受力分析、浮力测量物体密度专题训练 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期
2025-02-21
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第七章 力,第八章 运动和力,第3节 物体的浮沉条件及应用 |
| 类型 | 题集-综合训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 1.51 MB |
| 发布时间 | 2025-02-21 |
| 更新时间 | 2025-02-21 |
| 作者 | 杜大大力 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-02-21 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/50565493.html |
| 价格 | 1.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
八年级下册期末复习--受力分析、浮力测量物体密度专题训练
人教版初中物理2024-2025学年
一.填空题(共10小题)
1.如图所示,木板B在F=10N的水平拉力作用下,沿水平方向做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数是4N,则木块A受到的滑动摩擦力是 N;物体B受到地面的摩擦力是 N,当F增大到12N时,木块B受到的A的滑动摩擦力是 N。
2.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在木板运动的过程中,若拉力F增大时,则弹簧测力计示数 。(选填“变大”、“变小”或者“不变”)
3.如图甲所示,完全相同的A、B两物叠放在水平桌面上,用F1=40N的水平拉力作用在A物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 N;若将A、B按图乙所示紧靠放于该桌面,用水平力F2推A,也能使A、B一起向右匀速直线运动,则此时A施加给B的推力为 N。
4.如图,长方体A、B叠放在水平地面上,A受到水平向右的拉力F=5N,轻质细绳对A的水平向左的拉力为4N,A、B均保持静止。若不计滑轮和轮轴的摩擦及弹簧测力计的重力,弹簧测力计的示数为 N,B对地面的摩擦力为 N。
5.如图甲所示,在拉力F1作用下,使AB一起向右做匀速直线运动,此时A受到地面的摩擦力为 N,如图乙所示,拉力F2作用在物体B上,使它们一起向右运动,此时A受到地面的摩擦力为 N。
6.如图所示,在光滑水平桌面上叠放着甲、乙两木块,重力分别为20N和10N,用15N的水平拉力F拉动木块乙,恰好能使木块乙向右做匀速直线运动,则甲受到的摩擦力是 N。
7.如图所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平向右的力F2推A,使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2 F1(选填“>”、“<”或“=”)。
8.如图所示,物体A质量为1kg,物体B的质量为3kg,用水平力F把A,B两物体紧压在竖直墙上不动。这时物体B的左表面受到的摩擦力大小为 N,右表面受到的摩擦力大小为 N(假设A物体的左表面光滑,g=10N/kg)。
9.如图所示,在水平拉力F1=8N作用下,木板甲在水平地面上匀速向右运动,同时物块乙相对于地面静止,已知此时墙壁对物块乙的拉力F2=2N。则:乙受到的摩擦力大小为 ;木板甲与地面间的摩擦力是 N。
10.图中的水平桌面足够长,不计托盘质量和滑轮与绳的摩擦。滑块M重10N,当小桶和沙子总重为3N时,滑块M保持静止,这时滑块M受到的摩擦力为 N;当小桶和沙子总重为4N时,滑块M向右做匀速直线运动;运动一段时间小桶着地,此后滑块M做减速运动,受到的摩擦力是 N。
二.实验探究题(共10小题)
11.物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验,用弹簧测力计提着一个实心圆柱体A,图甲中a、b、c、d、e分别为实验情景。(g取10N/kg)
(1)弹簧测力计在使用之前应该在 (选填“竖直”或“水平”)方向调零。
(2)通过a、c两次实验可知,圆柱体A浸没在水中所受浮力大小是 N;
(3)通过 两次实验,可以探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(4)分析实验步骤a、b、c,可以说明浮力大小跟 有关;
(5)换不同的液体进行多次测量的目的 。
(6)小丽又想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,她找来薄铜片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铜片放入盛水的烧杯中,铜片下沉至杯底;
步骤二:将铜片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上;
小丽得出物体受到的浮力与其形状有关的结论,小丽得出错误结论的原因是 。
(7)在利用某种液体进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图乙所示弹簧测力计读数与圆柱体A下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为 kg/m3。
12.小宇同学用一块柱形合金材料探究“影响浮力大小的因素”,他将该合金块标注成4等份,进行了如图1所示的探究实验。
(1)如图1丙所示,此时合金块只有两格浸入水中,合金块所受的浮力F浮= N。
(2)根据图1甲、乙、丙、丁,可以得出的初步结论是:当液体密度一定时,物体所受浮力大小与 有关。
(3)小宇同学对图1丁实验操作进行了修改,设计了如图1甲、丁、戊所示方案进行探究,可知浮力大小与物体浸入的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)从合金块开始浸入装满水的溢水杯,直至浸入一定深度的过程中(物体没有接触到容器),容器底部受到水的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)小宇完成以上实验后,想测量泡沫球的密度,采用如图2所示装了水的圆柱形容器,以及细针和电子秤进行测量,其操作顺序以及示数如图2中A、B、C所示。(水的密度为1g/cm3)
①小宇分析电子秤的数据,通过计算后可知,泡沫球的质量为 g,密度为 g/cm3;
②同桌小轩认为,小宇的实验操作B至C过程中,泡沫球上浮至漂浮时沾水,导致密度测量结果偏大,该说法是 (选填“正确”或“错误”)的。
13.学习了浮力的知识后,小明找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木塞、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)他猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,他的猜想主要是依据物体的 ;
