1. 一个质量是50 g 的鸡蛋悬浮在盐水中不动时,它受到的浮力为
0.5
N。(g取10 N/kg)答案
1. 0.5
解析
【分析】
要解决这个问题,需利用物体悬浮时的浮沉条件:悬浮的物体受到的浮力等于自身重力,因此先计算鸡蛋的重力,即可得到浮力大小。
【解析】
解:先统一单位,鸡蛋质量$ m = 50\ \mathrm{g} = 0.05\ \mathrm{kg} $;
根据重力公式$ G = mg $,计算鸡蛋的重力:
$ G = mg = 0.05\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 0.5\ \mathrm{N} $;
因为鸡蛋悬浮在盐水中,根据悬浮条件,物体悬浮时浮力等于重力,即$ F_{\mathrm{浮}} = G = 0.5\ \mathrm{N} $。
【答案】
0.5
【知识点】
浮力计算、物体浮沉条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的基础应用,属于简单题型,只需掌握“悬浮时浮力等于重力”的知识点,结合重力公式计算即可快速得出结果,适合基础阶段学生练习。
【难度系数】
0.8
要解决这个问题,需利用物体悬浮时的浮沉条件:悬浮的物体受到的浮力等于自身重力,因此先计算鸡蛋的重力,即可得到浮力大小。
【解析】
解:先统一单位,鸡蛋质量$ m = 50\ \mathrm{g} = 0.05\ \mathrm{kg} $;
根据重力公式$ G = mg $,计算鸡蛋的重力:
$ G = mg = 0.05\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 0.5\ \mathrm{N} $;
因为鸡蛋悬浮在盐水中,根据悬浮条件,物体悬浮时浮力等于重力,即$ F_{\mathrm{浮}} = G = 0.5\ \mathrm{N} $。
【答案】
0.5
【知识点】
浮力计算、物体浮沉条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的基础应用,属于简单题型,只需掌握“悬浮时浮力等于重力”的知识点,结合重力公式计算即可快速得出结果,适合基础阶段学生练习。
【难度系数】
0.8
2. 若把一个体积为$0.001\ \mathrm{m}^3$、密度为$3×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$的物块浸没在水中,它受到水的浮力为
($\rho_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=9.8\ \mathrm{N/kg}$)
9.8
N。($\rho_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=9.8\ \mathrm{N/kg}$)
答案
2. 9.8
解析
【分析】要计算浸没在水中的物块受到的浮力,需运用阿基米德原理:浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,公式为$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。由于物块浸没在水中,排开水的体积等于物块自身的体积,因此先确定排开水的体积,再代入公式计算即可。
【解析】解:物块浸没在水中,所以排开水的体积等于物块体积,即$V_{排}=V_{物}=0.001\ \mathrm{m}^3$。根据阿基米德原理,物块受到的浮力:
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×9.8\ \mathrm{N/kg} ×0.001\ \mathrm{m}^3=9.8\ \mathrm{N}$
【答案】9.8
【知识点】阿基米德原理、浮力计算
【点评】本题考查阿基米德原理的基础应用,关键是明确“浸没时排开液体体积等于物体体积”这一条件,属于简单基础题。
【难度系数】0.9
【解析】解:物块浸没在水中,所以排开水的体积等于物块体积,即$V_{排}=V_{物}=0.001\ \mathrm{m}^3$。根据阿基米德原理,物块受到的浮力:
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×9.8\ \mathrm{N/kg} ×0.001\ \mathrm{m}^3=9.8\ \mathrm{N}$
【答案】9.8
【知识点】阿基米德原理、浮力计算
【点评】本题考查阿基米德原理的基础应用,关键是明确“浸没时排开液体体积等于物体体积”这一条件,属于简单基础题。
【难度系数】0.9
3. 一个苹果的质量为160 g,密度为$0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,则该苹果的体积是
$2×10^{-4}$
$\mathrm{m}^3$,用手将这个苹果浸没在水中时,苹果受到的浮力是2
$\mathrm{N}$。(水的密度为$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)答案
3. $2×10^{-4}$ 2
解析
【分析】
要解决这道题,分两步思考:第一步,求苹果体积,需利用密度公式的变形,注意质量单位要统一为kg;第二步,求浸没时的浮力,根据阿基米德原理,浸没时排开液体体积等于苹果体积,代入公式计算即可。
