内容正文:
专题03 期中实验题
考点1 多图分析题
考点2 固体压强
考点3 液体压强
考点4 托里拆利实验
考点5 探究浮力大小与哪些因素有关
考点6 验证“阿基米德原理”实验
考点7 压轴实验题综合
考点8 压轴实验题—浮力(传感器类)
注:考点5 探究浮力大小与哪些因素有关原卷版中排开液体的体积已替换为浸入液体的体积,解析版未替换。
考点1 多图分析题
1.某同学根据已学知识猜想圆柱体对水平面的压力作用效果可能与圆柱体的材料,底面积有关,该同学选用若干个高度相同,不同材料组成的实心柱体竖直放置在同一水平细沙面上进行了三组实验,实验现象如图所示,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同。(ρ铜>ρ铁>ρ铝)
①分析图(a)或(b)或(c),你认为该同学想研究圆柱体对水平面的压力作用效果与 的关系,从现象及相关条件可归纳得出的初步结论是: 。
②分析图(a)和(b)和(c),从现象及相关条件可知: 。
2.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小安同学取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底 (其中B、C、D三个粗细相同),在瓶嘴上扎橡皮膜,将其倒置,如图所示向A、B、C瓶中装入水,D瓶中装入盐水。
①瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小,此研究方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”);
②根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同,可知:液体的压强与液体的质量 (选填“有关”或“无关”);
③根据B、C 两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同,可知:液体的压强与液体的 有关;
④为了探究液体压强与液体密度的关系,要通过比较 两个瓶子橡皮膜鼓起的程度。
3.某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计探究液体内部压强的规律,压强计指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大,他们的研究情况如图所示:(图(a)、(b)、(c)中的容器内均装满液体,且)
(1)比较图(a)、(b)可直接得出液体内部压强与 无关;
(2)分析比较图(a)、(b)可初步得出的结论是:同种液体在深度相同时, ;
(3)分析比较图(b)、(c)可初步得出的结论是: 。
4.小华和小鹏同学研究物体浸入水的过程中所受浮力大小与哪些因素有关,做了如图所示的实验。他们先把金属圆柱体挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数为F1,如图(a)所示。然后把圆柱体慢慢地浸在水中不同位置处,如图(b)、(c)、(d)所示,测力计示数分别为F2、F3和F4,且F4<F3<F2<F1。请仔细观察图中的操作和测量结果归纳结论。
(1)分析比较图(a)、(b)或(a)、(c)或(a)、(d)可得: ;
(2)分析比较图(a)、(b)、(c)和(d)可得: ;
(3)接着小华同学提出浮力大小可能与物体的形状有关。为了验证此猜想,他们选取材料、质量相同而形状不同的物块进行研究,实验发现测力计挂着不同物块在空气中与浸没在水中时的示数之差都是相等的,由此可得出的结论是: 。
5.如图(a)所示,将一根弯管中注满水、并将一端B(入水口)放入水箱中,当另一端A(出水口)处于某一高度时,水会自动从A流出,这种现象叫做虹吸现象。为了研究形成虹吸现象的条件,某小组同学多次改变A、B以及水面的高度,实验现象如图(b)(c)(d)和(e)所示。
①小王发现图(d)或(e)没有发生虹吸现象,得出结论:弯管中注满水,当A高于B时,不会发生虹吸现象;小张依据图 的现象认为小王的结论有误。
②小张分析比较图(a)(b)或(c)中A所处的高度,得到发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水, 。
③他们进一步分析得出,只有图 可以通过虹吸将水箱中的水全部排完。
6.为了研究连通器内液体静止时液面的高度差,小王将水注入用不同粗细的玻璃管制成的连通器中,待水静止后,水面如图(a)、(b)、(c)所示(管的横截面积SB>SA>SC);然后他分别在连通器右侧的玻璃管中注入不同高度的食用油,静止后液面如图(d)、(e)所示。请仔细观察实验现象,归纳得出初步结论。
(1)分析比较图(a)或(b)或(c)中液面高度及相关条件可得:当连通器内只有一种液体且液体静止时, ;
(2)分析比较(d)和(e)中液面高度差与食用油增加量之间的关系及相关条件可得: ;
(3)小李提出还应该用密度大于水的另一种液体代替食用油重复实验步骤(d)、(e),他这么做的目的是: ,此时将观察到右侧的液面 左侧液面(选填“高于”、“低于”或“等于”)。
考点2 固体压强
7.在探究压力作用的效果与哪些因素有关的实验中,现象如图所示。
(1)实验中通过观察 来比较压力作用的效果。
(2)对比甲、乙两图,可以得出: 。
(3)对比 两图,可以得出受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,可以看出对海绵的压力作用效果没有变化,这是因为压力的作用效果是由 和 共同决定的。
8.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中:
(1)将装有水的矿泉水瓶放在海绵上,通过观察 来比较压力的作用效果,这种研究方法也应用于 实验中(填A或B);
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的规律
B.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球运动来探究声音产生的原因
(2)通过B、C两个图所示的实验现象可得出:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显;
