2025年中考物理复习实验专题练习专题十八探究浮力的大小跟哪些因素有关
2024-12-14
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内容正文:
2025年中考物理复习实验专题练习 专题十八 探究浮力的大小跟哪些因素有关
一、实验题
1.爱好军事的小亮了解到,2014年我国的372潜艇因海水密度变化发生了“掉深”,指挥员在3min内下达了十多道口令,艇员完成了500多个动作,终于转危为安,创造了潜艇史上的奇迹;为了探究潜艇“掉深”的原因,他找来了弹簧测力计、金属块A、圆柱形玻璃杯、水、盐水进行了如图所示的探究;
(1)通过比较甲、丙、丁三次实验数据可知,浮力大小与物体浸没深度 ;
(2)通过分析甲、丙、戊三次实验数据可知,潜艇发生“掉深”的原因是当潜艇突然潜行驶入海水密度较 的海域后,受到的 力突然减小,小于潜艇的重力,使潜艇急剧下降,下降过程中受到海水的 力增大,从而发生危险;
(3)如果你是潜艇的指挥员,当潜艇发生“掉深”时你会发出命令: (选填“向潜艇水仓中加水”、“将水仓中的水排出”)理由是: 。
2.(1)在探究“影响浮力大小的因素”时,弹簧测力计挂着同一金属块的示数,请你根据图中的弹簧测力计数据完成下列内容。
①金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N;
②分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”);
③分析 两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关;
(2)如图所示是小南“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验过程;
①该探究要用弹簧测力计水平拉着木块A沿水平方向做匀速直线运动,根据 原理可知,此时摩擦力与拉力大小相等;
②小南分析甲、乙两图实验,发现F1 < F2,说明滑动摩擦力的大小与 有关;
③小南在本次探究中运用的研究方法是 和转换法。
3.小明在“探究影响浮力大小因素”的实验中,有以下4种猜想:
猜想1:浮力的大小与液体的密度有关。
猜想2:浮力的大小与物体的形状有关。
猜想3:浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关。
猜想4:浮力的大小与物体所受重力大小有关。
(1)如图甲,小明用手把开口朝上的饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力,这个事实可以支持猜想 ;
(2)为了验证猜想1和4,选用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验。
①比较 三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体的密度有关;
②比较 三次实验,可以得出结论:浮力的大小与物体的重力无关;
(3)为了验证猜想2,小龙用两块橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图丙所示的实验,由此小龙得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为结论不可靠,主要原因是 。
4.为了探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系,某物理兴趣小组的同学进行了如图所示的实验操作:
(1)本实验合理的操作顺序是 ;
(2)根据图中信息,石块受到的浮力为 N,石块排开液体所受的重力为 N;
(3)由实验数据可以得出初步结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于 的大小;
(4)该小组同学得出以上结论后,打算结束本次实验,但老师了解了他们的实验步骤后,对他们提出了如下建议: ,以便使他们所得的结论更加具有普遍性;
(5)该小组同学又进行了如下深入探究:将溢水杯中注满水放在电子秤上,如图a所示,其示数为m1,将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没,待杯中水停止外溢时,如图b所示,其示数为m2,则m1 m2(选填“>”“=”或“<”)。
5.小艾同学按下图所示步骤进行探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,物体的重力为 N;
(2)通过比较步骤A、B、C、D,可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与 有关;