【解析】
1. 计算苹果体积:
已知苹果质量$m=160\ \mathrm{g}=0.16\ \mathrm{kg}$,密度$\rho=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,变形得体积$V=\frac{m}{\rho}$,代入数值:
$V=\frac{0.16\ \mathrm{kg}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。
2. 计算浸没时的浮力:
苹果浸没在水中,排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,代入$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
$2×10^{-4}$;$2$
【知识点】
密度公式应用、阿基米德原理
【点评】
本题考查密度和浮力的基础计算,核心是单位换算和公式的正确应用,属于力学基础题,难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,分两步思考:第一步,求苹果体积,需利用密度公式的变形,注意质量单位要统一为kg;第二步,求浸没时的浮力,根据阿基米德原理,浸没时排开液体体积等于苹果体积,代入公式计算即可。
【解析】
1. 计算苹果体积:
已知苹果质量$m=160\ \mathrm{g}=0.16\ \mathrm{kg}$,密度$\rho=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,变形得体积$V=\frac{m}{\rho}$,代入数值:
$V=\frac{0.16\ \mathrm{kg}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。
2. 计算浸没时的浮力:
苹果浸没在水中,排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,代入$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
$2×10^{-4}$;$2$
【知识点】
密度公式应用、阿基米德原理
【点评】
本题考查密度和浮力的基础计算,核心是单位换算和公式的正确应用,属于力学基础题,难度较低。
【难度系数】
0.7
4. 把一质量是890 g的金属块放入盛满水的杯中,溢出的水是100 g,金属块受到的浮力是
1 N
,金属块的体积是100
cm³,金属块的密度是8.9
g/cm³。($\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)答案
4. 1 N 100 8.9
解析
【分析】本题需结合阿基米德原理、体积与密度的关系逐步计算:首先根据阿基米德原理,金属块受到的浮力等于排开溢出水的重力;金属块浸没时,其体积等于溢出的水的体积;最后利用密度公式计算金属块的密度。
【解析】1. 计算浮力:根据阿基米德原理,金属块受到的浮力等于排开水的重力,即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知$m_{排}=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,代入得$F_{浮}=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$;
2. 计算金属块体积:金属块浸没在水中,故$V_{金}=V_{排}$,由$ρ=\frac{m}{V}$得$V_{排}=\frac{m_{排}}{ρ_{水}}$,$ρ_{水}=1\ \mathrm{g/cm}^3$,则$V_{金}=\frac{100\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{g/cm}^3}=100\ \mathrm{cm}^3$;
3. 计算金属块密度:根据密度公式$ρ_{金}=\frac{m_{金}}{V_{金}}$,$m_{金}=890\ \mathrm{g}$,代入得$ρ_{金}=\frac{890\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{cm}^3}=8.9\ \mathrm{g/cm}^3$。
【答案】1 N 100 8.9
【知识点】阿基米德原理、密度公式应用
【点评】本题为基础物理计算题,核心考查浮力、体积、密度的基本计算,关键是明确浸没时金属块体积等于排开水的体积,难度较低。
【难度系数】0.6
【解析】1. 计算浮力:根据阿基米德原理,金属块受到的浮力等于排开水的重力,即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知$m_{排}=100\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{kg}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,代入得$F_{浮}=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$;
