内容正文:
10.2阿基米德原理 分层练习-2025-2026学年人教版物理八年级下册
一、单选题
1.一个物体所受的重力为0.5N,将它轻轻放入装满水的容器中时,从容器里溢出的水的重力为0.3N,则该物体所受的浮力是( )
A.0.7N B.0.5N C.0.3N D.0.2N
2.关于如图所示的各种情景,下列说法正确的是( )
A.甲图:两手指感觉不同,说明压强与压力大小有关
B.乙图:高度不同、质量相同的两个均匀材质的圆柱体对水平桌面的压强相等
C.丙图:当阀门打开时,三支竖管中水柱的高度不同,是因为三只竖管底部水的流速不同,压强不同
D.丁图:金鱼吐出的气泡在水中上升的过程中,气泡受到水的浮力逐渐变小
3.弹簧测力计下悬挂一重为5N的物体,把物体浸没在水中时测力计的示数如图所示,则物体在水中所受的浮力是( )
A.0N B.5N C.2.6N D.2.4N
4.如图所示,一个重50N的物体,在盛水的容器中静止,弹簧测力计的示数为30N.关于物体的下列说法中,不正确的是在( )
A.物体的密度可能是2.5g/cm3
B.物体可能受到四个力的作用
C.物体对容器底部的压力可能是20N
D.物体受到的浮力可能是20N
5.在综合实践活动中,小明制作了一只长15cm、宽6cm的小纸船,如图甲所示,图乙是小纸船的主视图,如图现让纸船漂浮在水面上,向船内轻轻放入目前我们常用的一元硬币(质量约为5g),估测纸船最多能承载的硬币数目最接近于( )
A.30枚 B.60枚 C.100枚 D.200枚
6.甲、乙两个实心金属球,它们的质量相同,其密度分别是5×103kg/m3和10×103kg/m3.甲球挂在甲弹簧秤下,乙球挂在乙弹簧秤下,并且让两金属球都全部没入水中,这时( )
A.甲乙两球所受浮力之比是2:1
B.甲乙两球所受浮力之比是1:2
C.甲乙两弹簧秤示数之比是3:9
D.甲乙两弹簧秤示数之比是11:12
7.将金属块浸没在某液体中,如图甲所示。将金属块缓缓竖直提起过程中,拉力F随提起高度h的关系图像如图乙。不考虑液面变化,则( )
A.金属块的质量是20g
B.金属块的高度是4cm
C.金属块的密度为2.67×103kg/m3
D.浸没时,金属块受到的浮力为0.15N
8.如图所示,用手将一个开口向上的空易拉罐逐渐浸入水中(未浸没),此过程中易拉罐所受到的重力和浮力的变化情况( )
A.重力、浮力均不变 B.重力、浮力均变大
C.重力不变、浮力变小 D.重力不变、浮力变大
二、多选题
9.如图,甲、乙体积均为8×10-5m3的两个小球.甲漂浮有一半体积露出水面,乙悬浮在水中,则以不正确的是:( )
A.乙所受的浮力为8N B.甲所受的重力为0.4N
C.甲乙浮力之比为1:2 D.甲乙重力之比为2:1
10.如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱体金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的关系如图乙所示。忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为26N
B.金属块的密度为2.3×103kg/m3
C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26 N
D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为2×103 Pa
11.水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个长方体A、B、C分别放入容器的液体中时,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平。已知三个长方体的质量和体积都相同,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力 F浮A=F浮B=F浮C
B.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙
C.容器对桌面的压力F甲>F乙> F丙
D.物体下表面受到液体的压力FA>FB=FC
12. 水平桌面上有一盛水的圆柱形容器,用细线将两个材质不同、体积相同的实心球A、B系在一起悬浮于水中,状态如图甲所示:剪断细线后A、B最终状态如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A.A的密度小于B
B.剪断细线后A所受浮力变大
C.剪断细线后B所受浮力变小
D.剪断细线后容器对桌面的压强不变
13.如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力为5N,下表面受到液体的压力为。下列说法正确的是( )
A.正方体受到的浮力为8N
B.液体的密度为
C.正方体上表面到液面的距离
D.液体对物体下表面的压强为
14.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10cm、横截面积50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4N,如图甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1N的拉力时伸长1cm,g取10N/kg。若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400cm3时,弹簧秤示数恰好为零。此过程中水面升高的高度△h与所加水的体积V的关系如图乙所示。根据以上信息,能得出的正确结论是( )