(3)通过比较步骤A、B、E, (选填“可以”或“不可以”)得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若完成实验后,小艾发现整个实验中弹簧测力计都忘记了校零,测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
6.小丽到游泳馆游泳时,在下水的过程中感觉身体越来越“轻”,针对这一现象,小丽通过如图所示的步骤进行了“浮力大小与哪些因素有关”的实验探究。(已知,)
(1)由A、B、C三图可知,浮力大小与 有关,由A、C、D三图可知,浮力大小与 无关,物体完全浸没在水中时,受到浮力为 N;
(2)盛有某种液体的柱形容器放在水平面上(图中未画出),容器对桌面的压强为,用弹簧测力计吊着A图中的物体,像C图一样将其浸没到液体中时,容器对底部的压强增大了,将细线剪断,物体沉于液体底部,容器对桌面的压强又增大了,容器底面积为,则液体的密度为 ;
(3)实验中,小丽发现如果将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越 ,她观察到实验中改变液体的密度时,物块受到的浮力变化不够明显,想出下列四种改进方案,其中可行的是 (选填字母);
A.换用体积更大的同种物块 B.换用两种密度相近的液体进行实验
C.换用分度值大一些的弹簧测力计 D.利用现有器材进行多次实验
7.如图所示为活动卡上的几个实验。
(1)图(a)所示实验过程是定量研究浸没在液体中的物体受到的浮力与 之间的关系,物体受到的浮力可以用 表示,V2﹣V1表示 。
(2)如图(b)所示,在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,将铅笔压在大拇指和食指之间,观察到手指肌肉下陷情况不同,这是在探究压力的作用效果与 的关系。
(3)小明同学利用U形管压强计来探究液体内部压强与深度的关系,如图(c)所示。小明在容器内装入水后,将U形管压强计的金属盒置于水中 的深度处(选填“相同”或“不同”),并观察比较U形管压强计两边液面的 ;第一次试验完成后还需要在其他液体中重复实验,这样做的目的是 。
(4)如图(d)所示是 实验的过程,实验中若玻璃管倾斜,管内水银柱的高度将 ,若将此装置移到高山上,则水银柱的高度将 (后两空选填“变大”、“变小”或“不变”)。
8.在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中,实验步骤如图所示:
(1)金属块完全浸没在水中受到的浮力为 N;
(2)步骤B和C可以探究浮力的大小与 的关系;通过步骤C和D可以发现浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);步骤 (填字母)可以探究浮力的大小与液体密度的关系;
(3)根据实验数据,可以计算出金属块的体积为 m3,金属块的密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
9.在语文课本上学习了“死海不死”的文章后,小敏想“探究浮力的大小与哪些因素有关”,她提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关
为了验证上述猜想,她按照图中字母顺序做了如下实验:
(1)分析比较实验步骤A、C、D,可以验证猜想 是错误的;分析比较实验步骤A、B、C,可以验证猜想 是正确的,并由此联想到,轮船的满载排水量越 (大/小),它的承载能力就越强。
(2)实验中用手提着弹簧测力计,会使测力计示数不稳定,你的改进建议是 ;
(3)分析图中题中提供的信息,从图B→图C的过程中,物体受到的重力 (变大/变小/不变),受到的浮力 (变大/变小/不变)。
(4)小丽想利用该装置改成一个沉浸式液体密度计(浸没),该密度计能测的液体最大密度值为 kg/m3。
10.如图是某一小组探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验,请回答下列问题:
(1)若选用的操作是①④⑤,可探究浮力的大小与 的关系;
(2)请计算物体A的密度为多少 ?(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,请写出必要的文字说明、推导过程和计算结果)
(3)另一小组在实验结束后,绘制了弹簧测力计对物体B的拉力和物体B所受浮力随浸入水中深度变化的两条图线,如图所示,分析图像可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是物体B所受浮力的变化情况;