(2)小明将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力 乙杯中橡皮泥所受的浮力。而 杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成 的,增大了排开水的体积;
(3)小明又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),制成了简易密度计,将它分别放到盛有不同种类液体的丙、丁杯中,静止时如图所示,由此可以判断出密度计在丙、丁两种液体的浮力大小关系为:F丙 F丁,丙、丁两种液体的密度关系为:ρ丙 ρ丁。
14.在学习10.5物体的浮与沉这节内容后,小明按图示方法制作“浮沉子”,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,放入装有大半瓶水的大塑料瓶内,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,将大塑料瓶盖上瓶盖,并拧紧。从外面挤压塑料瓶子,塑料瓶内水面上方的空气被压缩,气压增大,把一部分水压进小玻璃瓶内,这就相当于向潜水艇的储水箱注水,小玻璃瓶此时就会下沉。把手放开,由于塑料瓶具有弹性,恢复原状,塑料瓶内水面上方的气压相对减小,小玻璃瓶内的气体就会将部分水压出小玻璃瓶,这就相当于潜水艇将储水箱内的水排出,小玻璃瓶就浮上来了。
(1)当大塑料瓶子不受压力时小玻璃瓶处于 (漂浮/悬浮/沉底)状态;
(2)“浮沉子”是通过改变 来实现浮沉的;
(3)小玻璃瓶下潜过程中 ;
A.浮力一直减小
B.浮力先增大、后不变
C.浮力一直不变
D.浮力先减小、后不变
(4)若小玻璃瓶的总体积为12cm3,刚开始时小玻璃瓶露出液面的体积为2cm3。则下潜后进入小玻璃瓶内水的质量至少为 g;
(5)手压塑料瓶,先使小瓶子悬停在A点,再改变手对塑料瓶压力的大小,使其悬停于较深的B点,在这个过程中,小瓶子内水的质量随时间变化的大致关系图象正确的是 。
15.物理实验社团的卓卓同学利用如图1所示的装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)如图1所示的实验中,A步骤所示的弹簧测力计的示数为 N;接着他用弹簧测力计挂着金属块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤B、C、D、E、F(液体均未溢出),并将其示数记录在表中。
实验步骤
B
C
D
E
F
测力计示数F/N
2.2
2.1
1.7
1.7
1.5
(2)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力的大小与液体的 有关;分析实验步骤A、D、E,可以说明浮力大小跟物体浸没液体的 无关。
(3)卓卓用表格中的数据算出了物体的体积为 cm3,则F图中盐水的密度是 g/cm3。
(4)卓卓同学在手工课制作了一个超大号校徽,如图2所示,同组齐齐同学很好奇校徽是由什么材质制作的,于是利用卓卓及其同学们刚刚使用过的盐水和实验室的电子秤对校徽的密度进行了测量。
①将电子秤放在水平桌面上,将校徽放在电子秤上,电子秤示数如图b所示;
②将装有适量盐水的柱形小桶放在电子秤上,电子秤示数如图c所示;
③将校徽用细线拴好,缓慢放入装盐水的小桶中至浸没(不触底),电子秤示数如图d所示;
④该校徽的密度为 kg/m3;
⑤若齐齐做完实验后才发现,取下电子秤盘上的小桶后,电子秤的示数并没有显示为“0000.0g”而是显示为“0000.7”,则齐齐在步骤④中所测得的校徽的密度将 (选填“偏大”或“偏小”);若校徽在实验过程中会吸收盐水,则齐齐在步骤④中所测得的校徽的密度将 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
16.小京同学郊游时在野外捡到一块小石块,他在家中利用托盘秤进行了如下探究:
①如图甲所示,在托盘秤上放一个盛了适量水的容器,托盘秤的示数为m1;
②如图乙所示,用细线将该石块系住,手握细线将石块慢慢浸没在水中(水不溢出),且石块不接触容器,稳定后托盘秤的示数是m2;
③如图丙所示,松手后该石块沉到容器底部,稳定后托盘秤的示数为m3。
(1)根据以上测量可得出小石块浸没在水中时受到的浮力F浮= ;
(2)小石块的密度表达式ρ石= (用ρ水、m1、m2和m3表示),并写出推导过程。
17.如图所示,小明同学探究浮力大小与哪些因素有关:
(1)由图1甲、丙、丁图可知,浮力大小和 无关,由图1甲、丁、戊图可知,浮力大小与 有关。
(2)如图2是小丽设计的用电子秤测量一塑料块密度的实验;
①如图2甲所示,用电子秤测出装有水的烧杯质量为110g;
②如图2乙所示,将塑料块放入装有水的烧杯后(水未溢出),电子秤的示数为146g;
③如图2丙所示,用细针将塑料块压入水中浸没(水未溢出)且不接触容器底,电子秤的示数为150g;根据小丽的测量可知:塑料块的质量是 g,塑料块的密度是 g/cm3。
18.小玲同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,她用弹簧测力计悬挂一个实心金属块,分别在下列四种情况下保持静止(如图1所示)。请你帮助小玲同学完成以下问题:
(1)乙图中金属块所受浮力为 N;
(2)比较甲、丙、丁三幅图可得出结论:浮力的大小与 有关;
(3)小玲还设计了如图2所示的方法测量金属块的密度:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中;
②将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积记为V1;
③从水中取出金属块,将水补齐溢水杯口,将小量杯中的水倒掉并擦干小量杯;
④将擦干的金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得溢出水的体积记为V2;
由实验可知被测金属块的密度为ρ= 。(用V1、V2和ρ水表示)
19.小华在探究“影响浮力大小的因素”实验时,用弹簧测力计挂着同一金属块进行了如图所示的实验操作(ρ水=1.0×103kg/m3、ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
(1)分析图A、B、C可知:浮力的大小与排开液体的体积 ;分析图A、C、D可知:浮力的大小跟物体浸没的深度 (以上两空均选填“有关”或“无关”)。
(2)分析图A、D、E可知:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力 。
(3)利用图中的实验数据,还可求出金属块的密度为 kg/m3。
金属块分别浸入到另外的甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,且金属块的下表面到容器底部的距离也相等,此时金属块受到的浮力为 N,则甲液体对容器底部的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体对容器底部的压强。