A.塑料块的密度为0.4×103kg/m3
B.弹簧秤的示数为1N时,水面升高9cm
C.容器的横截面积为225cm2
D.加水700cm3时,塑料块受到的浮力为2N
15.甲、乙两个完全相同的容器放在水平桌面上,容器中装有质量相等的不同液体。现把质量相等的A、B两球放入甲容器中,待静止后A漂浮、B沉底,如图所示;用细线把A、B两球连在一起放入乙容器中,静止后的状态如图所示,两容器中液面恰好相平。下列说法中正确的是( )
A.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
B.A球在甲容器中所受浮力小于在乙容器中所受浮力
C.甲容器底受到液体的压强大于乙容器底受到液体的压强
D.甲容器对桌面的压强等于乙容器对桌面的压强
三、填空题
16.将重7.9N的实心铁球A与重8.9N的实心铜球B轻轻投入足够多的水中静止时,A球受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)B球受到的浮力;当把它们轻轻投入足够多的水银中静止时,A球受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)B球受到的浮力(ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ铜=8.9×103kg/m3,ρ水银=13.6×103kg/m3)。
17.弹簧测力计通过细线吊着一个合金块,静止时弹簧测力计的示数如图甲所示,将合金块浸没在水中如图乙所示,则合金块的重力是 N,浸没在水中时受到浮力是 N。若剪断细线,合金块下沉,最终沉底时,合金块对容器底的压力是 N。
18.如图,贤贤同学将一块金属块放在电子台秤上,台秤示数如图甲,再将盛水的一次性杯子放在电子台秤上,台秤示数如图乙,紧接着他用细线(体积忽略不计)绑住金属块,然后用手提着金属块放入一次性水杯中,让金属块完全浸没但不触底,台秤示数如图丙(g取),整个过程水始终未溢出,金属块完全浸没时受到的浮力为 N;金属块的密度为 。查密度表便可知是什么金属,该方法在生活中俗称“吊水法”,老百姓可用它简单、快捷、准确的鉴别贵重的实心的黄金、玉石、银等首饰的真假。
19.当一个铝块有一半体积浸入水中时,排开水的质量为 ,则此铝块受到的浮力为 ;当它全部浸没水中时,受到的浮力为 。
20.一个正方体铁块重45N,浸没在水下某深度时,弹簧测力计示数30N,下底面受到20N压力,则此时铁块上底面受到压力是 N;当物块浸入水中时,测力计示数是 N。
21.重为8牛的实心金属球挂在弹簧测力计下,把它全部浸入装水的容器中(不触底),弹簧测力计示数变化了 6牛,此时金属球受到的浮力大小为 牛,金属球所受的浮力与拉力的合力大小为 牛,方向 。
22.2019年12月17日,首艘国产航母“山东”号在海南省三亚军港正式交付。国产航母满载时排水量为67000t,吃水深度10.5m,可搭载航载机36架。它满载时受到海水的浮力是 ,当舰载机离开航母执行任务后,舰身会 (选填“上浮一些”、“不变”)。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×10kg/m3)
23.在天宫课堂中,航天员王亚平将一只冰墩墩抛出,冰墩墩沿着抛出的方向近似做匀速直线运动;王亚平又将一只乒乓球放入水中,乒乓球会停留在水里的任意位置。以上现象说明 (选填“牛顿第一定律”或“阿基米德原理”)在空间站不适用。
四、计算题
24.体积为米3的合金块浸没在水中,求合金块所受浮力的大小。
25.如图所示,用细绳将质量为200g的木块系住,使木块浸没在水中,当木块静止时细绳对木块的拉力为1N,容器底部水的深度为20cm,已知容器底面积为40cm2,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)水对容器底部的压力和压强。
五、作图题
26.如图所示,利用弹簧测力计将处于容器底部重为G的物块缓慢上提。在物块从开始上提到离开水面的过程中请在F-h图中画出弹簧测力计的示数F与物块底部离容器底部的高h的关系。(物体离开液面时物体上没有附着水)
六、实验探究题
27.某组同学利用如图器材和步骤验证“阿基米德原理”。
(1)如图是验证阿基米德原理的一个实验过程图,通过图中 两个步骤测出了石块的浮力;
(2)C、D两步骤可以算出小桶中水的重力,这个重力跟 相等:
(3)为了减小实验误差,实验步骤的合理顺序应该是 ;
(4)以下实验过程中的操作,会影响验证结果的是 。
a.图B中溢水杯内未盛满水
b.图D中小桶内有少量水
c.图B中石块未浸没在水中
七、综合题
28.如图所示是某科创小组设计的水库自动泄洪控制装置模型。装置顶部开有小孔,A为压力传感器,圆柱体B为能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动的圆柱体。已知光滑细杆的长度为80cm,圆柱体B的底面积SB=50cm2,高hB=30cm。当模型内水深h=18cm时,圆柱体B与模型底面刚好接触且无压力。(圆柱体B的密度小于水且不吸水,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)当模型内水深上升至h=18cm的过程中,圆柱体B的浮力逐渐增大,说明浮力的大小与 有关,圆柱体B的密度为 kg/m3;
(2)水面上涨到设计的警戒水位时,圆柱体B对压力传感器的压力为3N,触发报警装置,此时模型内的水深为 cm。
答案解析部分
1.【答案】C
2.【答案】C
3.【答案】C
4.【答案】C
【解析】【解答】解:物体没有与容器底部接触时,F浮=G﹣F=50N﹣30N=20N,可能为20N,故D正确.