②物体B的密度ρB= kg/m3。
11.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中, ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;()
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,让物体部分浸在水中,使其浸入水中的 与图乙相同,测力计示数为2.0N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度无关。
12.在探究浮力的大小与哪些因素有关。实验小组的同学们提出了以下猜想:①浮力大小与物体浸入液体中的体积有关;②浮力大小与液体的密度有关。下面是小组同学在探究猜想①时所做的实验,他们选择了一个正方体金属块A、弹簧测力计、细线、水和圆柱型玻璃杯。请你回答下面的问题:
(1)组员小明通过比较甲、乙两图可知金属块在乙图中受到的浮力为 N。比较甲、乙、丙三图可以得出:液体密度一定时, ,浮力越大;
(2)组员小红通过比较甲、乙、丙三图得出:液体密度一定时,物体浸入液体深度越深;浮力越大的结论。实验结束后小红对自己的结论进行评估,觉得自己的结论与两个猜想都不相同,于是和小明进行了交流,小明指出小红在实验过程中没有控制 ,所以导致了结论错误;
(3)小红为了探究浮力大小与物体浸入液体深度是否有关,对实验进行了改进。她找来一个长方体金属块,分别在对边的中点画出ab和cd两条线段。测出金属块重力后,她用弹簧测力计吊着金属块a点按图丁所示方法将金属块浸入水中,并使水面与cd相平,读出弹簧测力计的示数。为了正确完成探究,她接下来应该用弹簧测力计 ,读出弹簧测力计的示数。
13.如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)如图甲,物体重力为 N;
(2)如图乙,把物体浸没在水中时,物体受浮力的大小为 N,若将绳子剪断,物体将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”);
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体受浮力的大小与 有关;
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选图中 (填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较。
14.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题:
(1)根据A与E两图所示的实验数据,可知物体A浸没在盐水中所受的浮力为 N.
(2)若探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,可选用的操作是(填序号) .
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出:物体A的体积为 cm3,盐水的密度为 kg/m3.
15.如图一所示,是八年级一班实验小组“探究浮力大小跟哪些因素有关”的过程中,弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)分析丙、丁两图可知,浸在液体中的物体所受的浮力大小跟 有关;
(3)根据上述实验可以得出金属块的密度是 kg/m3,盐水的密度是 kg/m3。
(4)小组实验完成后,有小组成员联想到压力、压强的知识,提出了两个问题(以下两空选填“>”、“=”或“<”):
①乙、丙两图中金属块的下表面受到水的压强分别为p1、p2,则p1 p2。
②丙、丁两图中金属块上表面与下表面的压力差分别为ΔF1、ΔF2,则ΔF1 ΔF2。
(5)小明完成上述探究后,继续利用下图进行 “浮力的大小等于什么”的实验探究。
以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成立,则可得出结论F浮=G排。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1. 无关 小 浮 压 将水仓中的水排出 排出水后可以减小潜艇重力
【详解】(1)[1]比较甲、丙、丁三次实验可知,液体密度相同,排开液体的体积相同,测力计示数相同,则浮力相同,物体浸没的深度不同,故可知,浮力大小与物体浸没深度无关。