(3)实验时,将图A中的矿泉水瓶放到石块上,如图D所示,在A、D两种情况中矿泉水瓶产生的压强pA pD(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
9.如图所示,利用小桌、海绵、砝码探究影响压力作用效果的因素。
(1)实验是通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;通过比较图乙和图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 p丁;(填“>”“<”或“=”)
(5)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
考点3 液体压强
10.在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,小东使用微小压强计来测量液体压强的大小。
(1)微小压强计组装前,U形管 (填“属于”或“不属于”)连通器;
(2)图甲所示是实验前组装好的微小压强计(手未按压探头),为了顺利完成实验,应该调节的方法是 (填“A”或“B”);
A.将此时右边支管中高出的液体倒出 B.取下软管重新安装
(3)微小压强计是通过 来反映液体压强的大小,这里采用的研究方法是 法;
(4)调节好微小压强计后,小东将探头分别放入水中如图乙、丙所示深度,由此可以得到的初步结论是 。
11.为了探究深海这一个未知的世界,本次跨学科实践活动第一个项目是探究液体内部压强特点。小普实验如下:
(1)如图甲是U形管压强计,它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的,将探头放在液体里时,金属盒上的橡皮膜就 (选填“会”或“不会”)发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 ,其大小反映了橡皮膜所受压强的大小;
(2)将探头放入水中进行了如下实验。
实验一:如图乙所示,多次改变探头在水中的深度,记录并比较相关实验数据。这是为了探究液体内部压强与液体 的关系;
实验二:如图丙所示,根据实验现象可得到的结论是:在同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强 ;同一深度处,液体密度越大,液体内部压强 。
12.如图所示,小丁同学和小甜同学用压强计做探究“液体内部压强特点”的实验。
(1)图甲所示仪器叫做 ,通过乙、丙两次实验可得出结论:在同种液体内部,液体的压强随液体深度的增加而 (选填“增大”或“减小”);
(2)小甜通过乙、丁两次实验,探究液体压强和液体密度的关系。她这样做可行吗? (选填“可行”或“不可行”),理由是: ;
(3)实验中小甜发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两侧液面的高度差不变,表明在同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强 ;
(4)如图戊所示,小丁进行了拓展实验。容器中间用隔板分成左右两部分,隔板底部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,当向隔板左侧注入深度为h1的水、右侧注入深度为h2的某液体时,橡皮膜恰好不发生形变,由此可知右侧液体的密度为 。(用h1、h2和ρ水表示)
13.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)使用完好的装置进行实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为 Pa;
(3)正确操作后,分析图②、图③的实验现象,得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(5)小王用图⑤所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为 (选择题中合适的字母和表示)。
14.小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
(I) 如图 (a) 所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B 的内侧,内箱A 下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
(Ⅱ)先在A 箱中不断加水,实验现象如图(b) 、(c)所示。
(Ⅲ)然后B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图(d)所示。(ρ盐水>ρ水)
(1)实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,由图(b)、(c) 现象可知,同种液体深度越深,液体压强越 ,因此水电站拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(2)由图(d) 现象可知,在液体深度相同时,液体 越大,液体压强越大;
(3)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图(e) 所示,在A 箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时 h1=22厘米,h₂=9厘米,h3=12厘米。则未知液体的密度为 千克/米³。(ρ水=1.0×103千克/米3)
考点3 托里拆利实验
15.如图所示是托里拆利实验过程,根据图示完成下面的问题。
(1)实验中测得玻璃管内水银柱的高度为 mm。
(2)通过计算可知当时的气压为 Pa(ρ水银=13.6g/cm3,g=10N/kg)。
(3)实验过程中,若将玻璃管倾斜,则水银柱的高度将 ,水银柱的长度将 。(均选填“变长”、“变短”或“不变”)
(4)实验过程中,若玻璃管中的水银没有装满,则测量的大气压值比真实值要 。(选填“偏大”或“偏小”)
16.在历史上最早用实验的方法测出大气压强数值的科学家是托里拆利,后来他用来测量大气压强数值的实验便以他的名字命名,叫做托里拆利实验。
(1)图A是托里拆利实验装置,测得当地大气压等于 mm高的水银柱所产生的压强。
(2)关于图A现象的成因,十七世纪有两种观点:
观点一:否认大气压的存在,玻璃管内本应充满液体,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多;
观点二:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱。
帕斯卡为了验证哪种观点正确,将两根长12m且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水的小,且比水易变成气体。若观点一正确,应出现图B中 的现象;若观点二正确,应出现图B中 的现象。
17.如图所示是托里拆利实验。
(1)将装满水银的长玻璃管倒立插入水银槽中,管内水银会下降一定高度,管的正上方没有水银的地方是 (选填“空气”或“真空”),待液面稳定后,读出此时水银柱的高度为,此时外界压强 (选填“>”、“<”或“=”)标准大气压强;实验时管中若混入少量空气,大气压的测量结果会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,则水银柱的长度将变长,高度 ,对实验结果 (选填“有”或“没有”)影响。
(3)若在做实验过程中,不小心将玻璃管顶端打破了,则水银柱将______。
A.往上喷出水银 B.降低到与管外的水银面相平
C.水银柱保持原来高度不变 D.在原来的高度上水银柱上下往返运动
考点5 探究浮力大小与哪些因素有关
18.【探究名称】探究浮力的大小与哪些因素有关。
【问题】某实验小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时,提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关。
猜想二:可能与物体浸入液体的体积有关。
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关。
【证据】利用弹簧测力计、实心圆柱体物块等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
【解释】
(1)A、B两图中弹簧测力计的示数之差就等于物体在水中受到的 。如图A所示,圆柱体重 N;圆柱体浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)选用图A、D、E的实验可以验证猜想 是 (选填“正确”或“错误”)的。
【交流】
(1)某同学通过分析图C与图E的数据验证猜想三,其中存在的问题是没有控制液体的 。
(2)某同学根据生活经验“铁块放入水中会下沉,而铁块做成轮船却能漂浮在水面上”,提出浮力大小与物体形状有关,请说出是否合理并说明原因: 。
19.同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关。
②浮力大小与物体浸入液体的体积有关。
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如下图所示:(,g取)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N;
(2)为了验证猜想①,分析步骤A、C、D,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度 (选填“有”或“无”)关;
(3)为了验证猜想②,分析步骤A、 ,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体浸入液体的体积有关;
(4)小聪为了验证猜想③,分析步骤A、B、E,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样的操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是 。
20.如图甲、乙所示是某同学用实验探究浮力大小的实验过程。
(1)图甲是探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。实验开始前,需要将弹簧测力计在 方向调零,将正方体小物块悬挂在弹簧测力计下端,测出其重力大小。
①B图中弹簧测力计的示数是 N,物体在C图中所受浮力为 N。
②由图甲 可知,浮力大小与浸入液体的体积有关;由图甲A、C、D可知,浮力大小和浸没的深度无关;由图甲A、D、E可知,浮力大小和 有关。
(2)图乙是探究“浮力大小与排开液体所受重力的关系”实验。
①图乙A、B、D、E中弹簧测力计的示数分别为、、、,由图A和D可知物体受到的浮力 。
②若图乙中弹簧测力计示数关系 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
③为了使实验结论更具有普遍性,同学们还可以 。
A.多次测量取平均值 B.换用其他液体多次实验
21.探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,需要如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计,底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块,相同的大烧杯若干、水、密度未知的某种液体,细线等。
(1)主要实验操作包括:步骤A所示弹簧测力计的示数为 N;用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(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
F/N
2.6
2.5
2.4
2.4
2.3
(2)步骤B中铜块所受浮力F浮= N;
(3)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟 有关;
(4)步骤D、E表明浮力大小跟 无关;
(5)根据表格中的数据,可以推算出未知液体的密度是 g/cm3(结果保留一位小数),步骤B中铜块下表面受到水的压强是 Pa;
(6)在步骤B的基础上继续探究:保持铜块下表面所处的位置不变,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,发现弹簧测力计的示数逐渐 (选填“增大”或“减小”);当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),烧杯底部受到水的压强增加了 Pa。(已知在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1N,弹簧的长度缩短0.1cm,为简便计算,本空g取10N/kg)