(5)小华还想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ0)及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出萝卜的质量为m1。
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮,如图丙,用记号笔记下液面在萝卜上的位置。
③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m2。
则萝卜密度的表达式为ρ= (用字母m1、m2、ρ0示)。
20.小明用电子秤、薄壁柱形容器(质量不计,底面积为100cm2)、合金块(高度为5cm)、气球(质量不计)、细线(质量和体积不计)、水进行相关实验探究,操作步骤如图:
①将电子秤放在水平台上,测出合金的质量,如图甲。
②将柱形容器放置在电子秤上,向其中装入部分水,如图乙。
③将合金块与气球用细线连接,用手拉着细线使它们逐渐进入水中,如图丙、丁、戊。
④气球全部放气,撤去拉力,合金块沉入容器底部,如图己。
请根据相关信息,回答如下问题:
(1)实验过程中,气球的体积大小可反映气体受到液体压强的大小,根据图丁和戊,说明液体压强大小与 有关。
(2)根据图甲、乙、丙,可知合金块的密度为 g/cm3。
(3)根据图丙和丁,由电子秤示数的变化,说明浮力的大小与 有关。丁图中水对容器底部的压强为 Pa。从图丁到戊,容器对电子秤的压强变化了 Pa。
(4)若图戊中的气球缓慢向外漏气,手对细绳的拉力 (选填“变大”“变小”“不变”),若将气体全部放完,撤去拉力,如图己,求图己中,合金块对容器底部的压强为 Pa。
八年级下册期末复习--受力分析、浮力测量物体密度专题训练
参考答案
一.填空题(共10小题)
1.如图所示,木板B在F=10N的水平拉力作用下,沿水平方向做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数是4N,则木块A受到的滑动摩擦力是 4 N;物体B受到地面的摩擦力是 6 N,当F增大到12N时,木块B受到的A的滑动摩擦力是 4 N。
【解答】解:由题意知,用10N的水平力F,拉着长木板B沿水平地面上做匀速直线运动,木块A始终静止不动,此时弹簧测力计对木块A的拉力与木块A和木板B间的摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,故木块A受到的摩擦力是4N;
木板B向右做匀速直线运动,处于平衡状态,受向右的拉力与地面和A对B的摩擦力是一对平衡力,大小相等,方向相反,木板B受到的摩擦力是10N;受到地面的摩擦力是10N﹣4N=6N;
逐渐增大F,B与A间的压力大小和接触面的粗糙程度仍不变,所以A受到的摩擦力不变,因为物体间力的作用是相互的,所以物体B对A的摩擦力与物体A对B摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,木块B受到的A的滑动摩擦力是仍为4N。
故答案为:4;6;4。
2.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在木板运动的过程中,若拉力F增大时,则弹簧测力计示数 不变 。(选填“变大”、“变小”或者“不变”)
【解答】解:木板向左运动,所以A相对于木板向右运动,受滑动摩擦力的作用,且方向水平向左。
在水平方向受到的拉力和摩擦力相互平衡,因为影响滑动摩擦力的因素压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,则测力计示数不变。
故答案为:不变。
3.如图甲所示,完全相同的A、B两物叠放在水平桌面上,用F1=40N的水平拉力作用在A物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为 0 N;若将A、B按图乙所示紧靠放于该桌面,用水平力F2推A,也能使A、B一起向右匀速直线运动,则此时A施加给B的推力为 20 N。
【解答】解:(1)甲图中,A、B一起向右做匀速直线运动,B相对于A没有发生相对运动,也没有相对运动的趋势,所以物块B不受摩擦力,即B所受摩擦力为0N;
(2)甲图中A、B一起向右做匀速直线运动,此时整体受到桌面的摩擦力和拉力F1是一对平衡力,则整体受到的滑动摩擦力f=F1=40N;
从甲图到乙图,改变A和B的放置情况,但整体对桌面的压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,则整体受到的滑动摩擦力大小不变,即乙图中AB整体受到的滑动摩擦力大小还是40N;
乙图中,两物体完全相同,则B对水平桌面的压力只有整体对桌面压力的一半,因此B受到的摩擦力fBf40N=20N;B做匀速直线运动,此时A对B的推力与B受到的摩擦力是一对平衡力,故A对B的推力F推=fB=20N。
故答案为:0;20。
4.如图,长方体A、B叠放在水平地面上,A受到水平向右的拉力F=5N,轻质细绳对A的水平向左的拉力为4N,A、B均保持静止。若不计滑轮和轮轴的摩擦及弹簧测力计的重力,弹簧测力计的示数为 4 N,B对地面的摩擦力为 3 N。
【解答】解:定滑轮不省力也不费力,不计滑轮和轮轴的摩擦及弹簧测力计的重力,轻质细绳对A的水平向左的拉力为4N,则弹簧测力计的示数为4N。
A、B均保持静止,受力平衡。A到水平向右的拉力F=5N,轻质细绳对A的水平向左的拉力为4N,则B对A的摩擦力向左,大小为fB=F右﹣F左=5N﹣4N=1N;
根据相互作用力的条件可知,A对B的摩擦力向右,大小为1N,弹簧测力计的示数为4N,则B受到向左4N的拉力,
所以地面对B的摩擦力向右,大小为f地=F弹簧﹣fA=4N﹣1N=3N,
则根据相互作用力的条件可知,B对地面的摩擦力为3N。
故答案为:4;3。
5.如图甲所示,在拉力F1作用下,使AB一起向右做匀速直线运动,此时A受到地面的摩擦力为 15 N,如图乙所示,拉力F2作用在物体B上,使它们一起向右运动,此时A受到地面的摩擦力为 15 N。
【解答】解:(1)对甲图中A物块进行受力分析可知,在水平方向上A受到水平向右的拉力F1,地面对A水平向左的摩擦力,在这两个力的作用下保持平衡状态,故地面对A水平向左的摩擦力等于拉力F1,大小为15N;
对甲图中B物块进行受力分析可知,在水平方向上如果A对B有摩擦力,B将不会相对A静止,故A对B没有摩擦力;
(2)若用F2=20N的水平力作用在B物块上,它们仍然一起向右做直线运动,物块A对桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,A物块受到桌面对它的滑动摩擦力不变,仍为15N。
故答案为:15;15。
6.如图所示,在光滑水平桌面上叠放着甲、乙两木块,重力分别为20N和10N,用15N的水平拉力F拉动木块乙,恰好能使木块乙向右做匀速直线运动,则甲受到的摩擦力是 15 N。
【解答】解:在光滑水平桌面上叠放着甲、乙两木块,重力分别为20N和10N,用15N的水平拉力F拉动木块乙,恰好能使木块乙向右做匀速直线运动,乙受力平衡,地面光滑,没有摩擦力,只受到甲对乙的摩擦力与拉力F平衡,即甲对乙的摩擦力大小等于15N,甲对乙的摩擦力与乙对甲的摩擦力是相互作用力,大小相等,则甲受到乙的摩擦力为15N。
故答案为:15.