(2)[2][3]由图甲、丙、戊可知,金属块排开液体的体积相同,液体密度不同,密度越大,测力计示数越小,则浮力越大,说明当浸入液体体积相同时,液体密度越大,浮力越大;所以潜艇发生“掉深”的原因是当潜脡突然潜行驶入海水密度较小的海水中时,由可知,海水密度变小,会造成潜艇受到的浮力减小,当浮力小于重力时,潜水艇会下沉。
[4]潜艇急剧下降,深度增加,根据可知,潜艇在下沉的过程中受到海水的压强变大,海水对潜艇的压力变大,从而发生危险。
(3)[5][6]当潜艇发生“掉深”时,浮力小于自身的重力,要使潜艇停止下沉,应减轻自身的重力,故应排出水仓中的水,排出水后可以减小潜艇重力,使潜艇受到的浮力大于或等于重力使其上浮或不再下沉,从而脱离危险。
2. 2 无关 丁、戊 二力平衡 压力大小 控制变量法
【详解】(1)①[1]弹簧测力计的分度值为0.2N,则金属块的重力为G=4.8N;金属块浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F水=4.8N-2.8N=2N
②[2]分析丙、丁可知,当金属块完全浸没在水中后排开水的体积相同,在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,浮力的大小相同,则浮力的大小与深度无关。
③[3]要探究浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关,就要让液体密度不同,其他条件相同,对比图示,应用丁、戊两图分析。
(2)①[4]要使物体所受的摩擦力与拉力平衡,应用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做匀速直线运动,此时滑动摩擦力等于测力计的拉力,因此,这里是利用了二力平衡的知识。
②[5]比较甲、乙两图,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,F1<F2,所以摩擦力的大小与压力大小有关。
③[6]由于摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,所以这个实验中用到控制变量法。
3. 3 ade abc 没有控制物体排开液体的体积相同
【详解】(1)[1]如图,把开口朝上的饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,说明饮料罐浸入液体的体积越多,手会感到越吃力,说明饮料罐受到的浮力越大;所以这个事实可以支持猜想3。
(2)①[2]要探究浮力大小与液体的密度有关,就要控制排开液体体积相同,物体浸入不同密度的液体中进行实验;如图乙所示,比较ade三次实验,同一个物体A分别浸入水、酒精和浓盐水三种不同密度的液体中,测出它们各自受到的浮力大小,可以验证浮力大小与液体的密度有关。
②[3]要探究浮力的大小与物体的重力是否有关,需要把不同重力、相同体积的物体完全浸入相同的液体中进行实验;如图乙所示,比较abc三次实验,三个重力不同的圆柱体A、B、C都完全浸入到水中,测出它们各自受到的浮力大小,可以验证浮力的大小与物体的重力无关。
(3)[4]要探究浮力的大小与物体的形状是否有关,需要把体积相同、形状不同的物体浸没到相同液体中进行实验;如图丙所示,两块不同形状的橡皮泥被浸入水中,但没有控制这两块橡皮泥排开液体的体积相同,所以这个结论不可靠。
4. 丁甲乙丙(甲丁乙丙) 0.5 0.5 排开液体所受重力 换用不同的物体和液体多次实验 =
【详解】(1)[1]探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系,根据称重法,由步骤甲、乙测量物体浸没在液体中所受的浮力,由步骤丙、丁得到排开液体受到的重力,本实验合理的操作顺序是丁甲乙丙(甲丁乙丙)。
(2)[2][3]根据称重法,石块浸没在液体中所受的浮力
用小桶和排开液体的总重力减去小空桶的重力得到排开液体受到的重力
(3)[4]由(2)得
即浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
(4)[5]探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系,为寻找普遍规律,应换用不同的固体或液体进行多次实验。
(5)[6]铁球浸没在水中,铁球受到的浮力
物体间力的作用是相互的,铁球给水的压力
当铁球浸没在盛满水的溢水杯中,排出水的重力为,故电子秤的压力增加了,又减少了,因为
所以,电子秤受到的压力不变,则有
5. 4 排开液体的体积 不可以 不变
【详解】(1)[1]图A中弹簧测力计的分度值为0.2N,则其示数为4N。