考点6 验证“阿基米德原理”实验
22.如图,小明在验证“阿基米德原理”实验中:
(1)用已调零的弹簧测力计进行实验操作,测力计的示数分别为:F1、F2、F3、F4,由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ,测得铁球排开水所受的重力表达式为G排= (用此题中所给字母表示);
(2)你认为实验的最佳顺序是_________;
A.甲丁乙丙 B.丁甲乙丙 C.甲乙丙丁
(3)若物体漂浮时,浮力 (选填“一定”或“不一定”)等于物体排开液体的重力;
(4)若步骤乙中,铁球只浸入水中一半,对实验结论 影响。(选填“有”或“无”)
23.下图所示的是小涛同学探究“浮力的大小与石块排开液体所受重力关系”的实验。
【分析论证】
(1)上面操作过程错误的是 (填序号),正确的做法是 。
(2)纠正错误后继续实验,④中石块受到的浮力 N。
(3)石块排开的水所受的重力 N。
(4)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受的重力。
(5)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中,不合理的是___________。
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.用原来的方案将水换成酒精再进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积不等的铁块再进行实验
【拓展】
(6)小涛同学在做实验时还发现,在石块浸没后继续下降的过程中(未接触容器底部),弹簧测力计的示数不再变化。这说明物体所受浮力大小与 无关。
考点7 压轴实验题综合
24.为了探究柱形物体对支持面产生的压力形变效果与哪些因素有关,某小组同学猜想:可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关。他们用底面积相同、重力不同的长方体、正方体和圆柱体放在同一水平细沙面上进行实验(如图 (a)所示),接着他们再把若干个相同的长方体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(b)所示),实验时他们测量了沙面下陷程度,并将有关数据记录在表一、表二中。
表一
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
1
长方体
2
10
2
4
长方体
2
5
4
2
正方体
3
10
3
5
长方体
4
10
4
3
圆柱体
6
10
5
6
长方体
6
15
4
7
/
(1)分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象, (选填“能”或“不能”)得到初步结论:受力面积相同,柱形物体对支持面压力越大,压力产生的形变效果越显著,理由 。
(2)进一步分析比较实验序号4和5和6数据及观察的现象可得到结论 ,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)小明同学发现以上6次实验还不能探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状有无关系,他应该选择其他物体再次进行实验,请把该物体符合要求的各项数据填写在序号7中。
(4)从上列表格中数据及观察到的现象,小组同学总结归纳得出:若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较 以及计算 所受的压力大小进行判断。
25.在学习压力压强时,对“压力和物体重力之间的大小关系”的判断,小明同学提出了自己的想法:“压力就是重力。”就此该校的物理兴趣小组做了相关的实验。他们用弹簧测力计测出3个材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的物体;在老师的帮助下,用专用的仪器测出这3个物体静止在同一受力面上时产生的压力。并适当改变受力面与水平方向的夹角,如图所示。实验数据如表一、二、三所示。
表一与水平方向成0°
序号
重力/牛
压力/牛
1
5
5
2
10
10
3
15
15
表二 与水平方向成5°
序号
重力/牛
压力/牛
4
5
4.75
5
10
9.5
6
15
14.25
表三 与水平方向成10°
序号
重力/牛
压力/牛
7
5
4.5
8
10
9.0
9
15
13.5
①分析比较实验序号1与2与3或4与5与6或7与8与9中的数据可得:当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时, ;
②分析比较实验序号中的数据可得:当同一物体静止在同一受力面上时,受力面与水平方向的夹角越大,物体产生的压力越小。即可知小明同学的想法是 的。(选填“正确”或“错误”)
③又进一步综合分析实验数据可得:
(a)比较实验序号1与2与3或4与5与6或7与8与9中的数据可得:当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时,物体产生的压力与物体重力大小的 相同;
(b)比较实验序号1与2与3和4与5与6和7与8与9中的数据可得:当 ;
④小红查找资料后发现压力与物体重力是两种不同性质的力。她提出疑问:为什么放在水平地面物体产生的压力与重力大小相等呢?就此问题其他同学给出一些解释,你觉得合理的是 。
A.物体静止在水平地面上,受到的重力与地面对它的支持力大小相等,而压力与支持力是一对相互作用力,因此压力大小等于物体重力大小;
B.物体静止在水平地面上,受到的重力与地面对它的压力是一对平衡力,大小相等,方向相反,因此压力大小等于物体重力大小;
C.物体静止在水平地面上,受到的压力与地面对它的支持力是一对平衡力,而物体重力与支持力是一对相互作用力,因此压力大小等于物体重力大小。
26.为了研究柱体浸入水中的过程中水对容器底部的压强情况,某小组同学选用高度H、底面积S均不同的柱体A、B,一个盛有水的柱状容器进行实验。他们将柱体A逐步浸入盛有水的容器中,测量并记录其下表面到水面的距离h及水对容器底部的压强p,如图所示。接着仅换用圆柱体B重新实验。并将全部实验数据记录在表中(实验中容器内水均未溢出)。