7.如图所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为 0 N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平向右的力F2推A,使它们一起匀速运动(如图乙所示),则推力F2 = F1(选填“>”、“<”或“=”)。
【解答】解:在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,因此,A、B都受平衡力,木块B在水平方向不受拉力,因此B所受的摩擦力为0N;
A受12N的拉力,因此A受到的摩擦力也为12N;若将A、B紧靠着放在水平桌面上,接触面的粗糙程度不变,整体对桌面的压力也不变,因此整体受到的摩擦力也不变,要使它们一起匀速运动,则此时的推力F2=f=12N,所以F2=F1。
故答案为:0;=。
8.如图所示,物体A质量为1kg,物体B的质量为3kg,用水平力F把A,B两物体紧压在竖直墙上不动。这时物体B的左表面受到的摩擦力大小为 10 N,右表面受到的摩擦力大小为 40 N(假设A物体的左表面光滑,g=10N/kg)。
【解答】解:(1)A的重力为:GA=mAg=1kg×10N/kg=10N,
B的重力为:GB=mBg=3kg×10N/kg=30N。
A相对于B保持静止状态,竖直方向上A受到重力和摩擦力作用,摩擦力和重力是一对平衡力,重力是10N,A受到的摩擦力是10N。
根据物体间力的作用是相互的,A受到B的摩擦力竖直向上,大小是10N,所以B左表面受到A的摩擦力竖直向下,大小是10N。
(2)物体B保持静止状态,竖直方向上受到墙面对B右表面竖直向上的摩擦力、A对B竖直向下的摩擦力、竖直向下的重力,这三个力是平衡力,所以墙面对B右表面竖直向上的摩擦力等于A对B竖直向下的摩擦力与竖直向下的重力之和,所以B右表面受到墙面的摩擦力大小为:f=10N+30N=40N。
故答案为:10;40。
9.如图所示,在水平拉力F1=8N作用下,木板甲在水平地面上匀速向右运动,同时物块乙相对于地面静止,已知此时墙壁对物块乙的拉力F2=2N。则:乙受到的摩擦力大小为 2N ;木板甲与地面间的摩擦力是 6 N。
【解答】解:此时墙壁对物块乙的拉力F2=2N,方向向左;乙水平方向上受拉力和摩擦力,处于静止状态,受力平衡,由二力平衡可得,摩擦力与拉力应大小相等,方向相反,故摩擦力大小为2N;摩擦力水平向右;
以甲为研究对象,它受到向右的拉力为8N,同时受到地面对它的摩擦力和物体乙对它的摩擦力,二者之和为8N,
所以地面对物体甲的摩擦力为f=8N﹣2N=6N。
故答案为:2N;6。
10.图中的水平桌面足够长,不计托盘质量和滑轮与绳的摩擦。滑块M重10N,当小桶和沙子总重为3N时,滑块M保持静止,这时滑块M受到的摩擦力为 3 N;当小桶和沙子总重为4N时,滑块M向右做匀速直线运动;运动一段时间小桶着地,此后滑块M做减速运动,受到的摩擦力是 4 N。
【解答】解:当小桶和沙子重为3N时,物体M静止,此时物体M所受到的摩擦力和物体M向右的拉力是一对平衡力,物体M向右的拉力为:F=G1=3N,所以受到的摩擦力为3N。
物体M向右匀速运动时,物体M所受到的摩擦力和物体M向右的拉力也是一对平衡力,此时物体M向右的拉力:F'=G2=4N,故此时受到的摩擦力为4N。运动一段时间小桶着地,此后滑块M做减速运动,由于压力大小和接触面的粗糙程度均不变,故受到的摩擦力仍是4N。
故答案为:3;4。
二.实验探究题(共10小题)
11.物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验,用弹簧测力计提着一个实心圆柱体A,图甲中a、b、c、d、e分别为实验情景。(g取10N/kg)
(1)弹簧测力计在使用之前应该在 竖直 (选填“竖直”或“水平”)方向调零。
(2)通过a、c两次实验可知,圆柱体A浸没在水中所受浮力大小是 0.5 N;
(3)通过 c、d 两次实验,可以探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(4)分析实验步骤a、b、c,可以说明浮力大小跟 排开液体体积 有关;
(5)换不同的液体进行多次测量的目的 得出普遍结论 。
(6)小丽又想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,她找来薄铜片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铜片放入盛水的烧杯中,铜片下沉至杯底;
步骤二:将铜片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上;
小丽得出物体受到的浮力与其形状有关的结论,小丽得出错误结论的原因是 没有控制排开液体体积相同 。
(7)在利用某种液体进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图乙所示弹簧测力计读数与圆柱体A下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为 0.8×103 kg/m3。
【解答】解:(1)弹簧测力计要在竖直方向称物体重力,故弹簧测力计在使用之前应该在竖直方向调零;
(2)由图a可知,圆柱体A的重力为2N,由图c可知,圆柱体A浸没在液体中受到拉力为1.5N,由称重法可知物体圆柱体A浸没在水中所受浮力F浮=G﹣F示=2N﹣1.5N=0.5N;
(3)探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系时,由控制变量法可知,应控制圆柱体A排开液体体积相同,排开液体的密度相同,深度不同,所以应比较c、d两次实验;
(4)由a、b、c可知,液体的密度相同,排开液体体积不同,弹簧测力计示数不同,由称重法可知,物体所受浮力不同,故实验步骤a、b、c,可以说明浮力大小跟排开液体体积有关;
(5)换不同的液体进行多次测量的目的为了得出普遍结论,避免偶然性;
(6)两次实验中,铜片下沉至杯底和“碗状”铜片漂浮在水面上,铜片排开液体的体积不相同,铜片受到的浮力大小也不同,所以得出物体受到的浮力与其形状有关的结论的错误,原因是没有控制排开液体体积相同;
