《阿基米德原理》同步練習(xí)【答案】

《10.2阿基米德原理》同步練習(xí)參考答案與試題解析一．選擇題（共18小題）1．如圖所示的甲圖中，石料在鋼繩拉力的作用下從水面上方以恒定的速度下降，直至全部沒(méi)入水中。圖乙是鋼繩拉力隨時(shí)間t變化的圖象。若不計(jì)水的摩擦力，則可算出該石料的密度為（）A．2.8×103kg/m3 B．2.3×103kg/m3 C．0.6×103kg/m3 D．3.2×103kg/m3【解答】解：由圖乙可知，石料的重為1400N，石料浸沒(méi)后鋼絲繩的拉力為900N，則石料受到的浮力大小為：F浮＝G﹣F拉＝1400N﹣900N＝500N，因?yàn)镕浮＝ρ水V排g，所以石料排開(kāi)水的體積（石料的體積）：V石＝V排＝＝＝0.05m3，由于G＝mg＝1400N，則石料的質(zhì)量：m＝＝＝140kg，石料的密度：ρ石＝＝＝2.8×103kg/m3。故選：A。2．將一個(gè)體育測(cè)試用的實(shí)心球和一個(gè)乒乓球同時(shí)沒(méi)入水中，放手后發(fā)現(xiàn)：實(shí)心球沉入水底。而乒乓球浮出水面，如圖所示。比較實(shí)心球和乒乓球沒(méi)入水中時(shí)受到的浮力大小，則（）A．實(shí)心球受到的浮力大 B．乒乓球受到的浮力大 C．它們受到的浮力一樣大 D．不能確定【解答】解：兩球沒(méi)入水中后，實(shí)心球排開(kāi)水的體積較大，由F?。溅阉甮V排可知，實(shí)心球受到的浮力較大，A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。3．如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)下端懸掛一高度為l、質(zhì)量為m的圓柱體，它在水中受到最大浮力為，圓柱體下表面剛剛與水面接觸到全部浸沒(méi)后，測(cè)力計(jì)示數(shù)F拉及圓柱體所受的浮力F浮分別與浸入水中深度h關(guān)系圖正確的是（）A． B． C． D．【解答】解：①圓柱體下表面剛剛與水面接觸，沒(méi)有受到浮力；然后隨著浸入水中深度的逐漸增大到全部浸沒(méi)時(shí)物體排開(kāi)水的體積逐漸變大，根據(jù)F?。溅岩篤排g可知受到的浮力逐漸變大；當(dāng)浸沒(méi)時(shí)，物體排開(kāi)液體的體積最大，受到浮力最大為，然后浮力保持不變，故CD錯(cuò)誤。②由上可知，金屬塊逐漸浸入水中的過(guò)程中，浮力是先變大后不變的。彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示＝G﹣F浮，重力是一定的，所以浮力變大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?。划?dāng)受到浮力最大時(shí)，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，然后示數(shù)不變。故A正確，B錯(cuò)誤。故選：A。4．如圖所示：A為木塊，B為鋁片，C為鐵球，而且VA＝VB＝VC，把它們都浸沒(méi)在水中，則它們受到的浮力FA、FB、FC之間的關(guān)系是（）A．FA＞FB＞FC B．FA＜FB＜FC C．FA＝FB＝FC D．FA＞FB＝FC【解答】解：由于物體浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)液體的體積和本身的體積相等，且VA＝VB＝VC，則把它們都浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)水的體積相等，由F?。溅裧V排可知：三者受到水的浮力相等，即FA＝FB＝FC。故選：C。5．如圖所示，四個(gè)體積相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分別靜止在水中的不同深度處。以下說(shuō)法正確的是（）A．甲球所受的浮力最小 B．乙球所受的浮力最小 C．丙球所受的浮力最小 D．丁球所受的浮力最小【解答】解：由圖知，四個(gè)球排開(kāi)水的體積：V甲＜V乙＜V丙＝V丁，∵F浮＝ρ水V排g，四個(gè)球受到的浮力：F甲＜F乙＜F丙＝F丁。故選：A。6．一個(gè)邊長(zhǎng)為a的立方體鐵塊從如圖所示的實(shí)線位置（此時(shí)該立方體的下表面恰與水面齊平），下降至圖中的虛線位置，則能正確反映鐵塊所受水的浮力的大小F和鐵塊下表面在水中的深度h關(guān)系的圖象是（）A． B． C． D．【解答】解：鐵塊在沒(méi)有完全浸沒(méi)時(shí)，根據(jù)公式F?。溅裧V排可知，物體所受浮力隨浸沒(méi)深度的增加而增大，因?yàn)榻](méi)的深度越大，排開(kāi)水的體積越大；當(dāng)完全浸沒(méi)后，排開(kāi)水的體積不再變化，不管浸入多深，所受浮力將不再改變。