下所受的浮力分别为F1、F2、F3，它们的大小关系是 （　C　） A.F1＞F2＞F3 B.F1＞F3＞F2 C.F2＞F3＞F1 D.F1＝F2＝F3 知识点3：浮力的计算 4.在河底有一凸出的岩石（如图所示），体积为3 m3，则它受到浮力是 （　B　） A.3×104 N B.0 N C.3×103 N D.无法判断 5.一个装满水的溢水杯放在电子秤上，溢水杯的溢水口下方放一烧杯。将一金属块从下表面接触液面开始，慢慢浸入溢水杯至恰好浸没时，手受到绳子的拉力　变小　（选填“变大”“变小”或“不变”），水对容器底部的压强　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”），电子秤示数的大小变化是　不变　。若金属块重54 N，溢出的水为20 N，则该金属块的密度为　2.7　g/cm3。 6.小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究“浮力大小与排开液体的重力关系”： （1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否指在　零刻度线　。 （2）实验操作步骤如图所示，其中错误的步骤是　c　（选填“a”“b”“c”“d”或“e”）。 （3）纠正操作错误之后，用上述实验步骤中所测得的物理量表示：石块受到的浮力为　G物－F　，石块排开液体的重力为　G总－G桶　；实验中　无需　（选填“必须”或“无需”）将石块浸没水中才能验证阿基米德原理。 （4）该实验操作还可以测量出石块的密度为　ρ＝　。（用符号ρ水表示） 解析：（1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否对准零刻度线，如有偏差，需要调零。 （2）由图可知，c图为溢水杯，其中水面没有达到溢水杯口，当物体排开水时，水不会马上溢到溢水杯中，测得排开水的重变小，故错误，改正的办法就是把溢水杯中的水添至溢水杯口。 （3）①由图可得，a图测得石块重力G物，d图测得小石块在水中时测力计的示数F， 由称重法可知，浮力：F浮＝G物－F； ②e图测得溢出的水和小桶的重力G总，由b测得空小桶的重力G桶， 二者的差就是排开液体的重力，G排＝G总－G桶， 如果实验中石块没有完全浸没水中，所受浮力减小，排开液体所受重力也减小，能够验证“阿基米德原理”，即物体受到的浮力等于排开液体的重力。 （4）根据重力公式求出石块质量m＝，物体排开液体体积等于物体的体积V物＝V排＝，根据密度公式求出石块密度：ρ＝。 7.某物理社团在“探究影响浮力大小”的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验： （1）物体的重力为　4　N。 （2）物体浸没在水中时受到的浮力为　1　N。 （3）通过比较图B、C、D所示实验，物理社团得出“浮力的大小与物体浸在液体中的深度有关”的结论，此结论是　错误　（选填“正确”或“错误”）的。 （4）根据已有条件，可计算出图E中弹簧测力计的示数为　3.2　N。（g取10 N/kg，ρ酒精＝0.8×103 kg/m3） 8.如图所示，水平地面上有一圆柱形容器，其底面积S为0.02 m2，一个体积V为10－3m3的正方体物块通过一根细线与容器底部相连，细线受到的拉力F拉为4 N，此时容器中水深h为40 cm（g取10 N/kg）。求： （1）此时物块所受的浮力F浮。 （2）物块的重力G。 （3）此时容器底部受到水的压力F压。 解：（1）物块排开水的体积：V排＝V＝1 根据p＝可知此时容器底受到水的压力：F压＝pS＝4 000 Pa×0.02 m2＝80 N。 第2节　阿基米德原理（第2课时） 知识点1：浮力大小的变化 1.欢欢观察到鱼缸的金鱼吐出的小气泡，在自深水处向上冒的过程中，下列对小气泡的描述正确的是（　B　） A.气泡体积不变，浮力变大 B.气泡体积变大，浮力变大 C.气泡体积变大，浮力变小 D.气泡体积变小，浮力不变 知识点2：探究阿基米德原理 2.如图甲，盛满水的溢水杯放在水平桌面上，空小桶位于溢水口下，测力计下的石块重6 N；将石块缓慢地浸没入水中，溢出的水流入小桶中，水不再溢出的情境如图乙所示，此时测力计示数为4 N。下列说法不正确的是 （　A　） A.浸没在水中的石块所受的浮力为4 N B.图乙中，溢水杯内的水重2 N C.石块的密度为3×103 kg/m3 D.甲、乙情境下的溢水杯对桌面的压强相等 第2题图 知识点3：阿基米德原理的应用 3.盛有水的相同柱形容器甲、乙置于水平地面。将柱体A、B竖直浸入水中，柱体静止时如图所示，此时测力计示数大于零。若放入前后容器对地面的压强变化量相等，则下列判断正确的是（　D　） 第3题图 A.柱体的质量mA＝mB B.柱体的体积VA＝VB C.柱体下表面受到液体压力FA＝FB D.柱体受到的浮力F浮A＝F浮B 4.如图所示，放在水平桌面上的溢水杯盛满水，用弹簧测力计挂一个实心铁块，示数为F1；将铁块缓慢浸没水中（未接触溢水杯），溢出的水流入小烧杯，弹簧测力计的示数为F2。下列判断正确的是 （　B　） 第4题图 A.铁块受到的浮力：F浮＝F2－F1 B.小烧杯中水的重力：G＝F1－F2 C.溢水杯对桌面的压力：F甲＞F乙 D.