(7)圆柱体A浸没在水中所受浮力大小为0.5N;可得F浮=ρ水gV排﹣=0.5N﹣﹣﹣①;由图乙可知,圆柱体A浸没在液体中所受浮力以为F浮液=ρ液gV排=2.0N﹣1.6N=0.4N﹣﹣﹣﹣②;浸没时,圆柱体排开液体的体积相同,故由①②可得:,即ρ液=0.8ρ水=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)竖直;(2)0.5;(3)c、d;(4)排开液体体积;(5)得出普遍结论;(6)没有控制排开液体体积相同;(7)0.8×103。
12.小宇同学用一块柱形合金材料探究“影响浮力大小的因素”,他将该合金块标注成4等份,进行了如图1所示的探究实验。
(1)如图1丙所示,此时合金块只有两格浸入水中,合金块所受的浮力F浮= 0.4 N。
(2)根据图1甲、乙、丙、丁,可以得出的初步结论是:当液体密度一定时,物体所受浮力大小与 物体排开液体的体积 有关。
(3)小宇同学对图1丁实验操作进行了修改,设计了如图1甲、丁、戊所示方案进行探究,可知浮力大小与物体浸入的深度 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)从合金块开始浸入装满水的溢水杯,直至浸入一定深度的过程中(物体没有接触到容器),容器底部受到水的压强 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)小宇完成以上实验后,想测量泡沫球的密度,采用如图2所示装了水的圆柱形容器,以及细针和电子秤进行测量,其操作顺序以及示数如图2中A、B、C所示。(水的密度为1g/cm3)
①小宇分析电子秤的数据,通过计算后可知,泡沫球的质量为 5 g,密度为 0.25 g/cm3;
②同桌小轩认为,小宇的实验操作B至C过程中,泡沫球上浮至漂浮时沾水,导致密度测量结果偏大,该说法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
【解答】解:(1)由图1甲可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,弹簧测力计的指针位于4N以下第8个刻度,示数为4.8N,即合金块的重力为4.8N;
由图1丙知,合金块所受的浮力为:F浮=G﹣F丙=4.8N﹣4.4N=0.4N;
(2)由图1甲、乙、丙、丁所示实验可知液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,且物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,由称重法知浮力越小,所以可以得出的初步结论是:当液体密度一定时,物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(3)由图1甲、丁、戊所示实验可知液体的密度相同,物体排开液体的体积相同,物体浸没的在液体中的深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法知浮力相同,所以得出的初步结论是:浮力大小与物体浸没的深度无关;
(4)根据阿基米德原理可知物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,则水的重力与物体受到的浮力之和不变,从合金块开始浸入装满水的溢水杯,直至浸入一定深度的过程中(物体没有接触到容器),由于水会溢出,容器底部处于水的深度不变,由p=ρgh可知容器底部受到水的压强不变;
(5))①泡沫球的质量为mC﹣mA=305g﹣300g=5g,
B中泡沫球浸没中水中,受到竖直向上的浮力、竖直向下的压力和重力,且三个力平衡,结合图A、B可知:
F浮=G排=G球+F=(mB﹣mA)g,
则:m排=ρ水V排=mB﹣mA,
所以V球=V排20cm3,
泡沫球的密度:ρ球0.25g/cm3;
②实验操作由B至C过程中,乒乓球上会沾水,但由B到C的操作中泡沫球、水和容器的总质量并不会发生改变,所以由A、C得到泡沫球的质量正确,不会造成测泡沫球密度偏大,所以说法错误。
故答案为:(1)0.4;(2)物体排开液体的体积;(3)无关;(4)不变;(5)①5;0.25;②错误。
13.学习了浮力的知识后,小明找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木塞、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)他猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,他的猜想主要是依据物体的 密度 ;
(2)小明将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力 小于 乙杯中橡皮泥所受的浮力。而 乙 杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成 空心 的,增大了排开水的体积;
(3)小明又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),制成了简易密度计,将它分别放到盛有不同种类液体的丙、丁杯中,静止时如图所示,由此可以判断出密度计在丙、丁两种液体的浮力大小关系为:F丙 等于 F丁,丙、丁两种液体的密度关系为:ρ丙 小于 ρ丁。
【解答】解:(1)物体的沉与浮与密度密切相关,故她猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,主要是依据物体的密度不同。
(2)甲中橡皮泥沉底,所受浮力小于自身重力,乙中漂浮,所受浮力等于自身重力,故甲杯中橡皮泥所受的浮力小于乙杯中橡皮泥所受的浮力。
根据阿基米德浮力公式F浮=ρ液gV排,由于乙杯中橡皮泥所受的浮力较大,故橡皮泥在乙杯中排出的水体积较大,水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成空心的,增大了排开水的体积。
