1. 小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中,金属块始终未与容器底接触,溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是(

A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量$\Delta F_A = \Delta F_B$
D.若实验前溢水杯中未装满水,则实验结果不受影响
C
)A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量$\Delta F_A = \Delta F_B$
D.若实验前溢水杯中未装满水,则实验结果不受影响
答案
1. C
解析
【分析】本题围绕验证阿基米德原理的实验展开,需结合液体压强、浮力的影响因素及阿基米德原理的内容,逐一分析每个选项:首先明确溢水杯装满水时,金属块浸入过程中溢水杯内水的深度不变;浮力大小由排开液体的体积和液体密度决定;弹簧测力计A的示数变化与浮力相关,B的示数变化与排开液体的重力相关,再结合阿基米德原理判断两者变化量的关系,同时注意溢水杯是否装满对实验结果的影响。
【解析】
选项A:溢水杯盛满水,金属块浸入时,溢水杯内水的深度h不变,根据液体压强公式p=ρgh,水对溢水杯底部的压强不变;又因为压力F=pS,容器底面积S不变,所以水对溢水杯底部的压力不变,A错误。
选项B:金属块浸没在水中后,排开水的体积V排不再变化,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排,浮力不变;弹簧测力计A的示数F=G-F浮,G是金属块重力,不变,所以A的示数不变,B错误。
选项C:弹簧测力计A的示数变化量ΔFA等于浮力的变化量(ΔFA=ΔF浮);弹簧测力计B的示数变化量ΔFB等于排开的水的重力G排。根据阿基米德原理,F浮=G排,所以ΔFA=ΔFB,C正确。
选项D:若实验前溢水杯未装满水,金属块浸入时,排开的水不会全部流入小桶,导致弹簧测力计B的示数变化量小于浮力,实验结果会受影响,D错误。
【答案】C
【知识点】阿基米德原理、浮力、液体压强
【点评】本题考查阿基米德原理验证实验的相关分析,需学生掌握液体压强、浮力的规律,理解实验中各物理量的变化关系,易错点是溢水杯是否装满对实验的影响,以及弹簧测力计示数变化量的对应关系。
【难度系数】0.5
【解析】
选项A:溢水杯盛满水,金属块浸入时,溢水杯内水的深度h不变,根据液体压强公式p=ρgh,水对溢水杯底部的压强不变;又因为压力F=pS,容器底面积S不变,所以水对溢水杯底部的压力不变,A错误。
选项B:金属块浸没在水中后,排开水的体积V排不再变化,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排,浮力不变;弹簧测力计A的示数F=G-F浮,G是金属块重力,不变,所以A的示数不变,B错误。
选项C:弹簧测力计A的示数变化量ΔFA等于浮力的变化量(ΔFA=ΔF浮);弹簧测力计B的示数变化量ΔFB等于排开的水的重力G排。根据阿基米德原理,F浮=G排,所以ΔFA=ΔFB,C正确。
选项D:若实验前溢水杯未装满水,金属块浸入时,排开的水不会全部流入小桶,导致弹簧测力计B的示数变化量小于浮力,实验结果会受影响,D错误。
【答案】C
【知识点】阿基米德原理、浮力、液体压强
【点评】本题考查阿基米德原理验证实验的相关分析,需学生掌握液体压强、浮力的规律,理解实验中各物理量的变化关系,易错点是溢水杯是否装满对实验的影响,以及弹簧测力计示数变化量的对应关系。
【难度系数】0.5
2. 某同学用铅笔、细铁丝制作了一支简易密度计,他将密度计先后插入盛有不同液体的甲、乙两个相同容器中。当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。下列说法正确的是(