2. 计算金属块体积:金属块浸没在水中,故$V_{金}=V_{排}$,由$ρ=\frac{m}{V}$得$V_{排}=\frac{m_{排}}{ρ_{水}}$,$ρ_{水}=1\ \mathrm{g/cm}^3$,则$V_{金}=\frac{100\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{g/cm}^3}=100\ \mathrm{cm}^3$;
3. 计算金属块密度:根据密度公式$ρ_{金}=\frac{m_{金}}{V_{金}}$,$m_{金}=890\ \mathrm{g}$,代入得$ρ_{金}=\frac{890\ \mathrm{g}}{100\ \mathrm{cm}^3}=8.9\ \mathrm{g/cm}^3$。
【答案】1 N 100 8.9
【知识点】阿基米德原理、密度公式应用
【点评】本题为基础物理计算题,核心考查浮力、体积、密度的基本计算,关键是明确浸没时金属块体积等于排开水的体积,难度较低。
【难度系数】0.6
5. 蜡的密度是$0.9×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,木材的密度是$0.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,把质量相等的蜡块和木块投入水中,静止时,蜡块和木块所受浮力之比是
$1:1$
,蜡块和木块浸入水中的体积之比是$1:1$
。答案
5. $1:1$ $1:1$
解析
【分析】先根据蜡块、木块与水的密度关系判断浮沉状态,再利用漂浮时浮力等于重力的特点分析浮力关系,最后结合阿基米德原理推导浸入水中的体积之比。
【解析】水的密度$\rho_{水}=1×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,已知$\rho_{蜡}=0.9×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3<\rho_{水}$,$\rho_{木}=0.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3<\rho_{水}$,因此静止时蜡块和木块均漂浮在水面上。根据物体漂浮条件,浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G$。由于蜡块和木块质量相等,故$G_{蜡}=G_{木}$,则$F_{浮蜡}=F_{浮木}$,浮力之比为$1:1$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,可得浸入水中的体积$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$。因$F_{浮蜡}=F_{浮木}$,$\rho_{水}$和$g$为定值,故$V_{排蜡}:V_{排木}=1:1$。
【答案】$1:1$;$1:1$
【知识点】物体的浮沉条件、阿基米德原理
【点评】本题考查浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,核心是明确漂浮时浮力等于重力,结合公式推导即可得出结果,属于基础题型。
【难度系数】0.5
【解析】水的密度$\rho_{水}=1×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,已知$\rho_{蜡}=0.9×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3<\rho_{水}$,$\rho_{木}=0.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3<\rho_{水}$,因此静止时蜡块和木块均漂浮在水面上。根据物体漂浮条件,浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G$。由于蜡块和木块质量相等,故$G_{蜡}=G_{木}$,则$F_{浮蜡}=F_{浮木}$,浮力之比为$1:1$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,可得浸入水中的体积$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$。因$F_{浮蜡}=F_{浮木}$,$\rho_{水}$和$g$为定值,故$V_{排蜡}:V_{排木}=1:1$。
【答案】$1:1$;$1:1$
【知识点】物体的浮沉条件、阿基米德原理
【点评】本题考查浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,核心是明确漂浮时浮力等于重力,结合公式推导即可得出结果,属于基础题型。
【难度系数】0.5
6. 关于在水中的物体受到的浮力,下列说法正确的是 (
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体没入水中越深,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
C
)A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体没入水中越深,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
答案
6. C
解析
【分析】