(2)[2]分析实验步骤A、B、C、D随着物体排开液体的体积增大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知所受浮力也增大,可以得出同种液体中,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关,液体密度一定,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(3)[3]为了探究浮力大小与液体密度的关系,应该控制排开液体的体积相同,而液体的密度不同,而A、B、E排开液体的体积和液体的密度都不同,所以不可以得出浮力大小与液体密度有关。
(4)[4]若弹簧测力计都没有校零,那么两次测量结果都应加上或减去测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力大小应不变。
6. 物体浸在液体中的体积/物体排开液体的体积 物体浸没在液体中的深度 1 小 A
【详解】(1)[1]由A、B、C三图可知液体的密度相同,排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,由称重法可知,浮力不同,故可得到浮力与物体排开液体的体积有关。
[2]由A、C、D三图可知,液体的密度和排开液体的体积相同,物体所处的深度不同,弹簧测力计示数相同,由称重法可知,物体受到的浮力相同,因此可知,浮力大小与浸没深度无关。
[3]由图A、C可知,物体完全浸没在水中时,受到浮力为
(2)[4]图C中物体受到的浮力为1N,则物体的体积为
用弹簧测力计吊着A图中的物体,像C图一样将其浸没到液体中时,容器对底部的压强增大了,则将物体浸没到液体中时,液体升高的高度
由可知,液体的密度为
(3)[5]如果将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,由和可知,物体受到的浮力越大,弹簧测力计的示数越小。
[6]根据阿基米德原理可知,若要使浮力变化明显,应使两种液体密度变化大一些或增大排开液体的体积,即增大物体的体积,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.(1) 排开液体重力 F1-F2 排开液体体积
(2)受力面积
(3) 不同 高度差 使实验结论具有普遍性
(4) 托里拆利 不变 变小
【详解】(1)[1][2][3]如图(a)所示实验过程是定量研究浸没在液体中的物体受到的浮力与它排开液体所受重力的关系;根据称量法测浮力可得,物体受到的浮力
F浮=F1−F2
由图可知,量筒示数的增加量V2−V1为物体排开液体的体积。
(2)将铅笔压在大拇指和食指之间时,两手指受到的压力相等,笔尖的受力面积小、笔尾的受力面积大,两手指的下陷程度不同,故图(b)实验是探究压力的作用效果与受力面积的关系。
(3)[1][2][3]利用U形管压强计来探究液体内部压强与深度的关系,根据控制变量法,将压强计的金属盒置于水中不同深度处,通过观察U形管中液面高度差的变化,可得出液体压强的大小。第一次试验完成后还需要在其他液体中重复实验,这样做的目的是使实验结论更加具有普遍性。
(4)[1][2][3]如图(d)可知是托里拆利实验的过程,由于水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,因此若玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差不变。若将此装置移到高山上,外界大气压减小,由式子可知,水银柱的高度将变小。
8. 1 排开液体体积 无关 ADE 10-4 4×103
【详解】(1)[1]比较图A、D,根据称重法测浮力可知,金属块完全浸没在水中受到的浮力
F浮=G−F示=4N-3N=1N(2) [2]步骤B和C中,液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,物体所受浮力不同。可以探究浮力的大小与排开液体体积的关系。
[3]步骤C和D中,液体密度相同,物体排开液体的体积相同,物体浸没在液体中的深度不同,但浮力相同,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
[4]要探究浮力的大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相同,改变液体的密度,故应选择步骤ADE。
(3)[5][6]由F浮=ρ水gV排可得,金属块的体积
金属块的质量
金属块的密度
9. 三 二 大 将测力计挂在铁架台上,通过调节物体浸入水中的深度来读数 不变 变大 4×103
【详解】(1)[1]分析比较实验步骤A、C、D实验可知,物体排开水的体积相同而物体浸没在水中的深度不同,根据F浮=G-F可得物体受到的浮力相等,由此可知,物体受到的浮力与物体浸没在液体的深度无关,由此可知,猜想三是错误的。