铁块受到的重力：G甲＞G乙 5.如图所示A、B两只柱状容器（SA＞SB），分别盛有密度为ρ甲和ρ乙的两种不同液体，现将同一小球分别浸入两种液体中如图所示的位置时，液体对两容器底部的压力相等。则液体密度ρ甲　小于　ρ乙，小球受到的浮力F甲　小于　F乙，将小球从容器中取出，液体对两容器底部的压力F甲　大于　F乙。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 6.如图所示，Q为一铜制零件，其上部为边长L＝0.4 m的立方体，下部为边长l＝0.1 m的立方体，Q的下表面与容器底面完全粘合，且水面正好与Q的上表面相平，则零件受到的浮力为（g取10 N/kg） （　C　） A.0 N B.200 N C.600 N D.800 N 第6题图 解析：因为下部立方体的下表面与容器底面完全 故选C。 7.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。 第7题图 （1）如图所示，合理的实验顺序是　丁、乙、甲、丙　。 （2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为　2　N，所测出排出液体的重力为　2　N。 （3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于它　排开液体的重力　。 （4）根据实验数据，还可得出石块的体积为　2×10－4　m3。 （5）小明将装满水的溢水杯放到电子秤上，再用细线挂着铝块，将其缓慢浸入溢水杯中的水中（如图戊），在铝块浸入水的过程中（始终不碰到杯底），溢水杯底所受水的压力　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”），电子秤的读数　不变　（选填“变大”或“变小”或“不变”）。 解析：（1）为了使小桶在 理可知铝块受到的浮力等于排开的水重，铝块对水的压力大小与浮力相等，所以溢水杯对电子秤的压力不变，即电子秤示数不变。 8.如图1所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降（其底面积始终与水面平行），使其逐渐浸没入水中某一深度处，图2是整个过程弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像（容器厚度不计，g＝10 N/kg）。求： （1）圆柱体浸没时受到的浮力。 （2）圆柱体的密度。 （3）不考虑水面上升，圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强是多少？若盛水容器的底面积为100 cm2，当圆柱体完全浸没时与圆柱体未浸入水前相比较，水对容器底产生的压强增加了多少？容器对水平支持面的压强增加了多少？ 解：（1）如图所示 由图像可知：当h＝0时，弹簧测力计示数为12 N，此时圆 第2节　阿基米德原理　（第1课时） 基础巩固·达标练 1.D　2. C　3.C　4. B　5.变小　不变　不变　2.7 能力提升·培优练 6.（1）零刻度线　（2）c　（3）G物－F　G总－G桶　无需 （4）ρ＝ 解析：（1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否对准零刻度线，如有偏差，需要调零。 （2）由图可知，c图为溢水杯，其中水面没有达到溢水杯口，当物体排开水时，水不会马上溢到溢水杯中，测得排开水的重变小，故错误，改正的办法就是把溢水杯中的水添至溢水杯口。 （3）①由图可得，a图测得石块重力G物，d图测得小石块在水中时测力计的示数F， 由称重法可知，浮力：F浮＝G物－F； ②e图测得溢出的水和小桶的重力G总，由b测得空小桶的重力G桶， 二者的差就是排开液体的重力，G排＝G总－G桶， 如果实验中石块没有完全浸没水中，所受浮力减小，排开液体所受重力也减小，能够验证“阿基米德原理”，即物体受到的浮力等于排开液体的重力。 （4）根据重力公式求出石块质量m＝，物体排开液体体积等于物体的体积V物＝V排＝＝，根据密度公式求出石块密度：ρ＝。 7.（1）4　（2）1　（3）错误　（4）3.2 解析：（1）图A中，物体在空气中时弹簧测力计的示数为4 N，则此时物体所受重力为4 N。 （2）由图A、D知，物体在空气中时弹簧测力计的示数为4 N，全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3 N，根据称重法可知，物体浸没在水中时受到的浮力为F浮力＝G－F＝4 N－3 N＝1 N。 （3）由图B、C、D知，物体没有浸没时，深度变化的同时，排开液体的体积也在变化，浮力发生变化；实验过程不完整，还应该将物体完全浸没后，再探究浮力与深度是否有关；由此可知物理社团得出的结论是错误的。 （4）由（2）知，物体浸没在水中时其受到的浮力为1 N，由F浮＝ρ液gV排可得，物体浸没时排开水的体积为V排＝＝＝1×10－4 m3，由于其浸没在水中，则此时其排开水的体积等于其自身体积，即V物＝V排＝1×10－4 m3，由图E知，其浸没在酒精中，则其排开酒精的体积等于其自身体积，由F浮＝ρ液gV排可得，物体在酒精中受到的浮力为F浮酒精＝ρ酒精gV排'＝0.8×103 kg/m3×10 N/kg×1×10－4 m3＝0.8 N，由称重法可得，图E中弹簧测力计的示数为F5＝G－F浮酒精＝4 N－0.8 N＝3.2 N。 