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4. (双选)如图甲所示,用弹簧测力计竖直拉着一长方体实心物体,将物块从盛水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中,物块下降过程中,弹簧测力计的示数$F随物块下降高度h$的变化关系如图乙所示,下列说法正确的是($\rho_{水}= 1.0×10^{3}kg/m^{3}$)( )
A.物体的重力为$5N$
B.物体受到的最大浮力为$5N$,物体的体积是$500cm^{3}$
C.物体的密度为$1.8×10^{3}kg/m^{3}$
D.物体的高度为$7cm$
A.物体的重力为$5N$
B.物体受到的最大浮力为$5N$,物体的体积是$500cm^{3}$
C.物体的密度为$1.8×10^{3}kg/m^{3}$
D.物体的高度为$7cm$
答案
BC
解析
【解析】
1. 由图乙可知，当$0≤ h＜3cm$时，物体未浸入水中，弹簧测力计示数为$9N$，根据二力平衡，物体的重力$G=F_{示}=9N$，故A错误。
2. 当$h≥7cm$时，物体完全浸没在水中，弹簧测力计示数为$4N$，此时物体受到的浮力最大：
$F_{浮}=G-F_{示}'=9N-4N=5N$；
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，物体完全浸没时$V=V_{排}$，则：
$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{5N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=5×10^{-4}m^{3}=500cm^{3}$，故B正确。
3. 物体的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{9N}{10N/kg}=0.9kg$，物体的密度：
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.9kg}{5×10^{-4}m^{3}}=1.8×10^{3}kg/m^{3}$，故C正确。
4. 物体从$h=3cm$时开始浸入水中，到$h=7cm$时完全浸没，所以物体的高度$h_{物}=7cm-3cm=4cm$，故D错误。
【答案】
BC
【知识点】
称重法测浮力；阿基米德原理；密度计算
【点评】
本题结合图像考查称重法测浮力、阿基米德原理及密度的计算，关键是从图像中获取有效信息，分析物体的受力情况。
【难度系数】
0.6
1. 由图乙可知，当$0≤ h＜3cm$时，物体未浸入水中，弹簧测力计示数为$9N$，根据二力平衡，物体的重力$G=F_{示}=9N$，故A错误。
2. 当$h≥7cm$时，物体完全浸没在水中，弹簧测力计示数为$4N$，此时物体受到的浮力最大：
$F_{浮}=G-F_{示}'=9N-4N=5N$；
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，物体完全浸没时$V=V_{排}$，则：
$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{5N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=5×10^{-4}m^{3}=500cm^{3}$，故B正确。
3. 物体的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{9N}{10N/kg}=0.9kg$，物体的密度：
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.9kg}{5×10^{-4}m^{3}}=1.8×10^{3}kg/m^{3}$，故C正确。
4. 物体从$h=3cm$时开始浸入水中，到$h=7cm$时完全浸没，所以物体的高度$h_{物}=7cm-3cm=4cm$，故D错误。
【答案】
BC
【知识点】
称重法测浮力；阿基米德原理；密度计算
【点评】
本题结合图像考查称重法测浮力、阿基米德原理及密度的计算，关键是从图像中获取有效信息，分析物体的受力情况。
【难度系数】
0.6
5. 某兴趣小组设计了如图所示的实验来探究“物体所受浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)图乙中物体受到的浮力是______$N$。通过实验可得到的结论是：浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它______。
(2)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
(3)小组同学在实验时,若溢水杯中未装满水,则会使测得的溢出水的重力______(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了得到更普遍的结论,我们应该选择______进行多次实验。
A. 体积不同的物体、密度不同的液体
B. 密度不同的物体、体积不同的液体
C. 体积不同的物体、体积不同的液体
D. 密度不同的物体、密度不同的液体
(1)图乙中物体受到的浮力是______$N$。通过实验可得到的结论是：浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它______。
(2)小红利用上述实验中的器材和木块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
(3)小组同学在实验时,若溢水杯中未装满水,则会使测得的溢出水的重力______(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)为了得到更普遍的结论,我们应该选择______进行多次实验。
A. 体积不同的物体、密度不同的液体
B. 密度不同的物体、体积不同的液体
C. 体积不同的物体、体积不同的液体
D. 密度不同的物体、密度不同的液体
答案
1
排开液体所受的
重力
乙
偏小
A
排开液体所受的
重力
乙
偏小
A
解析
【解析】
(1) 根据称重法测浮力，$F_{浮}=G-F_{拉}=2N-1N=1N$；通过实验数据可知，物体受到的浮力等于排开液体的重力，故结论为：浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它排开液体所受的重力。