[2][3]分析比较实验步骤A、B、C,实验可知,物体浸入液体中的体积不同,根据F浮=G-F可得物体受到的浮力不同,由此可知,物体受到的浮力与物体浸入液体中的体积有关,由此可知,猜想二是正确的;并由此联想到,轮船的满载排水量越大,它的承载能力就越强。
(2)[4]实验中用手提着测力计,可能会使测力计示数不稳定,改进建议是:将测力计挂在铁架台上,通过升降台调节物体浸入水中的深度来读数。
(3)[5][6]从图B→图C的过程中,物体受到的重力不变,将物体缓缓浸入水的过程中,物体排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力变大。
(3)[7]由图A可知,物体的重力为G=4N,由图C可知,物体浸没在水中时,弹簧测力计的拉力为F拉=3N,故由称重法可得,物体浸没在水中时,所受浮力
F浮=G-F拉=4N-3N=1N
由F浮=ρ液gV排可得,物体的体积为
当物体浸没在液体中时,液体密度越大,物体所受浮力越大,则弹簧测力计的示数越小,当弹簧测力计的示数为0时,此时物体所受液体的浮力F浮大等于物体的重力G,即
解得该密度计能测的液体最大密度值
10. 液体的密度 见解析 a 2.0×103
【详解】(1)[1]若选用的操作是①④⑤,从这三个图可以看到,物体都是完全浸没在液体中,排开液体的体积是相同的,但是液体的种类不同,一个是水,另一个是盐水,液体的密度不同,所以说这操作可以探究浮力的大小与液体的密度的关系。
(2)[2]从操作步骤①可以看到,弹簧测力计的示数为4N,拉物体A的力为4N,物体A处于静止状态,根据二力平衡,可知,物体A的重力为4N,g=10N/kg,则物体A的质量为
物体A的质量为0.4kg;已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,观察步骤④,物体A完全浸没在水中,物体A排开的水体积,大小等于物体A自身的体积,即,步骤④中,弹簧测力计的拉力为3N,物体A的重力为4N,还有水对它的浮力作用,这三力平衡,可知
物体A受到的浮力大小为1N,根据阿基米德原理的公式可知,物体A排开的水体积为
物体A自身的体积也为1.0×10-4m3,由上述可知,物体A的质量为0.4kg,根据密度公式,可知,物体A的密度为
物体A的密度为4.0×103kg/m3。
(3)[3]另一小组在实验结束后,绘制了弹簧测力计对物体B的拉力和物体B所受浮力随浸入水中深度变化的两条图线,如图所示,从图中可以看到,随着物体B浸入水中深度的增加,曲线a的力在增加,曲线b的力在减小,这过程中,根据阿基米德原理,物体B排开水的体积在增加,物体B所受浮力在增加,重力大小不变,弹簧测力计对物体B有拉力,这三力平衡,可知,测力计对物体B的拉力在减小,所以,曲线a描述的是物体B所受浮力的变化情况,曲线b描述的是物体B所受拉力的变化情况。
[4]从图像可以看到,随着物体B在水中深度的变化,拉力和浮力也在变化,直到一定的深度,拉力和浮力不再变化,并且拉力大小等于浮力大小,物体B还受到重力作用,这三力平衡,可得
并且,代入上式可得
展开式子,可得
化简,可得物体B的密度
物体B的密度为2.0×103kg/m3。
11. 0.3 物体排开液体的体积越大,所受浮力越大 体积
【详解】(1)[1]将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,当测力计示数如图甲所示时,测力计的拉力为2.4N,根据称重法测浮力可得,浮力为
(2)[2]由甲、乙、丙可知,同种液体,排开液体的体积越大,所受到的浮力也就越大。
(3)[3]完全浸没在水中时受到的浮力为
解得,物体的体积为
浸没在盐水中受到的浮力为
可解得盐水的密度
(4)[4]同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,让物体部分浸在水中,使其浸入水中的体积相同,此时浸入的深度不同,根据测得数据,物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度无关。
12. 1 排开液体的体积越大 排开液体的体积相同 答案见解析
【详解】(1)[1][2]甲图中,测力计分度值为0.2N,正方体金属块A的重力为4.6N,乙中测力计的示数为3.6N,由称重法,金属块在乙图中受到的浮力为
F浮=G-F=4.6N-3.6N=1N
金属块在丙图中受到的浮力为
F浮=G-F=4.6N-2.8N=1.8N