(3)如图丙所示,密度计在A、B两种液体中漂浮,所受浮力等于自身重力,所以浮力大小相等,又根据F浮=ρ液gV排,密度计在A中排出的液体体积较多,故A、B两种液体的密度关系为ρA<ρB。
故答案为:(1)密度;(2)小于;乙;空心;(3)等于;小于。
14.在学习10.5物体的浮与沉这节内容后,小明按图示方法制作“浮沉子”,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,放入装有大半瓶水的大塑料瓶内,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,将大塑料瓶盖上瓶盖,并拧紧。从外面挤压塑料瓶子,塑料瓶内水面上方的空气被压缩,气压增大,把一部分水压进小玻璃瓶内,这就相当于向潜水艇的储水箱注水,小玻璃瓶此时就会下沉。把手放开,由于塑料瓶具有弹性,恢复原状,塑料瓶内水面上方的气压相对减小,小玻璃瓶内的气体就会将部分水压出小玻璃瓶,这就相当于潜水艇将储水箱内的水排出,小玻璃瓶就浮上来了。
(1)当大塑料瓶子不受压力时小玻璃瓶处于 漂浮 (漂浮/悬浮/沉底)状态;
(2)“浮沉子”是通过改变 自身重力 来实现浮沉的;
(3)小玻璃瓶下潜过程中 C ;
A.浮力一直减小
B.浮力先增大、后不变
C.浮力一直不变
D.浮力先减小、后不变
(4)若小玻璃瓶的总体积为12cm3,刚开始时小玻璃瓶露出液面的体积为2cm3。则下潜后进入小玻璃瓶内水的质量至少为 2 g;
(5)手压塑料瓶,先使小瓶子悬停在A点,再改变手对塑料瓶压力的大小,使其悬停于较深的B点,在这个过程中,小瓶子内水的质量随时间变化的大致关系图象正确的是 B 。
【解答】解:(1)当大塑料瓶子不受压力时,小玻璃瓶有一部分露出水面,处于漂浮状态;
(2)“浮沉子”潜入水中后浮力不再发生变化,是通过改变自身重力来实现浮沉的;
(3)“浮沉子”下潜过程中,浸没之前浮力越来越大,浸没后浮力不再发生改变,故B正确;
(4)“浮沉子”浸没后排开液体的体积和本身的体积相等,受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×10﹣6m3=0.12N,
“浮沉子”浸没后的重力:G=F浮=0.12N
“浮沉子”浸没前受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×(12×10﹣6m3﹣2×10﹣6m3)=0.1N
“浮沉子”浸没前的重力:G′=F浮′=0.1N
加水的重力:ΔG=0.12N﹣0.1N=0.02N
加水的质量;Δm0.002kg=2g;
(5)“浮沉子”悬停在A点时浮力等于重力,加水重力大于浮力时下降,再排水重力又等于浮力时才能悬停,故B正确。
故答案为:(1)漂浮;(2)自身重力;(3)C;(4)2;(5)B。
15.物理实验社团的卓卓同学利用如图1所示的装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)如图1所示的实验中,A步骤所示的弹簧测力计的示数为 2.7 N;接着他用弹簧测力计挂着金属块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤B、C、D、E、F(液体均未溢出),并将其示数记录在表中。
实验步骤
B
C
D
E
F
测力计示数F/N
2.2
2.1
1.7
1.7
1.5
(2)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力的大小与液体的 密度 有关;分析实验步骤A、D、E,可以说明浮力大小跟物体浸没液体的 深度 无关。
(3)卓卓用表格中的数据算出了物体的体积为 100 cm3,则F图中盐水的密度是 1.2 g/cm3。
(4)卓卓同学在手工课制作了一个超大号校徽,如图2所示,同组齐齐同学很好奇校徽是由什么材质制作的,于是利用卓卓及其同学们刚刚使用过的盐水和实验室的电子秤对校徽的密度进行了测量。
①将电子秤放在水平桌面上,将校徽放在电子秤上,电子秤示数如图b所示;
②将装有适量盐水的柱形小桶放在电子秤上,电子秤示数如图c所示;
③将校徽用细线拴好,缓慢放入装盐水的小桶中至浸没(不触底),电子秤示数如图d所示;
④该校徽的密度为 3.0×103 kg/m3;
⑤若齐齐做完实验后才发现,取下电子秤盘上的小桶后,电子秤的示数并没有显示为“0000.0g”而是显示为“0000.7”,则齐齐在步骤④中所测得的校徽的密度将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”);若校徽在实验过程中会吸收盐水,则齐齐在步骤④中所测得的校徽的密度将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【解答】解:(1)如图1,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.7N。
(2)实验步骤A、E、F,物体排开液体的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,物体受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关;实验步骤A、D、E,液体的密度相同,排开的液体的体积相同,深度不同,弹簧测力计示数相同,浮力相同,可以说明浮力大小跟物体浸没液体的深度无关;
(3)实验步骤E中合金块浸没在水中,受到的浮力F浮E=G﹣FE=2.7N﹣1.7N=1N,
根据阿基米德原理:F浮=ρ水gV排得,
合金块的体积为:V合金=V排1×10﹣4m3=100cm3,
由实验步骤A、F可知,金属块浸没在未知液体中受到的浮力为:F浮F=G﹣FF=2.7N﹣1.5N=1.2N,
由F浮=ρ液gV排可知,未知液体的密度:ρ液1.2×103kg/m3=1.2g/cm3;
(4)由图b可知金属块质量:m=530.0g=0.53kg,
由图2中的cd,变化的质量为:Δm=1360.6g﹣1220.6g=140g=0.14kg,