故選：A。7．如圖所示，將盛有適量水的容器放在水平桌面上，然后把系在彈簧測(cè)力計(jì)下的鐵塊慢慢地浸入水中（水未溢出），觀察鐵塊從剛開(kāi)始浸入水中到完全浸在水中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)一些物理量做出了如下判斷：①鐵塊受到的浮力變大；②彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變??；③桌面受到的壓力變大；④水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)變大。其中正確的是（）A．①② B．①②③ C．①②③④ D．①②④【解答】解：①根據(jù)題意可知，鐵塊剛開(kāi)始浸入水中到完全浸沒(méi)在水中，鐵塊排開(kāi)液體的體積越來(lái)越大，因此受到的浮力變大，說(shuō)法正確；②由F＝G﹣F浮可知，由于鐵塊受到的浮力變大，所以測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小，說(shuō)法正確；③整個(gè)過(guò)程中，鐵塊受到的浮力變大，根據(jù)力的作用的相互性，鐵塊會(huì)給水向下的壓力，所以容器對(duì)桌面的壓力變大，說(shuō)法正確；④鐵塊剛開(kāi)始浸入水中到完全浸沒(méi)在水中，鐵塊排開(kāi)液體的體積越來(lái)越大，水的深度越來(lái)越大，由p＝ρgh可知，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)變大，說(shuō)法正確。由上分析知，①②③④均正確。故選：C。8．用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛重為3N的物體，將其浸在水中靜止時(shí)如圖所示。該物體所受浮力為（）A．0.8N B．0.9N C．1.2N D．2.2N【解答】解：由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，其示數(shù)F′＝1.8N，由稱重法可得，該物體所受浮力F浮＝G﹣F′＝3N﹣1.8N＝1.2N。故選：C。9．如圖所示，Q為銅制零件，其上部為邊長(zhǎng)L＝0.2m的立方體，下部為邊長(zhǎng)l＝0.1m的立方體。Q的下表面與容器底部粘合，且水面恰好與Q上表面相平，則零件所受的浮力為（g取10N/kg）（）A．0N B．20N C．60N D．80N【解答】解：∵下部立方體由于與容器底部粘合，∴水沒(méi)有產(chǎn)生向上的壓力；∵上部立方體的下表面積的一部分（與水接觸）受到向上的壓力，∴S＝L2﹣l2＝（0.2m）2﹣（0.1m）2＝0.03m2，上部立方體的下表面的壓強(qiáng)為p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝2000pa，∵浮力的產(chǎn)生是上下表面的壓力差，∴F?。絧S＝2000Pa×0.03m2＝60N。故選：C。10．如圖所示，壓在杯底的乒乓球，上浮時(shí)會(huì)彈離水面。下列說(shuō)法正確的是（）A．乒乓球上浮過(guò)程中，受到的浮力始終不變 B．乒乓球彈離水面后上升，是由于水的浮力作用 C．乒乓球上浮過(guò)程中，水對(duì)杯底的壓強(qiáng)始終不變 D．乒乓球上浮過(guò)程中，水對(duì)杯底的壓強(qiáng)先不變，后減小【解答】解：A、乒乓球在上浮過(guò)程中，先是全浸入水中的上升過(guò)程，此過(guò)程排開(kāi)水的體積不變，由F浮＝ρ水V排g可知受到的浮力不變；然后是露出水面到脫離水面，此過(guò)程排開(kāi)水的體積變小，由F?。溅阉甐排g可知受到的浮力變??；所以乒乓球在上浮過(guò)程中，受到的浮力先不變、后變小，故A錯(cuò)；B、乒乓球彈離水面后不再受浮力作用，由于慣性將繼續(xù)上升，故B錯(cuò)；CD、乒乓球上浮過(guò)程中，先是全浸入水中的上升過(guò)程，此過(guò)程排開(kāi)水的體積不變，水的深度不變，由p＝ρgh可知水對(duì)杯底的壓強(qiáng)不變；然后是露出水面到脫離水面，此過(guò)程排開(kāi)水的體積變小，水的深度變小，由p＝ρgh可知水對(duì)杯底的壓強(qiáng)變小；所以乒乓球在上浮過(guò)程中，水對(duì)杯底的壓強(qiáng)先不變、后變小，故C錯(cuò)、D正確。故選：D。11．某物重為3.5N，把它放在盛水的容器中，溢出的水重為2N，則該物體受到的浮力（）A．一定是2N B．一定是3.5N C．可能是1.5N D．