表一 柱体A:米
实验序号
S(米2)
h(米)
p(帕)
1
0.03
0
6000
2
0.1
6200
3
0.2
6400
4
0.3
6600
5
0.4
6600
表二 柱体B:米
实验序号
S(米2)
h(米)
p(帕)
6
0.05
0
6000
7
0.12
6400
8
0.15
6500
9
0.18
6600
10
0.20
6600
(1)分析比较实验序号2、3、4或7、8、9数据中的p和h的关系及相关条件,可得出:在同一个盛水容器中浸入同一柱体, 。
(2)分析比较实验序号4、5或9、10数据中的p和h的数据及相关条件,可得出: 。
(3)分析比较实验序号3、7或4、9中的实验现象、数据及相关条件,可得出:在同一个盛水容器中, ,p相等。
27.某小组同学在学习了改变压强方法的知识后,知道了可以通过在物体下面垫上一张底面积较大的方板来减小压强。于是他们研究了物体垫上方板后,方板对地面压强与所选方板的密度、厚度以及底面积的关系。实验中,他们使用一个重10牛的正方体,测得其直接放在水平地面上对水平地面的压强为1000帕。然后他们在该正方体下面垫上不同的方板,分别测量了方板对水平地面的压强p,并将方板的密度、厚度d以及底面积S一同记录在了下表中。
表一:S=200厘米2
序号
(克/厘米3)
d(厘米)
p(帕)
1
0.5
2
598
2
0.5
4
696
3
1.0
2
696
4
1.0
4
892
5
2.0
2
892
6
2.0
4
1284
表二:S=400厘米2
序号
克/厘米3)
d(厘米)
p(帕)
7
0.5
2
348
8
0.5
4
446
9
1.0
2
446
10
1.0
4
642
11
2.0
2
642
12
2.0
4
1034
(1)分析比较实验序号1与2或3与4或5与6(或7与8或9与10或11与12)的实验数据及相关条件,得出结论:在物块下垫上底面积和密度相同的方板, ;
(2)分析比较实验序号1与3与5或2与4与6(或7与9与11或8与10与12)的实验数据及相关条件,得出结论: ;
(3)通过表格中的数据我们可以得出:在物体下面垫上方板 能减小对地面的压强(选填“一定”或“不一定”);
(4)进一步分析比较表中的数据及相关条件,若将密度为1.5克/厘米3,厚度d为4厘米,底面积S为200厘米2的方板垫在该正方体下面,则方板对水平地面的压强为 帕,理由是 。
28.在学校的物理兴趣小组中,小明、小红、小华三位同学通过实验探究由同种材料制成的实心均匀圆柱体对水平面的压强与哪些因素有关。三位同学各自从实验室里挑选出由同种合金材料制成、但高度h和横截面积S均不同的圆柱体做实验,并用仪器测出它们对水平面的压强p的大小或大小关系,表一、表二、表三依次为小明、小红、小华三位同学的实验数据记录表。
表一(小明同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
1
1.0×101
2.5×103
0.6×104
2
2.0×101
5.0×103
1.2×104
3
3.0×101
7.5×103
1.8×104
表二(小红同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
4
1.0×101
5.0×103
p4
5
2.0×101
5.0×103
p5
6
3.0×101
5.0×103
p6
表三(小华同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
7
1.0×101
2.5×103
p7
8
1.0×101
5.0×103
p 8
9
1.0×101
7.5×103
p9
(1)小明同学分析表一中的数据后得出结论:圆柱体对水平面的压强跟圆柱体的高度h有关,且与h成正比。请判断:小明同学 从表一的数据中得出此结论(选填“能”或“不能”);
(2)小红同学在实验中测出了三次压强的大小关系为p4<p5<p6,则由此可得出初步结论:同种材料、横截面积相同的圆柱体, ;
(3)小华同学通过实验探究压强p与横截面积S的关系,他选用圆柱体的规格已填入表三中,并测出压强的大小关系为p7=p8=p9,由此可得出初步结论: 。
29.某小组同学在学习了密度知识后,根据“浸入水中的铁块最终静止在容器底部、浸入水中的木块最终漂浮在水面上”的现象,提出猜想1:物块的密度可能会对它浸入水中后的最终状态有影响。于是他们选用体积相同、密度不同的圆柱体A、B、C、D(ρA>ρB>ρ水>ρC>ρD)进行实验。当它们在水中静止时,实验现象如图(a)、(b)、(c)和(d)所示。
(1)分析比较图中 的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是:当浸入水中的实心圆柱体的密度大于水的密度时,圆柱体最终静止在容器底部;
(2)分析比较图中(c)或(d)的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是:当 时,圆柱体最终漂浮在水面上;分析比较图中(c)和(d)的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是: ,其露出水面的体积大;由此,该小组同学进一步提出猜想2:漂浮在水面上的实心圆柱体,其露出水面的体积占总体积的比例跟圆柱体的 有关。为继续验证猜想2,他们分别选用若干不同的圆柱体和足够深的水进行实验,并记录圆柱体的密度、总体积及其露出水面的体积在表一、表二和表三中。
表一ρ圆柱体=0.8×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
1
2
10
2
4
20
3
6
30
表二ρ圆柱体=0.5×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
4
5
10
5
15
30
6
25
50
表三ρ圆柱体=0.3×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
7
14
20
8
28
40
9
42
60
进一步综合分析、比较表一、表二、表三的数据,对于猜想2可初步得出的结论:
(a)分析比较表一、表二或表三,可得出初步的结论: ;
(b)分析比较表一、表二和表三,可得出初步的结论: 。