根据变化的质量得出变化的压力:ΔF=Δmg=0.14kg×10N/kg=1.4N,变化压力大小等于金属块受到的浮力大小,根据浮力F浮=ρ液gV排,
金属块的体积:V=V排1.17×10﹣4m3,
则金属块的密度ρ3.0×103kg/m3,
取下电子秤盘上的小桶后,电子秤的示数并没有显示为“0000.0g”,而是显示为“0000.7g”,说明电子秤没有调零,则在步骤①中测得校徽的质量偏大,而在步骤②③中根据质量变化量求出的浮力没有受到影响,即测得校徽的体积是准确的,根据密度公式可知测得校徽的密度偏大;
若校徽在实验过程中会吸收盐水,会导致d中电子秤的示数变小,测得校徽排开水的质量变小,则测得校徽排开水的体积(即校徽体积)变小,根据密度公式计算出密度的大小偏大。
故答案为:(1)2.7;(2)密度;深度;(3)100;1.2;(4)④3.0×103;⑤偏大;偏大。
16.小京同学郊游时在野外捡到一块小石块,他在家中利用托盘秤进行了如下探究:
①如图甲所示,在托盘秤上放一个盛了适量水的容器,托盘秤的示数为m1;
②如图乙所示,用细线将该石块系住,手握细线将石块慢慢浸没在水中(水不溢出),且石块不接触容器,稳定后托盘秤的示数是m2;
③如图丙所示,松手后该石块沉到容器底部,稳定后托盘秤的示数为m3。
(1)根据以上测量可得出小石块浸没在水中时受到的浮力F浮= (m2﹣m1)g ;
(2)小石块的密度表达式ρ石= ρ水 (用ρ水、m1、m2和m3表示),并写出推导过程。
【解答】解:(1)由阿基米德原理可知,小石块浸没在水中时受到的浮力为:F浮=G排=m排g=(m2﹣m1)g;
(2)由①③可知,小石块的质量m=m3﹣m1,
由阿基米德原理可知,石块的体积为:V,
所以石块的密度为:ρ石ρ水。
故答案为:(1)(m2﹣m1)g;(2)ρ水。
17.如图所示,小明同学探究浮力大小与哪些因素有关:
(1)由图1甲、丙、丁图可知,浮力大小和 物体浸没在液体的深度 无关,由图1甲、丁、戊图可知,浮力大小与 液体的密度 有关。
(2)如图2是小丽设计的用电子秤测量一塑料块密度的实验;
①如图2甲所示,用电子秤测出装有水的烧杯质量为110g;
②如图2乙所示,将塑料块放入装有水的烧杯后(水未溢出),电子秤的示数为146g;
③如图2丙所示,用细针将塑料块压入水中浸没(水未溢出)且不接触容器底,电子秤的示数为150g;根据小丽的测量可知:塑料块的质量是 36 g,塑料块的密度是 0.9 g/cm3。
【解答】解:(1))由图1甲、丙、丁可知,液体都是水,即液体的密度相同,物体排开液体的体积相同,测力计的示数相同,根据受到的浮力F浮=G﹣F示可知,物体受到的浮力相同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟物体浸没在液体的深度无关;
图1甲、丁、戊图可知,液体的密度不相同,物体排开液体的体积相同,测力计的示数不相同,根据受到的浮力F浮=G﹣F示可知,物体受到的浮力不相同,由此可知:浮力大小与液体的密度有关;
(2)由图2甲、乙可得塑料块的质量m塑料块=146g﹣110g=36g,
由乙、丙可得塑料块排开水的质量m排=150g﹣110g=40g,
塑料块浸没在水中,则玩具的体积等于排开水的体积,即V塑料块=V排40cm3,
塑料块的密度ρ0.9g/cm3。
故答案为:(1)物体浸没深度;液体密度;(2)36;0.9。
18.小玲同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,她用弹簧测力计悬挂一个实心金属块,分别在下列四种情况下保持静止(如图1所示)。请你帮助小玲同学完成以下问题:
(1)乙图中金属块所受浮力为 0.4 N;
(2)比较甲、丙、丁三幅图可得出结论:浮力的大小与 液体密度 有关;
(3)小玲还设计了如图2所示的方法测量金属块的密度:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中;
②将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积记为V1;
③从水中取出金属块,将水补齐溢水杯口,将小量杯中的水倒掉并擦干小量杯;
④将擦干的金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得溢出水的体积记为V2;
由实验可知被测金属块的密度为ρ= 。(用V1、V2和ρ水表示)
【解答】解:(1)根据称重法可知,乙图中金属块所受浮力为F浮=G﹣F=2.7N﹣2.3N=0.4N;
(2)比较甲、丙、丁三幅图,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,物体所受的浮力不同,说明浮力的大小与液体密度有关。
(3)将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积记为V1,则金属块的体积为V1;将擦干的金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得溢出水的体积记为V2,根据漂浮的条件,物体的重力等于排开液体的重力,则金属块的质量等于排开水的质量,即m=m排=ρ水V2,
金属块的密度为ρ。
故答案为:(1)0.4;(2)液体密度;(3)。
19.小华在探究“影响浮力大小的因素”实验时,用弹簧测力计挂着同一金属块进行了如图所示的实验操作(ρ水=1.0×103kg/m3、ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
(1)分析图A、B、C可知:浮力的大小与排开液体的体积 有关 ;分析图A、C、D可知:浮力的大小跟物体浸没的深度 无关 (以上两空均选填“有关”或“无关”)。
(2)分析图A、D、E可知:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力 越大 。
(3)利用图中的实验数据,还可求出金属块的密度为 4×103 kg/m3。
金属块分别浸入到另外的甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,且金属块的下表面到容器底部的距离也相等,此时金属块受到的浮力为 0.7 N,则甲液体对容器底部的压强 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体对容器底部的压强。