可能是2.5N【解答】解：A、如果容器中的水不滿，其排開(kāi)的水重可能大于2N，故A不合題意；B、只有物體剛好懸浮或漂浮時(shí)，其浮力才為3.5N，若下沉則小于3.5N，故B不合題意；C、溢出的水重為2N，根據(jù)阿基米德原理，排開(kāi)的水重一定大于或等于2N，不可能是1.5N，只可能比這個(gè)數(shù)值大，故C不合題意；D、根據(jù)容器中的水有滿和不滿的可能，排開(kāi)的水重一定大于或等于2N，因此，物體所受的浮力一定在2N﹣3.5N之間，所以D符合題意。故選：D。12．一玩具氣球充氣后置于水池底部，松開(kāi)手后，氣球從池底開(kāi)始上浮，最后浮出水面，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣球所受的浮力（）A．先不變后變小 B．先不變后變大 C．先變小后變大 D．先變大后變小【解答】解：氣球在露出水面之前：∵h(yuǎn)變小，p＝ρgh，∴氣球受到的壓強(qiáng)變小，∴氣球的體積（排開(kāi)水的體積）將變大；∵F?。溅阉畍排g，∴氣球受到的浮力將變大。氣球在露出水面之后：∵氣球排開(kāi)水的體積變小，F(xiàn)?。溅阉畍排g，∴氣球受到的浮力將變小。故選：D。13．體積相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁，靜止在容器的水中，如圖所示。這四個(gè)小球所受的浮力分別為F甲、F乙、F丙、F丁，則（）A．F甲＝F乙 B．F甲＜F丁 C．F乙＞F丙 D．F丙＞F丁【解答】解：由圖知，四個(gè)球排開(kāi)水的體積：V甲＜V乙＜V丙＝V丁，根據(jù)F?。溅阉甐排g可知四個(gè)球受到的浮力：F甲＜F乙＜F丙＝F丁。由此可知：B正確，ACD錯(cuò)誤。故選：B。14．有一個(gè)實(shí)心球形物體，用彈簧測(cè)力計(jì)在空氣中稱重時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為12N；當(dāng)把物體一半體積浸入水中時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5N．把物體從彈簧測(cè)力計(jì)上取下投入水中靜止時(shí)，物體受到的浮力是（）A．5N B．7N C．14N D．12N【解答】解：把物體一半體積浸入水中時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5N，浮力F?。紾﹣F＝12N﹣5N＝7N；根據(jù)阿基米德原理F液＝ρ水gV排可知，物體全部浸沒(méi)水中時(shí)浮力F＝2F?。?×7N＝14N；浮力F浮大于物體的重力G，故物體上浮，直至漂浮，物體此時(shí)受到的浮力：F＝G＝12N。故選：D。15．如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的正方體豎直懸浮在某液體中，上表面受到液體的壓力F1為5N，下表面受到液體的壓力F2為13N（g取10N/kg）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．正方體受到的浮力為8N B．液體的密度為0.8×103kg/m3 C．正方體上表面到液面的距離h＝5cm D．液體對(duì)物體下表面的壓強(qiáng)為1.3×103Pa【解答】解：A．由浮力產(chǎn)生的原因可得，正方體受到的浮力F浮＝F2﹣F1＝13N﹣5N＝8N，故A正確；B．物體懸浮時(shí)排開(kāi)液體的體積和自身的體積相等，則V排＝V＝L3＝（10cm）3＝1000cm3＝1×10﹣3m3，由F浮＝ρgV排可得，液體的密度ρ＝＝＝0.8×103kg/m3，故B正確；CD．正方體下表面的面積S＝L2＝（10cm）2＝100cm2＝1×10﹣2m2，液體對(duì)物體下表面的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.3×103Pa，故D正確；由p＝ρgh可得，正方體下表面到液面的距離：h下＝＝＝0.1625m＝16.25cm，則正方體上表面到液面的距離：h＝h下﹣L＝16.25cm﹣10cm＝6.25cm，故C錯(cuò)誤。故選：C。16．如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)稱得盛滿水的溢水杯總重為6.0N，將一鵝卵石用細(xì)線系好后測(cè)得其重力為1.4N，將這一鵝卵石沒(méi)入溢水杯后測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.9N，若將溢出水后的溢水杯和浸沒(méi)在水中的鵝卵石一起掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F（ρ水＝1.0×103kg/m3，取g＝10N/kg）。則下列說(shuō)法正確的是（）A．丙圖中溢水杯溢到小桶中的水的質(zhì)量為90g B．丙圖中，浸沒(méi)在水中的鵝卵石所受浮力為0.5N C．