30.小华和小亭通过实验研究将物体放入液体的过程中,容器底部受到液体压力的变化情况,如图所示。他们将重力分别为30牛和40牛的甲、乙两个柱形物体,先后挂在弹簧测力计下,并将其逐渐浸入同一柱形容器的液体中(液体不溢出)。他们读出测力计示数F,并测得容器底部受到的液体压力F底,然后根据相关物理量计算出物体所受浮力F浮,将实验数据记录在表一、表二中。
表一 物体甲的重力为30牛
实验
序号
F(牛)
F浮(牛)
F底(牛)
1
20
10
30
2
16
14
34
3
12
18
38
4
8
22
42
5
4
22
42
表二 物体乙的重力为40牛
实验
序号
F(牛)
F浮(牛)
F底(牛)
6
30
10
30
7
25
15
35
8
18
22
42
9
10
30
50
10
8
30
50
① 小华分析比较实验序号 后得出初步结论:不同柱形物体浸入同一柱形容器的液体中,物体所受浮力相同,容器底部受到液体压力相同;
② 小亭分析比较实验序号1、2、3与4(或6、7、8与9)后得出初步结论:同一柱形物体浸入同一柱形容器的液体中, 越大,容器底部受到液体压力越大。
③ 分析比较实验序号4与5(或9与10)的数据,发现物体所受浮力F浮和容器底部受到液体压力F底均相同,但测力计示数F不同,出现这种情况的原因是: ;
④ 两位同学分析比较表一(或表二)的数据,并通过一定的计算,可知容器内液体的重力为 牛;
⑤ 当柱形物体处于实验序号3位置时,容器底部受到液体压力的增加量为 牛。
考点8 压轴实验题—浮力(传感器类)
31.小徐和小汇在学习“浮力”时,根据生活经验,对物体受到浮力的大小与哪些因素有关提出猜想并进行了研究。
(1)根据鸡蛋在水中沉底、在盐水中漂浮的现象,他们猜想浮力的大小可能与 有关;根据游泳时的感觉,他们猜想浮力的大小可能与物体浸入液体的深度,以及物体浸入液体的体积有关。
(2)为了验证猜想,他们用力传感器将一长方体金属块悬挂在空量筒中,如图所示,然后逐次向容器中注入液体A,测出金属块下表面到液面的距离即金属块浸入液体的深度h,计算出金属块浸入液体的体积V和金属块受到的浮力F,把实验数据记录在表一中。
为了进一步探究,他们还换用了液体B重复实验,并把实验数据记录在表二中。(液体A、B密度分别为、, )
表一:将金属块浸入液体A中
实验序号
浸入的深度h(厘米)
浸入的体积V(厘米3)
浮力F(牛)
1
2.0
12
0.12
2
6.0
36
0.36
3
10.0
60
0.60
4
15.0
60
0.60
表二:将金属块浸入液体B中
实验序号
浸入的深度h(厘米)
浸入的体积V(厘米3)
浮力F(牛)
5
2.0
12
0.10
6
6.0
36
0.30
7
10.0
60
0.50
8
15.0
(a)小汇分析比较实验序号1、2、3的F和V、h的数据后,得出初步结论:同一物体浸入同一液体中,F与V成正比,而且F与h成正比;小徐分析比较实验序号 的数据,认为小汇的结论存在问题,请写出小徐观点的依据 ;
(b)请补全实验序号8中的数据; 、 ;
(c)他们分析比较表一和表二中的数据,得出结论:同一物体浸入不同液体中: ;
(3)他们交流后,认为上述得出的结论还不够完善,需要增加一次实验进行论证,下列方案中你建议采用方案 。
A.仍用上述金属块,浸入密度不同的液体C中,重复实验
B.仍用上述金属块,增加金属块浸入液体A或B中的深度进行实验
C.换用其他物质(如其他材质的金属块),仍在液体A或B中进行实验
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专题03 期中实验题
考点1 多图分析题
考点2 固体压强
考点3 液体压强
考点4 托里拆利实验
考点5 探究浮力大小与哪些因素有关
考点6 验证“阿基米德原理”实验
考点7 压轴实验题综合
考点8 压轴实验题—浮力(传感器类)
注:考点5 探究浮力大小与哪些因素有关原卷版中排开液体的体积已替换为浸入液体的体积,解析版未替换。
考点1 多图分析题
1.某同学根据已学知识猜想圆柱体对水平面的压力作用效果可能与圆柱体的材料,底面积有关,该同学选用若干个高度相同,不同材料组成的实心柱体竖直放置在同一水平细沙面上进行了三组实验,实验现象如图所示,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同。(ρ铜>ρ铁>ρ铝)
①分析图(a)或(b)或(c),你认为该同学想研究圆柱体对水平面的压力作用效果与 的关系,从现象及相关条件可归纳得出的初步结论是: 。
②分析图(a)和(b)和(c),从现象及相关条件可知: 。
【答案】 圆柱体底面积 当圆柱体高度和材料相同时,圆柱体对水平面的压力作用效果与圆柱体底面积无关 高度相同的圆柱体,材料密度越大,圆柱体对水平面的压力作用效果越显著
【详解】①[1][2]分析图(a)或(b)或(c),圆柱体的材料和高度都相同,只有底面积不同,因此探究的是压力作用效果与圆柱体底面积大小的关系,由实验现象可得结论:当圆柱体高度和材料相同时,圆柱体对水平面的压力作用效果与圆柱体底面积无关。
②[3]分析图(a)和(b)和(c),圆柱体的高度相同,材料的密度不同,因此探究的是压力作用效果与材料密度的关系,由实验现象可以看出:压力的作用效果和材料密度有关,高度相同时,材料的密度越大,压力的作用效果越显著。
2.在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中,小安同学取四只瓶嘴大小相同的塑料瓶去底 (其中B、C、D三个粗细相同),在瓶嘴上扎橡皮膜,将其倒置,如图所示向A、B、C瓶中装入水,D瓶中装入盐水。
①瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小,此研究方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”);
②根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同,可知:液体的压强与液体的质量 (选填“有关”或“无关”);
③根据B、C 两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同,可知:液体的压强与液体的 有关;
④为了探究液体压强与液体密度的关系,要通过比较 两个瓶子橡皮膜鼓起的程度。
【答案】 转换法 无关 深度 C、D