(5)小华还想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ0)及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出萝卜的质量为m1。
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮,如图丙,用记号笔记下液面在萝卜上的位置。
③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m2。
则萝卜密度的表达式为ρ= (用字母m1、m2、ρ0示)。
【解答】解:(1)由图B、C可知,金属块排开水的体积不相同,弹簧测力计的示数不相同,由称重法F浮=G﹣F可知浮力相同,故浮力大小跟物体排开液体的体积有关;
由图C、D可知,金属块排开水的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法F浮=G﹣F可知浮力相同,故浮力大小跟物体浸没的深度无关;
(2)比较图D和图E可知,由称重法F浮=G﹣F可知,D中物体受到的浮力大小为:
F浮D=G﹣F示D=4N﹣3N=1N,
E中物体受到的浮力大小为:
F浮E=G﹣F示E=4N﹣3.2N=0.8N,
实验中物体排开液体体积相同,D中液体密度比E中液体密度大,它受到的浮力就越大;
(3)由图A、D可知,由称重法F浮=G﹣F可得,D中金属块受到的浮力大小为:
F浮D=G﹣F示D=4N﹣3N=1N,
因为金属块浸没在水中,其排开水的体积等于金属块的体积,所以金属块的体积为:
V=V排1×10﹣4m3,
金属块的密度为:
4×103kg/m3;
(4)由题题意知把该金属块分别浸入到甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,根据称重法F浮=G﹣F可知金属块在甲、乙两种液体中受到的浮力大小相等,则浮力为:F浮'=G'﹣F'=4N﹣3.3N=0.7N;
而由于上表面都没有浸入液体可知甲、乙两种液体对金属块的下表面产生的压力大小相等,同时由压强公式p可知液体对金属块下表面的压强关系为:p甲上=p乙上,再结合阿基米德原理理和V排甲<V排乙,可知两种液体的密度大小ρ甲>ρ乙,因为金属块的下表面到容器底部的距离相等,结合液体压强公式p=ρgh求出甲、乙两种液体从金属块下表面对容器底部的压强关系为:p甲下>p乙下,甲、乙两种液体对容器底部的压强等于各自上下两部分压强之和,由此可知p甲>p乙;
(5)由题意可知本题要利用浮力相关知识测量密度,把物体轻轻放入浓盐水中漂浮时,物体受到的浮力和物体的重力平衡,大小相等,故需要测出物体的质量,则物体受到的浮力为:F浮=G=mg,
由F浮=ρ液gV排得b块物体的体积为:
Vb=V排,
物体密度的表达式为:
ρ。
故答案为:(1)有关;无关;(2)越大;(3)4×103;(4)0.7;大于;(5)。
20.小明用电子秤、薄壁柱形容器(质量不计,底面积为100cm2)、合金块(高度为5cm)、气球(质量不计)、细线(质量和体积不计)、水进行相关实验探究,操作步骤如图:
①将电子秤放在水平台上,测出合金的质量,如图甲。
②将柱形容器放置在电子秤上,向其中装入部分水,如图乙。
③将合金块与气球用细线连接,用手拉着细线使它们逐渐进入水中,如图丙、丁、戊。
④气球全部放气,撤去拉力,合金块沉入容器底部,如图己。
请根据相关信息,回答如下问题:
(1)实验过程中,气球的体积大小可反映气体受到液体压强的大小,根据图丁和戊,说明液体压强大小与 深度 有关。
(2)根据图甲、乙、丙,可知合金块的密度为 5 g/cm3。
(3)根据图丙和丁,由电子秤示数的变化,说明浮力的大小与 排开液体的体积 有关。丁图中水对容器底部的压强为 2030 Pa。从图丁到戊,容器对电子秤的压强变化了 5 Pa。
(4)若图戊中的气球缓慢向外漏气,手对细绳的拉力 变大 (选填“变大”“变小”“不变”),若将气体全部放完,撤去拉力,如图己,求图己中,合金块对容器底部的压强为 2000 Pa。
【解答】解:
(1)由题意可知,实验过程中,气球的体积大小来反映气体受到液体压强的大小,
由示意图丁和戊可知,深度越大时,气球的体积越小即液体的压强越大,说明液体压强大小与深度有关;
(2)由示意图甲可知,合金块的质量m=100g,
由示意图乙、丙可知,合金块排开水的质量m排=2020g﹣2000g=20g,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由ρ可得,合金块的体积:
V=V排20cm3,
则合金块的密度:
ρ5g/cm3;
(3)由示意图丙和丁可知,排开水的体积增大时,台秤的示数增大即受到的浮力增大,说明浮力的大小与排开液体的体积有关;
此时水对容器底部的压力F=G=m′g=2030×10﹣3kg×10N/kg=20.30N,
此时水对容器底部的压强p2030Pa;
由图戊可知,此时水对容器底部的压力F'=G'=m′'g=2025×10﹣3kg×10N/kg=20.25N,
此时水对容器底部的压强p'2025Pa;
由图所示,从图丁到戊,容器对电子秤的压强变化了Δp=2030Pa﹣2025Pa=5Pa;
(4)若示意图戊中的气球缓慢向外漏气,气球排开液体的体积减小,由F浮=ρ液gV排知,受到的浮力减小,由F浮=G﹣F拉知,手对细绳的拉力变大;
图己中,合金块的重力G′=mg=100×10﹣3kg×10N/kg=1N,合金块浸没时受到的浮力F浮=m排g=20×10﹣3kg×10N/kg=0.2N,
合金块对容器底部的压力F′=G′﹣F浮=1N﹣0.2N=0.8N,合金块的底面积S′4cm2,
合金块对容器底部的压强p′2000Pa。
故答案为:(1)深度;(2)5;(3)排开液体的体积;2030;5;(4)变大;2000。
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