比较乙、丙实验,丙中正方体金属块A排开液体的体积大,测力计示数小,由称重法,受到的浮力大,故通过比较甲、乙、丙三图得出:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)[3]研究物体受到的浮力大小与物体浸入液体深度的关系时,要控制排开液体的密度和体积相同,而小红在实验过程中没有控制排开液体的体积相同,所以导致了结论错误。
(3)[4]小红为了探究浮力大小与物体浸入液体深度是否有关,测出金属块重力后,她用弹簧测力计吊着金属块a点按图丁所示方法将金属块浸入水中,并使水面与cd相平,读出弹簧测力计的示数,为控制排开液体的体积相同(只改变液体的深度),她接下来应该用弹簧测力计吊着金属块c点按下图所示方法将金属块浸入水中,并使水面与ab相平,读出弹簧测力计的示数。
13. 4.2 1 下沉 液体的密度 C和D
【详解】(1)[1]如图甲,弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.2N,所以物体重力是4.2N。
(2)[2][3]如图乙,把物体浸没在水中时,物体受到竖直向下的重力,竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用,这三个力是平衡力,故
G=F+F浮
物体重力是4.2N,物体受到竖直向上的拉力是3.2N,所以物体受浮力的大小为
F浮=G﹣F=4.2N﹣3.2N=1N
物体浸没在水中,受到的浮力小于重力,若将绳子剪断,物体将下沉到容器底部。
(3)[4]由甲乙知,物体浸没在水中受到的浮力为
F浮=G﹣F=4.2N﹣3.2N=1N
由甲丙知,物体浸没在酒精中受到的浮力为
F'浮=G﹣F'=4.2N﹣3.4N=0.8N
物体的体积不变,物体排开水和排开酒精的体积相同,液体的密度不同,所以物体受到的浮力不同,所以物体受到的浮力大小跟液体的密度有关。
(4)[5]物体在液体中受到浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,探究浮力大小跟物体的密度是否有关,控制液体的密度和物体排开液体的体积不变,所以选择20cm3的铁块和20cm3的铜块,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较。
14. 0.4 ABC 200 1.2×103kg/m3
【详解】(1)由图a与e可知,A在盐水中受到的浮力:F浮′=G-F′=8N-5.6N=2.4N;
(2)要探究浮力和排开液体的体积的关系,需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,图BCD液体的密度相同,图BC开液体的体积不同,故可以选图中的步骤A和步骤B与步骤A和步骤C的浮力计算结果进行比较.
(3)由图a与c可知,A在水中受到的浮力:F浮=G-F=8N-6N=2N;
由F浮=ρ液gV排可知,物体A的体积:
由图a与e可知,A在盐水中受到的浮力:F浮′=G-F′=8N-5.6N=2.4N;
盐水的密度:
15. 2 液体的密度 2.4×103 1.2×103 < < DBAC F2-F3=F1-F4
【详解】(1)[1]甲中测力计的分度值为0.2N,示数为4.8N,故金属块的重力G=4.8N;由图丙可知,金属块浸没在水中时,受到的浮力为
F浮=G-F示=4.8N-2.8N=2N
(2)[2]分析丙丁两图可知,金属块排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,根据F浮=G-F示可知浸在两种液体中的物体所受的浮力大小不同,故浸在液体中的物体所受的浮力大小跟液体的密度有关。
(3)[3]金属块的体积
金属块的密度为
[4]由
得盐水的密度为
(4)①[5]由图可知,物体A下表面在乙图中所处的深度小于在丙图中的深度,由p=ρgh可知,p1<p2。
②[6]丙、丁两图中金属块上表面与下表面的压力差分别为ΔF1、ΔF2,由
ΔF1=F浮=2N
ΔF2=F浮盐水=2.4N
可知,ΔF1<ΔF2。
(5)[7]为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,应先测量空桶的重。然后再测出石块的重力,并直接浸入水中观察测力计的示数。最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水的重力。因此,合理的顺序应为:DBAC。[8]BC两次的结果之差符合称重法求浮力,AD两次的结果之差则可求出物体排出的水受到的重力,二者的结果是相等的,故得:F2-F3=F1-F4,进一步得出结论:F浮=G排。
答案第1页,共2页
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