【详解】①[1] 液体的压强的大小不容易直接测量,实验中通过橡皮膜鼓起程度来反映,应用了转换法。
②[2] A、B两瓶子中水的质量不同,深度相同,橡皮膜鼓起程度相同,说明液体的压强相同,液体的压强与液体的质量无关。
③[3] B、C两个瓶子中,液体的质量、密度相同,液体的深度不同,橡皮膜鼓起程度不同,说明液体的压强不同,所以液体的压强与液体的深度有关。
④[4] C、D两个瓶子只有液体的密度不同,根据控制变量法,可以通过比较两个瓶子橡皮膜鼓起的程度探究液体压强与液体密度的关系。
3.某小组同学用水、盐水、两种不同形状的容器和指针式压强计探究液体内部压强的规律,压强计指针顺时针偏转的角度越大,表示压强越大,他们的研究情况如图所示:(图(a)、(b)、(c)中的容器内均装满液体,且)
(1)比较图(a)、(b)可直接得出液体内部压强与 无关;
(2)分析比较图(a)、(b)可初步得出的结论是:同种液体在深度相同时, ;
(3)分析比较图(b)、(c)可初步得出的结论是: 。
【答案】 容器形状 压强相同 见解析
【详解】(1)[1]图(a)和(b)中装的是同种液体,液体的深度也是相同的,唯一不同的是容器的形状,由图可知液体内部压强和容器形状无关。
(2)[2]图(a)和(b)中装的是同种液体,液体的深度也是相同的,压强计指针顺时针偏转的角度相同,压强相同。
(3)[3]不液体在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
4.小华和小鹏同学研究物体浸入水的过程中所受浮力大小与哪些因素有关,做了如图所示的实验。他们先把金属圆柱体挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数为F1,如图(a)所示。然后把圆柱体慢慢地浸在水中不同位置处,如图(b)、(c)、(d)所示,测力计示数分别为F2、F3和F4,且F4<F3<F2<F1。请仔细观察图中的操作和测量结果归纳结论。
(1)分析比较图(a)、(b)或(a)、(c)或(a)、(d)可得: ;
(2)分析比较图(a)、(b)、(c)和(d)可得: ;
(3)接着小华同学提出浮力大小可能与物体的形状有关。为了验证此猜想,他们选取材料、质量相同而形状不同的物块进行研究,实验发现测力计挂着不同物块在空气中与浸没在水中时的示数之差都是相等的,由此可得出的结论是: 。
【答案】(1)浸入水中的物体受到浮力作用
(2)物体浸入水的过程中,物体排开水的体积越大,所受浮力越大
(3)浮力大小与物体的形状无关
【详解】(1)分析比较图(a)、(b)或(a)、(c)或(a)、(d)可知,把金属圆柱体挂在弹簧测力计下,然后把圆柱体慢慢地浸在水中不同位置处时,测力计示数减小,说明浸入水中的物体受到竖直向上的浮力作用。
(2)分析比较图(a)、(b)、(c)和(d),F4<F3<F2<F1,根据称重法可知,物体浸入水的过程中,物体排开水的体积越大,所受浮力越大。
(3)发现测力计挂着不同物块在空气中与浸没在水中时的示数之差都是相等的,根据称重法可知,物体受到的浮力相等,可得:浮力大小与物体的形状无关。
5.如图(a)所示,将一根弯管中注满水、并将一端B(入水口)放入水箱中,当另一端A(出水口)处于某一高度时,水会自动从A流出,这种现象叫做虹吸现象。为了研究形成虹吸现象的条件,某小组同学多次改变A、B以及水面的高度,实验现象如图(b)(c)(d)和(e)所示。
①小王发现图(d)或(e)没有发生虹吸现象,得出结论:弯管中注满水,当A高于B时,不会发生虹吸现象;小张依据图 的现象认为小王的结论有误。
②小张分析比较图(a)(b)或(c)中A所处的高度,得到发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水, 。
③他们进一步分析得出,只有图 可以通过虹吸将水箱中的水全部排完。
【答案】 (a) A低于水面 (c)
【分析】①结合实验现象图进行分析作答。
②根据实验现象图并结合液体压强特点来回答此题。
③根据②中结论对各实验现象图进行分析作答。
【详解】[1]①实验现象图(a)的A高于B,但是有发生虹吸现象,故小张依据图(a)的现象认为小王的结论有误。
[2]②弯管内充满水后,水要从出水口流出,那么必须保证入水口的压力要大于出水口的压力,而出水口和入水口大气对它们都有压强,且大小相等,如果这样,那么水就出不来,必须有另外一个压强,那么这个压强就是入水口和出水口的水面的高度差,即如图(a)(b)或(c)中A所处的高度低于容器中的水面,所以发生虹吸现象的条件是:弯管中注满水,A低于水面。
[3]③根据②中结论可知,要通过虹吸将水箱中的水全部排完,则A必须低于容器底面,故只有图(c)满足要求。
6.为了研究连通器内液体静止时液面的高度差,小王将水注入用不同粗细的玻璃管制成的连通器中,待水静止后,水面如图(a)、(b)、(c)所示(管的横截面积SB>SA>SC);然后他分别在连通器右侧的玻璃管中注入不同高度的食用油,静止后液面如图(d)、(e)所示。请仔细观察实验现象,归纳得出初步结论。
(1)分析比较图(a)或(b)或(c)中液面高度及相关条件可得:当连通器内只有一种液体且液体静止时, ;
(2)分析比较(d)和(e)中液面高度差与食用油增加量之间的关系及相关条件可得: ;
(3)小李提出还应该用密度大于水的另一种液体代替食用油重复实验步骤(d)、(e),他这么做的目的是: ,此时将观察到右侧的液面 左侧液面(选填“高于”、“低于”或“等于”)。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3) 见解析 低于
【详解】(1)比较图(a)、(b)或(c)可知,各容器中的液面都相平,各容器的粗细不同,故可得出的结论是:当连通器内只有一种液体且液体静止时,液面高度差为零,且与管的横截面积无关。
(2)比较图(d)和(e)可知,U形管左右两侧的粗细相同,右侧的玻璃管中食用油的高度不同,Δh2>Δh1,故可得出的结论是:当连通器内有水和食用油两种液体且液体静止时,食用油增加量越大,液面高度差越大。
(3)[1][2]用密度大于水的另一种液体代替食用油重复实验步骤(d)、(e),这样可以使实验结论具有普遍性,由p=ρgh可知,压强一定,液体的密度越大,深度越小,右侧液体密度较大,右侧的液面较低。
考点2 固体压强
7.在探究压力作用的效果与哪些因素有关的实验中,现象如图所示。
(1)实验中通过观察 来比较压力作用的效果。
(2)对比甲、乙两图,可以得出: 。