(2) 漂浮在液面上的物体，所受浮力等于自身重力，无需用弹簧测力计拉着物体，因此乙步骤不需要弹簧测力计。
(3) 若溢水杯中未装满水，物体排开的液体不能全部溢出，会使测得的溢出水的重力偏小。
(4) 为得到普遍结论，应换用体积不同的物体、密度不同的液体进行多次实验，故选A。
【答案】
(1) $\boldsymbol{1}$；排开液体所受的重力
(2) $\boldsymbol{乙}$
(3) $\boldsymbol{偏小}$
(4) $\boldsymbol{A}$
【知识点】
阿基米德原理；称重法测浮力；实验归纳法
【点评】
本题考查阿基米德原理的实验探究，需掌握称重法测浮力的方法，理解实验原理，同时注意实验的普遍性和误差分析。
【难度系数】
0.6
(1) 根据称重法测浮力，$F_{浮}=G-F_{拉}=2N-1N=1N$；通过实验数据可知，物体受到的浮力等于排开液体的重力，故结论为：浸在液体中的物体，受到的浮力大小等于它排开液体所受的重力。
(2) 漂浮在液面上的物体，所受浮力等于自身重力，无需用弹簧测力计拉着物体，因此乙步骤不需要弹簧测力计。
(3) 若溢水杯中未装满水，物体排开的液体不能全部溢出，会使测得的溢出水的重力偏小。
(4) 为得到普遍结论，应换用体积不同的物体、密度不同的液体进行多次实验，故选A。
【答案】
(1) $\boldsymbol{1}$；排开液体所受的重力
(2) $\boldsymbol{乙}$
(3) $\boldsymbol{偏小}$
(4) $\boldsymbol{A}$
【知识点】
阿基米德原理；称重法测浮力；实验归纳法
【点评】
本题考查阿基米德原理的实验探究，需掌握称重法测浮力的方法，理解实验原理，同时注意实验的普遍性和误差分析。
【难度系数】
0.6
6. 如图所示是古代与北京天坛齐名的“福船”(模型),它的出现为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一页。已知该船满载时排开水的质量可达$1200t$。(海水密度取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g取10N/kg$)试回答：
(1)该船满载时受到的浮力是多少？
(2)该船满载时排开水的体积是多少？
(1)该船满载时受到的浮力是多少？
(2)该船满载时排开水的体积是多少？
答案
(1) 解：该船满载时排开水的质量为$1200\ \mathrm{t}$，则：
$ m_{排}=1.2×10^{3}\ \mathrm{t}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}$
根据阿基米德原理可得：
$ F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$
(2) 解：该船满载时排开水的体积为：
$ V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1.2×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$
$ m_{排}=1.2×10^{3}\ \mathrm{t}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}$
根据阿基米德原理可得：
$ F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$
(2) 解：该船满载时排开水的体积为：
$ V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1.2×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$
解析
【解析】
(1) 先进行单位换算：$ m_{排}=1200\ \mathrm{t}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，代入数据计算：$F_{浮}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$。
(2) 根据阿基米德原理的变形公式$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$，代入已知数据计算：$V_{排}=\frac{1.2×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$。
【答案】
(1) $1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$；(2) $1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$
【知识点】
阿基米德原理、浮力计算、密度公式应用
【点评】
本题考查阿基米德原理的基础应用，属于常规计算题，需注意单位换算与公式的正确选用，结合实际模型体现物理知识在航海领域的应用，帮助学生巩固浮力相关基础知识。
【难度系数】
0.8
(1) 先进行单位换算：$ m_{排}=1200\ \mathrm{t}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}$，根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，代入数据计算：$F_{浮}=1.2×10^{6}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$。
(2) 根据阿基米德原理的变形公式$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$，代入已知数据计算：$V_{排}=\frac{1.2×10^{7}\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$。
【答案】
(1) $1.2×10^{7}\ \mathrm{N}$；(2) $1.2×10^{3}\ \mathrm{m}^3$
【知识点】
阿基米德原理、浮力计算、密度公式应用
【点评】
本题考查阿基米德原理的基础应用，属于常规计算题，需注意单位换算与公式的正确选用，结合实际模型体现物理知识在航海领域的应用，帮助学生巩固浮力相关基础知识。
【难度系数】
0.8