丁圖中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F應(yīng)為7.4N D．鵝卵石的密度為1.56g/cm3【解答】解：AB、由圖可知，丙圖中鵝卵石受到的浮力：F?。紾石﹣F拉＝1.4N﹣0.9N＝0.5N；根據(jù)阿基米德原理，溢水杯溢到小桶中的水的重力：G排＝F?。?.5N，則m水＝＝＝0.05kg＝50g；故A不正確，B正確；C、丁圖中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為：F＝G總﹣G排＝（6.0N+1.4N）﹣0.5N＝6.9N，故C不正確；D、鵝卵石的密度ρ石＝＝＝＝×1.0×103kg/m3＝2.8g/cm3；故D不正確。故選：B。17．用彈簧測(cè)力計(jì)豎直掛一鐵球，當(dāng)鐵球露出水面體積時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為4N；當(dāng)鐵球浸入水中體積時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1N，取下該鐵球放入水中，鐵球靜止時(shí)受到的浮力是（）A．18N B．14N C．8N D．10N【解答】解：當(dāng)鐵球露出水面體積時(shí)，則V排1＝V，根據(jù)物體受力平衡和阿基米德原理可知：G＝F浮1+F拉1＝ρ水gV+4N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①當(dāng)鐵球浸入水中體積時(shí)，則V排2＝V，根據(jù)物體受力平衡和阿基米德原理可知：G＝F浮2+F拉2＝ρ水gV+1N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②得：ρ水gV＝3N，所以ρ水gV＝18N，即物體全部浸沒(méi)在水中時(shí)受的浮力為18N；所以物體重力：G＝F浮1+F拉1＝ρ水gV+4N＝×18N+4N＝10N，當(dāng)取下該物體將它放入足量的水中，因?yàn)槲矬w全部浸沒(méi)受的浮力大于其重力，鐵球應(yīng)該是空心的，所以物體在水中靜止時(shí)，處于漂浮狀態(tài)，浮力F浮′＝G＝10N。故選：D。18．彈簧測(cè)力計(jì)下掛一長(zhǎng)方物體，將物體從盛有適量水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降，然后將其逐漸進(jìn)入水中如圖（甲），圖（乙）是彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與物體下降高度h變化關(guān)系的圖象，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體的體積是500cm3 B．物體受到的最大浮力是5N C．物體的密度是2.25×103kg/m3 D．物體剛浸沒(méi)時(shí)下表面受到水的壓力是9N【解答】解：AB、由圖象知，G＝9N，當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)，拉力F＝5N，則完全浸沒(méi)時(shí)的浮力為F浮＝G﹣F＝9N﹣5N＝4N，此時(shí)物體完全浸沒(méi)，所以浮力最大，故B錯(cuò)誤；由F浮＝ρ液gV排得，V＝V排＝＝＝4×10﹣4m3，A錯(cuò)誤；C、物體的質(zhì)量m＝＝＝0.9kg；則ρ＝＝＝2.25×103kg/m3，C正確；D、物體剛浸沒(méi)時(shí)，下表面受到的壓力F下＝F?。?N，故D錯(cuò)誤。故選：C。二．實(shí)驗(yàn)探究題（共1小題）19．如圖，“驗(yàn)證阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體所受的重力G（圖甲）；②將物體浸沒(méi)在水面恰好與溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接從溢水杯里被物體排開(kāi)的水，讀出這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F（圖乙）；③測(cè)出接水后小桶與水所受的總重力G1（圖丙）；④將小桶中的水倒出，測(cè)岀小桶所受的重力G2（圖?。?；⑤分別計(jì)算出物體受到的浮力和排開(kāi)的水所受的重力，并比較它們的大小是否相同?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）物體浸沒(méi)在水中，受到水的浮力F?。紾﹣F，被排開(kāi)的水所受的重力G排＝G1﹣G2。