物体没有与容器底部接触时,受到拉力、水的浮力和重力,若物体与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力,故B正确.
物体没有与容器底部接触时,由F浮=ρgV排得:
V=V排===0.002m3,
金属球的质量m===5kg,
金属球的密度 ρ===2.5×103kg/m3,故A正确.
若物体与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力.则G=N+F浮+F,由于N+F浮=G﹣F=50N﹣30N=20N,则金属球对底部的压力一定不是20N,故C错误.
故选C.
【分析】在盛水的容器中静止,若物体没有与容器底部接触时,受到重力、浮力和拉力.
浮力等于物体在空气中的重力减去在水中的重力,此时物体受到拉力、水的浮力和重力,根据公式F浮=ρgV排可求物体的体积,再根据公式ρ=求出物体的密度;
若物体与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力.
5.【答案】C
【解析】【解答】ABCD、小纸船的长15cm、宽6cm,由题意和甲图可知,纸船浸入水中的最大深度在5cm左右, 则纸船排开水的最大体积
V排=15cm×6cm×5cm=450cm3=4.5×10-4m3; 由阿基米德原理得,纸船受到的最大浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×4.5×10-4m3×10N/kg=4.5N; 目前常用的一元硬币重力约为:G=mg=5×10-3kg×10N/kg=0.05N, 则纸船最多能承载硬币数目约为
,故100枚是最接近答案的选项。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选:B。
【分析】根据小纸船的长度和宽度估测成小纸船的高度,从而求出其体积;根据阿基米德原理求出最大的浮力;物体漂浮时,浮力等于重力,从而求出硬币的总重力,得出硬币的个数。
6.【答案】A
7.【答案】D
【解析】【解答】A.由图,最终物体被提出液体,拉力等于重力为0.4N,质量为
A不符合题意;
B.由图可知,金属块高度为h=4cm-2cm=2cm
B不符合题意;
C.因为不知道液体密度,无法求出金属块体积,故无法计算金属块密度,C不符合题意;
D.浸没时,金属块受到的浮力为F浮=0.4N-0.25N=0.15N,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】求解浮力的大小,可以利用称重法求解,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
8.【答案】D
【解析】【解答】重力始终不变,根据阿基米德原理,空易拉罐逐渐浸入水中排开水的体积越大,浮力越大,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D
【分析】物体的重力和质量有关,和浸入液体的神度无关;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。
9.【答案】A,B,C
【解析】【解答】A、根据浮力的公式F浮=ρ液gV排,可知,乙受到的浮力F浮=103kg/m3×10N/kg× 8×10-5m3 =0.8N,A正确
B、甲受到的浮力F浮=103kg/m3×10N/kg× 4×10-5m3 =0.4N,B错误
C、甲乙浮力之比为1:2,C错误
D、甲乙受力平衡,所以重力等于浮力,即 甲乙重力之比为2:1 ,D正确
综上选AD
【分析】根据浮力的计算判识选项
浮力:浮力产生的原因为上下表面存在压强差,根据阿基米德原理可知浮力的大小等于排开水的重力,浮力的公式F浮=ρ液gV排,据题可知, 乙排开水的体积均为8×10-5m3的两个小球 , 甲 排开水的体积4×10-5m3,据此计算浮力,判识选项。
10.【答案】B,D
11.【答案】A,D
【解析】【解答】A.由题知,三个长方体的质量和体积都相同,在甲液体中悬浮,在乙、丙液体中漂浮,所受到的浮力相等,都等干物体重,A符合题意;
B.因为ρ甲<ρ乙<ρ丙
根据p=ρgh,三容器液面等高.p甲<p乙<p丙
B不符合题意;
C.因为F浮=ρ液V排g,排甲>V排乙>V排