A.容器乙中液体密度大
B.容器乙底部受到的液体压强较小
C.容器乙中密度计受到的浮力较小
D.容器乙对水平桌面的压强较大
B
)A.容器乙中液体密度大
B.容器乙底部受到的液体压强较小
C.容器乙中密度计受到的浮力较小
D.容器乙对水平桌面的压强较大
答案
2. B
解析
【分析】
要解决本题,需结合密度计的漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式以及固体压强的知识逐步分析:首先明确密度计漂浮时浮力等于自身重力,由此判断浮力大小关系;再通过排开液体的体积,结合阿基米德原理推导液体密度;接着根据液体压强公式判断容器底部的压强;最后分析容器对桌面的总压力,结合压强公式判断桌面压强,从而确定正确选项。
【解析】
1. 浮力分析:同一密度计在甲、乙两种液体中均处于漂浮状态,根据漂浮条件,物体漂浮时浮力等于自身重力,因此密度计在甲、乙中受到的浮力相等,故选项C错误。
2. 液体密度分析:由图可知,密度计排开甲液体的体积$V_{排甲} < V_{排乙}$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$,因浮力$F_{浮}$相同,排开液体体积越大,液体密度越小,所以$\rho_{甲}>\rho_{乙}$,选项A错误。
3. 容器底部液体压强分析:两容器中液面高度$h$相同,根据液体压强公式$p=\rho_{液}gh$,由于$\rho_{乙}<\rho_{甲}$,$h$相同,因此容器乙底部受到的液体压强更小,选项B正确。
4. 容器对桌面的压强分析:容器对水平桌面的压力等于容器、液体和密度计的总重力。两容器相同,密度计相同,液面相平则液体体积$V_{液}$相同,根据$G=mg=\rho Vg$,$\rho_{乙}<\rho_{甲}$,所以乙中液体重力更小,总重力更小;受力面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$,乙对桌面的压强更小,选项D错误。
【答案】
B
【知识点】
密度计原理、阿基米德原理、液体压强
【点评】
本题综合考查浮力、液体压强和固体压强的知识,核心是利用密度计的漂浮特性判断浮力,结合阿基米德原理推导液体密度,再依次分析液体压强和容器对桌面的压强,需准确掌握各公式的适用条件,避免概念混淆。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需结合密度计的漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式以及固体压强的知识逐步分析:首先明确密度计漂浮时浮力等于自身重力,由此判断浮力大小关系;再通过排开液体的体积,结合阿基米德原理推导液体密度;接着根据液体压强公式判断容器底部的压强;最后分析容器对桌面的总压力,结合压强公式判断桌面压强,从而确定正确选项。
【解析】
1. 浮力分析:同一密度计在甲、乙两种液体中均处于漂浮状态,根据漂浮条件,物体漂浮时浮力等于自身重力,因此密度计在甲、乙中受到的浮力相等,故选项C错误。
2. 液体密度分析:由图可知,密度计排开甲液体的体积$V_{排甲} < V_{排乙}$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$,因浮力$F_{浮}$相同,排开液体体积越大,液体密度越小,所以$\rho_{甲}>\rho_{乙}$,选项A错误。
3. 容器底部液体压强分析:两容器中液面高度$h$相同,根据液体压强公式$p=\rho_{液}gh$,由于$\rho_{乙}<\rho_{甲}$,$h$相同,因此容器乙底部受到的液体压强更小,选项B正确。
4. 容器对桌面的压强分析:容器对水平桌面的压力等于容器、液体和密度计的总重力。两容器相同,密度计相同,液面相平则液体体积$V_{液}$相同,根据$G=mg=\rho Vg$,$\rho_{乙}<\rho_{甲}$,所以乙中液体重力更小,总重力更小;受力面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$,乙对桌面的压强更小,选项D错误。
【答案】
B
【知识点】
密度计原理、阿基米德原理、液体压强
【点评】
本题综合考查浮力、液体压强和固体压强的知识,核心是利用密度计的漂浮特性判断浮力,结合阿基米德原理推导液体密度,再依次分析液体压强和容器对桌面的压强,需准确掌握各公式的适用条件,避免概念混淆。
【难度系数】
0.6
3. 如图所示,将一体积为10 cm³的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8 cm³。若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入盛满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出(

A.3 cm³
B.4 cm³
C.5 cm³
D.6 cm³
B
)A.3 cm³
B.4 cm³
C.5 cm³
D.6 cm³
答案
3. B
解析
【分析】
首先根据木块漂浮时的受力平衡,结合阿基米德原理推导木块密度与液体密度的关系;再利用密度不变的特点,分析锯掉一半后木块仍漂浮,再次计算排开液体的体积,即可得到溢出液体的体积。
【解析】
1. 木块漂浮时,根据漂浮条件:浮力等于木块重力,即$F_{浮}=G_{木}$。
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,木块重力$G_{木}=\rho_{木}gV_{木}$,因此:
$\rho_{液}gV_{排}=\rho_{木}gV_{木}$,约去$g$得:$\frac{\rho_{木}}{\rho_{液}}=\frac{V_{排}}{V_{木}}=\frac{8cm^3}{10cm^3}=0.8$。
2. 将木块锯掉一半后,剩余木块的密度不变,仍为$\rho_{木}$,放入液体中仍漂浮。
剩余木块体积$V_{木}'=\frac{10cm^3}{2}=5cm^3$,同理可得:$\frac{\rho_{木}}{\rho_{液}}=\frac{V_{排}'}{V_{木}'}$,
因此溢出液体体积(即排开液体体积):$V_{排}'=0.8×5cm^3=4cm^3$。
【答案】
B
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力相关知识的应用,核心是利用漂浮时浮力等于重力,推导物体与液体的密度关系,锯掉一半后密度不变,排开液体体积与剩余体积的比例不变,属于基础浮力应用题。
【难度系数】
0.4
首先根据木块漂浮时的受力平衡,结合阿基米德原理推导木块密度与液体密度的关系;再利用密度不变的特点,分析锯掉一半后木块仍漂浮,再次计算排开液体的体积,即可得到溢出液体的体积。
【解析】
1. 木块漂浮时,根据漂浮条件:浮力等于木块重力,即$F_{浮}=G_{木}$。
由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,木块重力$G_{木}=\rho_{木}gV_{木}$,因此:
$\rho_{液}gV_{排}=\rho_{木}gV_{木}$,约去$g$得:$\frac{\rho_{木}}{\rho_{液}}=\frac{V_{排}}{V_{木}}=\frac{8cm^3}{10cm^3}=0.8$。
2. 将木块锯掉一半后,剩余木块的密度不变,仍为$\rho_{木}$,放入液体中仍漂浮。
剩余木块体积$V_{木}'=\frac{10cm^3}{2}=5cm^3$,同理可得:$\frac{\rho_{木}}{\rho_{液}}=\frac{V_{排}'}{V_{木}'}$,
因此溢出液体体积(即排开液体体积):$V_{排}'=0.8×5cm^3=4cm^3$。
【答案】
B
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力相关知识的应用,核心是利用漂浮时浮力等于重力,推导物体与液体的密度关系,锯掉一半后密度不变,排开液体体积与剩余体积的比例不变,属于基础浮力应用题。
【难度系数】
0.4
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