要判断水中物体浮力的相关说法是否正确,需依据阿基米德原理明确浮力的决定因素:浸在液体中的物体所受浮力大小由液体密度和排开液体的体积决定,公式为$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,与物体自身密度、浸没深度、浮沉状态无关。接下来结合原理逐一分析选项即可。
【解析】
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力大小等于排开液体的重力,表达式为$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $。本题中液体为水,$ \rho_{液} $(水的密度)和$ g $均为定值,因此浮力仅由物体排开水的体积$ V_{排} $决定,与物体密度、浸没深度、浮沉状态无关。
对各选项逐一分析:
A选项:浮力与物体密度无关,仅由排开液体体积决定,故A错误;
B选项:物体没入水中后,排开水的体积不再变化,浮力与浸没深度无关,故B错误;
C选项:$ \rho_{水} $和$ g $为定值,排开水的体积越大,浮力越大,符合阿基米德原理,故C正确;
D选项:浮力大小取决于排开水的体积,与浮沉状态无关。例如,沉在水底的大铁块排开水的体积可能远大于漂浮的小木块,此时铁块受到的浮力更大,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的基础应用,核心是明确浮力的决定因素,需区分与浮力相关和无关的物理量,属于初中物理基础题,只要准确掌握原理即可正确解答。
【难度系数】
0.6
要判断水中物体浮力的相关说法是否正确,需依据阿基米德原理明确浮力的决定因素:浸在液体中的物体所受浮力大小由液体密度和排开液体的体积决定,公式为$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,与物体自身密度、浸没深度、浮沉状态无关。接下来结合原理逐一分析选项即可。
【解析】
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力大小等于排开液体的重力,表达式为$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $。本题中液体为水,$ \rho_{液} $(水的密度)和$ g $均为定值,因此浮力仅由物体排开水的体积$ V_{排} $决定,与物体密度、浸没深度、浮沉状态无关。
对各选项逐一分析:
A选项:浮力与物体密度无关,仅由排开液体体积决定,故A错误;
B选项:物体没入水中后,排开水的体积不再变化,浮力与浸没深度无关,故B错误;
C选项:$ \rho_{水} $和$ g $为定值,排开水的体积越大,浮力越大,符合阿基米德原理,故C正确;
D选项:浮力大小取决于排开水的体积,与浮沉状态无关。例如,沉在水底的大铁块排开水的体积可能远大于漂浮的小木块,此时铁块受到的浮力更大,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的基础应用,核心是明确浮力的决定因素,需区分与浮力相关和无关的物理量,属于初中物理基础题,只要准确掌握原理即可正确解答。
【难度系数】
0.6
7. 把重为5 N、体积为600 cm³的物体投入水中,当物体静止时,下列说法正确的是(
A.物体漂浮,$F_{浮}=6\ \mathrm{N}$
B.物体悬浮,$F_{浮}=5\ \mathrm{N}$
C.物体漂浮,$F_{浮}=5\ \mathrm{N}$
D.物体沉底,$F_{浮}=6\ \mathrm{N}$
C
)A.物体漂浮,$F_{浮}=6\ \mathrm{N}$
B.物体悬浮,$F_{浮}=5\ \mathrm{N}$
C.物体漂浮,$F_{浮}=5\ \mathrm{N}$
D.物体沉底,$F_{浮}=6\ \mathrm{N}$
答案
7. C
解析
【分析】要判断物体静止时的浮沉状态,需先计算物体完全浸没在水中时的浮力,再与物体重力比较确定状态;根据浮沉状态的规律,即可得出最终浮力,进而选出正确选项。步骤:1. 利用阿基米德原理计算物体完全浸没时的浮力;2. 比较浮力与重力,判断物体的浮沉状态;3. 根据浮沉状态的规律确定最终浮力,对应选项。
【解析】解:根据阿基米德原理,计算物体完全浸没在水中时受到的浮力:
$V_{物}=600\ \mathrm{cm}^3=6×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则
$F_{浮全}=\rho_{水}gV_{物}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×6×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=6\ \mathrm{N}$。
已知物体重力$G=5\ \mathrm{N}$,因为$F_{浮全}>G$,所以物体静止时漂浮。根据漂浮条件:物体漂浮时,浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G=5\ \mathrm{N}$。因此选项C正确。
【答案】C
【知识点】阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】本题考查浮力相关的基础应用,核心是掌握阿基米德原理和浮沉条件,先判断状态再求浮力,属于常规题型,难度不大。
【难度系数】0.7