所以ρ甲<ρ乙<ρ丙
甲、乙、丙三个容器完全相同,液面相平三个长方体的质量和体积都相同,液体的重力G甲<G乙<G丙
容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙
C不符合题意;
D.根据F浮=F下-F上,浮A=F下A-F上A,F浮B=F下B-F上B,F浮c=F下C-F上C
由于F上A>0,F上B=0,F上C=0,物体下表面受到液体的压力FA>FB=Fc,D符合题意。
故答案为:AD。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大;当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力。
12.【答案】A,D
【解析】【解答】A.剪断细线后A球漂浮,B球沉底,利用浮沉条件可知,A球的密度小于水的密度,B球的密度大于水的密度,所以A的密度小于B的密度,故A正确;
B.剪断细线后,小球A排开液体的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,所受浮力变小,故B错误;
C.剪断细线后,小球B排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可得,所受浮力不变,故C错误;
D.容器对水平面的压力等于总重力,即F压=G液+G容+GA+GB,
容器和液体质量均相等,A、B两球的质量不变,所以,剪断绳子后容器对桌面的压力不变,受力面积不变,根据可知,两容器对水平面的压强不变,故D正确。
故答案为:AD。
【分析】根据物体的浮沉条件判断出AB密度的关系;根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可判断两个球所受浮力的变化;容器对水平面的压力等于总重力,根据可分析比较。
13.【答案】A,B,D
14.【答案】B,D
【解析】【解答】A.当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4N,则塑料块的质量为
塑料块的体积为
塑料块的密度为
A不符合题意;
B.弹簧秤的示数为1N时,说明浮力为3N,此时物体排开水的体积为
此时物体浸入水的深度为
且弹簧测力计减小了3N,那么弹簧测力计的长度回缩了3cm,水面升高
B符合题意;
C.当所加水的体积至1400cm3时,弹簧秤示数恰好为零,说明此时的浮力为4N,则此时排开液体的体积为
总体积为
则容器的底面积为
C不符合题意;
D.加水700cm3时,水面升高了6cm,则物体排开水的体积为
故此时物体的浮力为
D符合题意。
故答案为:BD。
【分析】若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400立方厘米时,弹簧秤示数恰为零。此时塑料块受的重力等于浮力;塑料块的重力G=4N,求出其体积,根据公式ρ= 计算出其密度。
根据图像中的水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系,计算出容器的横截面积。
根据公式F浮=ρ水gV排求出排开水的体积,再根据体积计算公式求出水面升高的高度。
15.【答案】A,B,D
【解析】【解答】A.由图可知,AB两球排开液体的总体积
所以
已知甲、乙两个完全相同的容器,两容器液面相平,则
所以 ,即甲容器中液体的体积较大,已知容器中的液体质量相等,根据 可知, ,A符合题意;
B.由图可知,A在甲液体中漂浮,处于平衡状态
A和B在乙液体中一起悬浮,则 A球的受力情况是
综上可知
B符合题意;
C.已知两容器中液面相平,即深度相同,因为 ,根据液体压强公式 知 ,C不符合题意;
D.容器对水平面的压力等于容器的总重力,即
由于容器和液体质量均相等,A、B两球的质量不变,所以F甲= F乙,即两容器对水平面的压力相等,由于甲、乙两个完全相同的容器,则水F平面的受力面积相等,根据 可知 ,即两容器对水平面的压强相等,D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】根据液面相平判断液体体积,利用质量和体积的关系判断密度大小;液体密度越大,排开液体的体积越大,受到的浮力越大;液体压强和液体的密度、深度有关;根据总压力和受力面积的比值计算压强。