（用上述測(cè)得量的符號(hào)表示）（2）指出本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因（寫出兩點(diǎn)）：（a）測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開(kāi)的水未全部流入小桶等。（3）物體沒(méi)有完全浸沒(méi)在水中，能（選填“能”或“不能”）用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)稱重法測(cè)浮力：物體浸沒(méi)在水中，受到水的浮力：F?。紾﹣F；被排開(kāi)的水所受的重力：G排＝G1﹣G2；（2）實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因：（a）測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開(kāi)的水未全部流入小桶等。（3）物體沒(méi)有完全浸沒(méi)在水中，按照上面的方法，能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理。故答案為：（1）G﹣F；G1﹣G2；（2）（a）測(cè)力計(jì)的精度不夠，測(cè)量時(shí)測(cè)力計(jì)未保持靜止等；（b）小桶中的水未倒凈，排開(kāi)的水未全部流入小桶等；（3）能。三．計(jì)算題（共4小題）20．如圖所示，用細(xì)繩將質(zhì)量為200g的木塊系住，使木塊浸沒(méi)在水中，當(dāng)木塊靜止時(shí)細(xì)繩對(duì)木塊的拉力為1N，容器底部水的深度為20cm，已知容器底面積為40cm2，求：（1）木塊受到的浮力；（2）水對(duì)容器底部的壓力和壓強(qiáng)。【解答】解：（1）由圖可知，木塊靜止在水中，木塊受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力，由力的平衡條件可得：F?。紾+F拉＝mg+F拉＝200×10﹣3kg×10N/kg+1N＝3N；（2）水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m＝2000Pa，水對(duì)容器底部的壓力：F＝pS＝2000Pa×40×10﹣4m2＝8N。答：（1）木塊受到的浮力為3N；（2）水對(duì)容器底部的壓力為8N；水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為2000Pa。21．圖甲是修建造碼頭時(shí)用剛纜繩拉著實(shí)心長(zhǎng)方體A沿豎直方向以0.3m/s的速度勻速下降的情景。圖乙是A下降到水底之前鋼纜繩對(duì)A的拉力F隨時(shí)間t變化的圖象（取水的密度為ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求：（1）長(zhǎng)方體A的高度。（2）長(zhǎng)方體A浸沒(méi)在水中后受到的浮力。（3）長(zhǎng)方體A的密度?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，長(zhǎng)方體A從下底面接觸水面到剛好浸沒(méi)所用的時(shí)間：t＝15s﹣10s＝5s，根據(jù)v＝可得，長(zhǎng)方體A的高度：s＝vt＝0.3m/s×5s＝1.5m；（2）由圖乙可知，前10s鋼繩的拉力不變，等于物體A的重力，此時(shí)物體在水面以上，所以拉力與重力是一對(duì)平衡力，則：G＝F＝3×104N，10～15s，鋼繩的拉力減小，是物體A從與水面接觸到完全浸沒(méi)，由圖可知，當(dāng)A完全浸入水中時(shí)，拉力F′＝1×104N，所以石料受到的浮力：F?。紾﹣F′＝3×104N﹣1×104N＝2×104N；（3）根據(jù)F?。溅阉甮V排可得，A的體積：V＝V排＝＝＝2m3，所以A的密度：ρ＝＝＝＝1.5×103kg∕m3；答：（1）長(zhǎng)方體A的高度為1.5m。（2）長(zhǎng)方體A浸沒(méi)在水中后受到的浮力為2×104N。（3）長(zhǎng)方體A的密度為1.5×103kg∕m3。22．工人師傅利用汽車作為動(dòng)力，從水中打撈一個(gè)正方體物件，繩子通過(guò)定滑輪，一端系著物件，另一端拴在汽車上，如圖甲所示。汽車?yán)锛蛩偕仙?，已知汽車?duì)繩子的拉力F與物件底面距離水底的高度h的變化關(guān)系如圖乙所示。繩子的體積、繩重及摩擦均忽略不計(jì)，g取l0N/kg。求：（1）該物件的質(zhì)量是多少？（2）物件浸沒(méi)在水中時(shí)，受到的浮力為多大？（3）物件上表面恰好到達(dá)水面時(shí)，下表面受到水的壓強(qiáng)為多少？【解答】解：（1）該物件離開(kāi)水面后的拉力F2＝2500N，由于圖甲中，滑輪為定滑輪，則物體的重力為G＝F2＝2500N，則物體質(zhì)量：m＝＝＝250kg；（2）由圖乙知中，物體在