【解析】解:根据阿基米德原理,计算物体完全浸没在水中时受到的浮力:
$V_{物}=600\ \mathrm{cm}^3=6×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则
$F_{浮全}=\rho_{水}gV_{物}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×6×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=6\ \mathrm{N}$。
已知物体重力$G=5\ \mathrm{N}$,因为$F_{浮全}>G$,所以物体静止时漂浮。根据漂浮条件:物体漂浮时,浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G=5\ \mathrm{N}$。因此选项C正确。
【答案】C
【知识点】阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】本题考查浮力相关的基础应用,核心是掌握阿基米德原理和浮沉条件,先判断状态再求浮力,属于常规题型,难度不大。
【难度系数】0.7
8. 关于物体的浮沉条件及应用实例,下列分析合理的是 (
A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,这是通过改变自身重力实现的
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变所受浮力,从而实现上浮和下沉
C
)A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,这是通过改变自身重力实现的
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变所受浮力,从而实现上浮和下沉
答案
8. C
解析
【分析】本题考查物体浮沉条件的应用,需结合漂浮条件、阿基米德原理逐一分析各选项对应的浮沉原理,判断选项合理性。
【解析】
选项A:橡皮泥捏成小船后,自身重力不变,通过改变排开水的体积增大浮力,从而漂浮,并非改变自身重力,故A错误。
选项B:轮船从长江驶入东海,始终漂浮,浮力等于自身重力(重力不变则浮力不变);根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,海水密度更大,故排开液体体积减小,吃水深度变小,故B错误。
选项C:密度计在不同液体中均漂浮,浮力等于自身重力;同一密度计重力不变,因此所受浮力大小相同,故C正确。
选项D:潜水艇体积固定,排开水的体积不变,浮力不变,它通过改变自身重力(进水/排水)实现上浮下沉,并非改变排开水的体积,故D错误。
【答案】C
【知识点】浮沉条件的应用、阿基米德原理
【点评】本题围绕浮沉条件的常见应用设置选项,需准确区分各实例的原理,避免易混点(如潜水艇与密度计的原理差异),属于基础知识点的综合考查。
【难度系数】0.5
【解析】
选项A:橡皮泥捏成小船后,自身重力不变,通过改变排开水的体积增大浮力,从而漂浮,并非改变自身重力,故A错误。
选项B:轮船从长江驶入东海,始终漂浮,浮力等于自身重力(重力不变则浮力不变);根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,海水密度更大,故排开液体体积减小,吃水深度变小,故B错误。
选项C:密度计在不同液体中均漂浮,浮力等于自身重力;同一密度计重力不变,因此所受浮力大小相同,故C正确。
选项D:潜水艇体积固定,排开水的体积不变,浮力不变,它通过改变自身重力(进水/排水)实现上浮下沉,并非改变排开水的体积,故D错误。
【答案】C
【知识点】浮沉条件的应用、阿基米德原理
【点评】本题围绕浮沉条件的常见应用设置选项,需准确区分各实例的原理,避免易混点(如潜水艇与密度计的原理差异),属于基础知识点的综合考查。
【难度系数】0.5
9. [2024·呼和浩特]小迪同学利用弹簧测力计、烧杯、水($\rho_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)、未知密度的小石块、咸奶茶和不吸水的细线,巧妙地设计实验,完成了①浮力相关内容的复习;②咸奶茶密度的测量。
$F_1=2.8\ \mathrm{N}$
$F_2=1.8\ \mathrm{N}$ $F_3=1.7\ \mathrm{N}$
(1)要测量小石块浸没在水中受到的浮力,最合适的实验顺序是
(2)根据上述实验数据计算出小石块的密度是
(3)咸奶茶的密度表达式为$\rho_{茶}=$
$F_1=2.8\ \mathrm{N}$
(1)要测量小石块浸没在水中受到的浮力,最合适的实验顺序是
A→B
(选填“A→B”或“B→A”)。(2)根据上述实验数据计算出小石块的密度是
$2.8×10^3$
$\mathrm{kg/m}^3$。(3)咸奶茶的密度表达式为$\rho_{茶}=$
$\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_水$
(用$F_1$、$F_2$、$F_3$、$\rho_{水}$表示)。答案
9. (1)A→B
(2)$2.8×10^3$
(3)$\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_水$
(2)$2.8×10^3$