16.【答案】等于;小于
【解析】【解答】据 知,铁球A与铜球B的体积相同,两球投入水中都下沉,即排开水的体积相等,据阿基米德原理得,两球在水中受到的浮力相等。两球投入水银中都处于漂浮状态,即所受的浮力等于重力,而铁球的重力小于铜球的重力,所以A球受到的浮力小于B球受到的浮力。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
17.【答案】4;1.2;2.8
【解析】【解答】测力计拉住物体在空气中,指针位置在4处,拉力为4N,根据二力平衡,物体重力为4N,物体浸没在水中时,测力计示数为2.8N,此时受到的浮力F浮=G-F拉=4N-2.8N=1.2N,当合金块沉底时,浮力不变,对容器底的压力F压=4N-1.2N=2.8N。
【分析】根据测力计对物体的拉力,测量物体的重力大小;根据F浮=G-F拉,计算浮力;撤去拉力后,物体沉底,对容器底的压力等于拉力。
18.【答案】0.08;
19.【答案】;
【解析】【解答】铝块受到的浮力
当它全部浸没水中时,排开水的质量为 ,受到的浮力
【分析】两次都根据阿基米德原理求浮力。
20.【答案】5;40
21.【答案】6;8;竖直向上
【解析】【解答】把金属球全部浸入装水的容器中(不触底),金属球受到的浮力大小等于弹簧测力计示数的变化(减小)值,此时金属球受到的浮力大小为6牛,金属球在弹簧测力计的拉力、水对金属球的浮力和金属球所受的重力共同作用下处于平衡状态,三个力为平衡力,拉力和浮力方向竖直向上,重力方向竖直向下,金属球所受的浮力与拉力的合力大小为8牛,方向竖直向上。
【分析】称重法测浮力,平衡状态,平衡力,受力分析。
22.【答案】6.7×108;上浮一些
【解析】【解答】航母满载受到的浮力F浮=G排=m排g=6.7×107kg×10N/kg=6.7×108N
当舰载机离开航母执行任务后,航母的总重力变小,仍然处于漂浮状态,浮力等于重力,则浮力会变小,液体的密度不变,根据F浮=ρ液gV排知,排开液体的体积会减小,即舰身会上浮一些。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积;自身重力减小,物体上浮。
23.【答案】阿基米德原理
24.【答案】解:合金块所受浮力 的大小是
答:合金块所受浮力 的大小是1.96N。
【解析】【分析】根据公式F=ρgV,可求出浮力。
25.【答案】(1)解:木块的重力为: ;
细绳对木块的拉力为1N;
由图可知,木块静止在水中,木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,三力平衡,所以得木块受到的浮力为:
(2)解:根据 得水对容器底部的压强为:
;
根据 计算水对容器底部的压力为:
【解析】【分析】根据物体受到的重力和拉力的合力计算浮力的大小,利用液体的密度和深度计算液体压强的大小,根据压强和受力面积的乘积计算压力的大小.
26.【答案】
27.【答案】A、B;浮力;DABC;a
【解析】【解答】验证阿基米德原理时,(1)图A中,测力计的拉力,测量物体的重力,B图中,物体完全浸没,测力计对物体有拉力,根据物体的重力和浸入液体时弹簧测力计拉力差,计算浮力,即根据A和B,可以测量浮力。
(2)图C、D中,用小桶和水的总重力减去空桶重力,计算水的重力,跟物体受到的浮力相等。
(3)实验时,应先测空桶的重力,再测石块的重力,然后将石块放入溢水杯中,最后测桶和水的总重力,即合理顺序为D、A、B、C,可减小实验误差;
(4)图B中,溢水杯未盛满水,物体浸入液体时,溢出的水将偏少,会影响验证结果,故a符合题意;
图D中,小桶中有少量水,由于根据水流入桶前后差,计算溢出的水,桶内有水不影响排出液体的多少,不会影响验证结果,故b不符合题意;
图B中,石块未浸没水中,受到浮力较小,排开液体重力较小,不会影响验证结果,故c不符合题意。故选a。
【分析】(1)根据物体的重力和浸没后测力计的拉力差,计算浮力;
(2)根据桶和水的总重力和桶的重力差,计算溢出水的重力;
(3)探究阿基米德原理时,先测量空桶和物体的重力,再测量物体的浮力,最后测量溢出水的重力;
(4)溢水杯未装满,测量溢出的水的重力偏小。
28.【答案】排开液体的体积;0.6×103;74
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