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液体
被物体排开的液体所受的重力
$ F_浮=G_{排液}$
气体
2
石块
0.49
50
2.8
增大
2.8×10-4
【分析】
这道题属于力学基础概念填空题,解题思路是回忆浮力的定义以及阿基米德原理的核心内容。首先明确浮力的产生条件、受力方向和力的性质,再梳理阿基米德原理的内容、表达式以及适用范围,最后将对应知识点准确填入题目空缺处即可。
【解析】
根据浮力的定义可知:浸在液体中的物体受到液体向上的托力叫作浮力。
根据阿基米德原理的内容:浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,用公式表示为$F_浮=G_{排液}$,该原理不仅适用于液体,同样适用于气体。
【答案】
液体;上;托;被物体排开的液体所受的重力;$F_浮=G_{排液}$;气体
【知识点】
浮力的定义、阿基米德原理
【点评】
本题为力学基础概念题,重点考查浮力的定义及阿基米德原理的核心内容、公式与适用范围,是后续学习浮力相关计算的基础,需准确识记。
【难度系数】
0.9
【分析】
要解决这道题,首先需回忆浮力的测量方法,本题采用称重法测浮力。其原理是:物体浸没在液体中时,受到重力、浮力和弹簧测力计的拉力,这三个力平衡,因此浮力大小等于物体在空气中的重力减去弹簧测力计的示数。接下来提取题目中的已知条件:物体在空气中的重力为5N,浸没在水中时弹簧测力计的示数为3N,将数据代入对应公式即可计算出浮力大小。
【解析】
根据称重法测浮力的公式:$F_{浮}=G-F_{示}$
已知物体在空气中的重力$G=5N$,浸没在水中时弹簧测力计的示数$F_{示}=3N$,代入数据可得:
$F_{浮}=5N - 3N=2N$
【答案】
2
【知识点】
称重法测浮力
【点评】
本题考查称重法测浮力的基础应用,题型简单,只需牢记公式代入数据计算即可。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先,根据浮力的定义,浮力是液体对浸在其中物体的作用力,可确定该浮力的施力物体和受力物体;接着,依据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,当石块一半浸入水中时,排开液体的体积变为完全浸没时的一半,浮力也随之减半,由此能算出排开的水重;最后,利用阿基米德原理的变形公式$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$计算排开水的体积,并完成单位换算得到以$cm³$为单位的结果。
【解析】
1. 确定浮力的施力与受力物体:浮力是液体对浸在其中物体的作用力,因此该浮力是水对石块的作用。
2. 计算一半浸入时排开的水重:根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力。当石块一半浸入水中时,排开液体的体积为完全浸没时的一半,浮力也变为原来的一半,所以排开的水重$G_{排}'=F_{浮}'=\frac{0.98N}{2}=0.49N$。
3. 计算排开水的体积:由阿基米德原理公式$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$变形可得$V_{排}=\frac{F_{浮}'}{\rho_{水}g}$,代入数据$F_{浮}'=0.49N$,$\rho_{水}=1×10^{3}kg/m^{3}$,$g=9.8N/kg$,则$V_{排}=\frac{0.49N}{1×10^{3}kg/m^{3}×9.8N/kg}=5×10^{-5}m^{3}$,换算单位得$5×10^{-5}m^{3}=50cm^{3}$。
【答案】
水;石块;0.49;50
【知识点】
浮力的概念;阿基米德原理;体积单位换算
【点评】
本题考查浮力基础概念与阿基米德原理的应用,侧重对基础知识的理解和简单计算能力的考查,需明确浮力的施力与受力物体,熟练运用阿基米德原理公式进行相关推导计算。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先解决弹簧测力计读数问题:先确定弹簧测力计的分度值,再根据指针位置读出示数,该示数就是水的重力;接着分析浮力变化:根据称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{示}$,弹簧测力计示数变小,重力不变,可知浮力变大,从而得出浮力与排开液体体积的关系;最后计算排开水的体积:当水袋全部浸没时,弹簧测力计示数为0,说明浮力等于水的重力,再利用阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$变形求出排开水的体积。
【解析】
1. 弹簧测力计读数:由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指向2.8N刻度线,因此水的重力为2.8N。
2. 浮力变化分析:将水袋逐渐浸入水中,弹簧测力计的示数逐渐变小,根据称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{示}$,水的重力$G$不变,$F_{示}$变小,则$F_{浮}$变大,表明水袋所受浮力的大小随排开水的体积增大而增大。
3. 排开水的体积计算:当水袋全部浸没水中时,弹簧测力计的示数为0,此时$F_{浮}=G=2.8N$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,变形可得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$,代入数据:
$V_{排}=\frac{2.8N}{1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=2.8×10^{-4}m^{3}$。
【答案】
2.8;增大;$2.8×10^{-4}$
【知识点】
弹簧测力计读数;阿基米德原理;浮力的影响因素
【点评】
本题考查弹簧测力计的使用、阿基米德原理的应用,需结合实验现象理解浮力与排开液体体积的关系,计算时注意公式的正确运用。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以分两步来分析这道题:
1. 比较物体体积:甲、乙均浸没在液体中,此时物体排开液体的体积等于自身体积,且已知二者浮力相等。根据阿基米德原理的变形公式$V=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$,在浮力$F_{浮}$和g相同的条件下,液体密度越小,物体体积越大。因为水的密度大于酒精,所以浸没在酒精中的乙物体体积更大。
2. 比较物体密度:已知甲、乙质量相等,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,质量相同时,物体体积越小,密度越大。结合第一步结论甲的体积更小,可知甲的密度更大。
【解析】
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,甲、乙物体浸没时$V_{排}=V_{物}$。已知$F_{浮甲}=F_{浮乙}$,$\rho_{水}>\rho_{酒精}$,由$V=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$可知,在$F_{浮}$和g相同的情况下,$\rho_{液}$越小,V越大,因此$V_{甲}<V_{乙}$,即体积大的是乙物体。
又因为甲、乙质量相等,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,在m相同的情况下,V越小,$\rho$越大,所以$\rho_{甲}>\rho_{乙}$,即密度大的是甲物体。
【答案】
乙;甲
【知识点】
阿基米德原理;密度公式的应用
【点评】
本题考查阿基米德原理与密度公式的综合应用,需结合已知条件通过公式推导比较物理量的大小关系,注重对基本公式的理解和灵活运用。
【难度系数】
0.6