8.解：（1）物块排开水的体积：V排＝V＝10－3 m3， 物块受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10－3 m3＝10 N。 （2）分析可知，物块受到三个力的作用：竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力， 则物体的重力为G＝F浮－F拉＝10 N－4 N＝6 N。 （3）水对容器底的压强为p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m＝4 000 Pa； 根据p＝可知此时容器底受到水的压力：F压＝pS＝4 000 Pa×0.02 m2＝80 N。 第2节　阿基米德原理　（第2课时） 基础巩固·达标练 1.B　2.A　3.D　4.B　 5.小于　小于　大于 能力提升·培优练 6.C　解析：因为下部立方体的下表面与容器底面完全粘合，所以水没有产生向上的压力； 上部立方体的下表面积的一部分（与水接触）受到向上的压力，所以S＝L2－l2＝（0.4 m）2－（0.1 m）2＝0.15 m2，上部立方体的下表面受到的压强： p＝ρgh＝ρgL＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m＝4 000 Pa， 水面正好与Q的上表面相平，则零件上表面没有受到水向下的压力，由浮力产生的原因可知该零件受到的浮力为F浮＝F向上＝pS＝4 000 Pa×0.15 m2＝600 N。 故选C。 7. （1）丁、乙、甲、丙　（2）2　2　（3）排开液体的重力 （4）2×10－4　（5）不变　不变 解析：（1）为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力，应先测量空桶的重，然后再测出石块的重力，并直接浸入水中观察测力计的示数，最后测排出的水和小桶的总重，求排出的水的重力。因此，最合理的顺序应为丁、乙、甲、丙。 （2）乙中测力计分度值为0.2 N，分度值为3.4 N，由甲、乙根据称重法，石块浸没在水中受到的浮力大小为F浮＝G－F＝3.4 N－2.4 N＝2.0 N。 石块排开的水所受的重力等于G丙－G丁，可由丙、丁两个步骤测出。 （3）因G丙－G丁＝3.2 N－1.2 N＝2.0 N，F浮＝2.0 N； 由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力。 （4）根据阿基米德原理，物体的体积： V＝V排＝＝＝2×10－4 m3。 （5）铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比，溢水杯中水的深度不变，根据公式p＝ρgh可知，水对溢水杯底的压强不变，根据公式F＝pS可知，水对溢水杯底的压力不变；由于溢水杯中装满水，铝块浸没在水中静止时，根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重，铝块对水的压力大小与浮力相等，所以溢水杯对电子秤的压力不变，即电子秤示数不变。 8.解：（1）如图所示 由图像可知：当h＝0时，弹簧测力计示数为12 N，此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知：G＝F拉＝12 N；图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况，此时圆柱体受到的拉力：F＝4 N，则圆柱体浸没时受到的浮力：F浮＝G－F＝12 N－4 N＝8 N。 （2）圆柱体完全浸入水中时，根据F浮＝ρ水gV排得： V物＝V排＝＝＝0.8×10－3 m3， 物体的质量：m＝＝＝1.2 kg， 则圆柱体密度：ρ物＝＝＝1.5×103 kg/m3。 （3）由图像可知，不考虑水面上升，从接触水面到圆柱体在刚浸没时，物体下降的高度7 cm－3 cm＝4 cm，则下表面所处的深度为h＝4 cm＝0.04 m，因此刚浸没时下表面受到的液体压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m＝400 Pa；圆柱体完全浸没时排开水的体积：V排＝8×10－4 m3，水面升高的深度：Δh＝＝＝0.08 m； 水对容器底压强的增加量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.08 m＝800 Pa； 容器对水平支持面压力的增加量：ΔF＝F浮＝8 N； 柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知：G＝F拉＝12 N；图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况，此时圆柱体受到的拉力：F＝4 N，则圆柱体浸没时受到的浮力：F浮＝G－F＝12 N－4 N＝8 N。 学科网（北京）股份有限公司 $$