(3)$\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_水$
解析
【分析】
测量小石块浸没在水中的浮力时,需避免石块沾水影响重力测量,因此应先测石块重力,再测浸没在水中的拉力;计算小石块密度时,利用称重法求浮力,结合阿基米德原理得石块体积,再由重力求质量进而算密度;咸奶茶密度通过两次称重法的浮力之比,结合阿基米德原理推导得出。
【解析】
(1) 若先将石块浸没在水中(B步骤),石块沾水会导致测量的重力(A步骤)偏大,产生误差,故实验顺序选A→B。
(2) 小石块重力$G=F_1=2.8\ \mathrm{N}$,浸没在水中的浮力$F_{浮水}=F_1-F_2=2.8\ \mathrm{N}-1.8\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,石块体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮水}}{\rho_{水}g}=\frac{1\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}$。石块质量$m=\frac{G}{g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.28\ \mathrm{kg}$,则密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.28\ \mathrm{kg}}{1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}}=2.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$。
(3) 小石块浸没在咸奶茶中时,浮力$F_{浮茶}=F_1-F_3$,同理$F_{浮茶}=\rho_{茶}gV$,结合$F_{浮水}=\rho_{水}gV$,得$\frac{\rho_{茶}}{\rho_{水}}=\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}$,故$\rho_{茶}=\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_{水}$。
【答案】
(1)A→B;(2)$2.8×10^3$;(3)$\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_水$
【知识点】
浮力计算、阿基米德原理、密度测量
【点评】
本题通过称重法与阿基米德原理结合,巧妙完成密度测量,考查实验操作合理性与公式推导能力,需注意实验顺序的影响。
【难度系数】
0.5
测量小石块浸没在水中的浮力时,需避免石块沾水影响重力测量,因此应先测石块重力,再测浸没在水中的拉力;计算小石块密度时,利用称重法求浮力,结合阿基米德原理得石块体积,再由重力求质量进而算密度;咸奶茶密度通过两次称重法的浮力之比,结合阿基米德原理推导得出。
【解析】
(1) 若先将石块浸没在水中(B步骤),石块沾水会导致测量的重力(A步骤)偏大,产生误差,故实验顺序选A→B。
(2) 小石块重力$G=F_1=2.8\ \mathrm{N}$,浸没在水中的浮力$F_{浮水}=F_1-F_2=2.8\ \mathrm{N}-1.8\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,石块体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮水}}{\rho_{水}g}=\frac{1\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}$。石块质量$m=\frac{G}{g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.28\ \mathrm{kg}$,则密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{0.28\ \mathrm{kg}}{1×10^{-4}\ \mathrm{m^3}}=2.8×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$。
(3) 小石块浸没在咸奶茶中时,浮力$F_{浮茶}=F_1-F_3$,同理$F_{浮茶}=\rho_{茶}gV$,结合$F_{浮水}=\rho_{水}gV$,得$\frac{\rho_{茶}}{\rho_{水}}=\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}$,故$\rho_{茶}=\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_{水}$。
【答案】
(1)A→B;(2)$2.8×10^3$;(3)$\frac{F_1-F_3}{F_1-F_2}\rho_水$
【知识点】
浮力计算、阿基米德原理、密度测量
【点评】
本题通过称重法与阿基米德原理结合,巧妙完成密度测量,考查实验操作合理性与公式推导能力,需注意实验顺序的影响。
【难度系数】
0.5
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