(3)对比 两图,可以得出受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越明显。
(4)对比甲、丁两图,可以看出对海绵的压力作用效果没有变化,这是因为压力的作用效果是由 和 共同决定的。
【答案】 海绵的凹陷程度 压力相等时,受力面积越小,作用效果越明显 甲、丙 压力 受力面积
【详解】(1)[1]实验中,压力的作用效果的大小是通过比较海绵的凹陷程度来确定,这是转换法的运用。
(2)[2]由甲、乙两图可知,两组实验中,物体对海绵的压力大小相等,甲实验中物体与海绵的接触面积小于乙组实验,甲组实验中海绵的凹陷程度更明显,故可得出的结论是:压力相等时,受力面积越小,作用效果越明显。
(3)[3]甲、丙两组实验中物体与海绵的接触面积相等,对海绵的压力大小不同,丙组实验物体对海绵的压力大于甲组实验,丙组实验中海绵的凹陷程度更明显,故可以用甲、丙两组实验得出结论:受力面积相同时,压力越大,压力作用的效果越明显。
(4)[4][5]对比甲、丁两图,两组实验中受力面积和压力大小均不同,不符合实验中的控制变量法,海绵的压力作用效果没有变化,这是因为压力的作用效果是由压力和受力面积共同决定的。
8.在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中:
(1)将装有水的矿泉水瓶放在海绵上,通过观察 来比较压力的作用效果,这种研究方法也应用于 实验中(填A或B);
A.用两支完全相同的蜡烛探究平面镜成像的规律
B.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球运动来探究声音产生的原因
(2)通过B、C两个图所示的实验现象可得出:当受力面积一定时, 越大,压力的作用效果越明显;
(3)实验时,将图A中的矿泉水瓶放到石块上,如图D所示,在A、D两种情况中矿泉水瓶产生的压强pA pD(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1) 海绵的凹陷程度 B
(2)压力
(3)等于
【详解】(1)[1][2]实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,采用了转换法。
A.在两支完全相同的蜡烛研究平面镜成像的规律,采用了等效替代法,故A不符合题意;
B.用悬挂的乒乓球靠近振动的音叉,用乒乓球的运动来探究声音产生的条件,采用了转换法,故B符合题意。
故选B。
(2)通过B、C两个图所示的实验可知,受力面积相同,压力越大,海绵的形变程度越大,可得出:当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)将图A中的矿泉水瓶放到石块上,如图D所示,在A、D两种情况中矿泉水瓶对接触面的压力相同,受力面积相同,根据可知,产生的压强pA=pD。
9.如图所示,利用小桌、海绵、砝码探究影响压力作用效果的因素。
(1)实验是通过观察 来比较压力的作用效果;我们 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)通过比较图 和图乙,说明受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显;通过比较图乙和图 ,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)实验中主要采用的研究方法是 。(填“控制变量法”或“理想实验法”)
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙 p丁;(填“>”“<”或“=”)
(5)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
【答案】 海绵的凹陷程度 可以 甲 压力越大 丙 控制变量法 = 没有控制压力的大小相同
【详解】(1)[1][2]根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因沙子受压形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验;
(2)[3][4]研究压力的作用效果与压力的关系时,要控制面积一定,所以可以通过比较图甲和图乙,可知,在面积一定时,压力越大,海绵凹陷越深,压力的作用效果越明显。
[5]研究压力的作用效果与受力面积关系时,要控制压力一定,故通过比较图乙和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,海绵凹陷越深,压力的作用效果越明显。
(3)[6]在探究实验时,有多个变量影响实验,在探究其中一个变量对实验的影响时,需要控制其他变量一定, 所以探究压力作用效果实验中主要采用了控制变量法。
(4)[7]将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p丙等于图丁中木板受到的压强p丁的大小,即p丙=p丁。
(5)[8]实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,则压力大小不同,压力作用效果相同,由此得出的结论“压力的作用效果与受力面积无关”是错误的。
考点3 液体压强
10.在探究液体压强与哪些因素有关的实验中,小东使用微小压强计来测量液体压强的大小。
(1)微小压强计组装前,U形管 (填“属于”或“不属于”)连通器;
(2)图甲所示是实验前组装好的微小压强计(手未按压探头),为了顺利完成实验,应该调节的方法是 (填“A”或“B”);
A.将此时右边支管中高出的液体倒出 B.取下软管重新安装
(3)微小压强计是通过 来反映液体压强的大小,这里采用的研究方法是 法;
(4)调节好微小压强计后,小东将探头分别放入水中如图乙、丙所示深度,由此可以得到的初步结论是 。
【答案】 属于 B U形管两侧液面的高度差 转换 见解析
【详解】(1)[1]U形管组装前,其下端连通,上端开口,是连通器。
(2)[2]由图甲知,手未按压探头,U形管两侧液面有高度差,说明两侧液面上方空气压强不同,应取下软管重新安装,让U形管两侧液面高度差相等,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3][4]微小压强计所受的压强不同,U形管两侧液面高度差也不同,所以通过U形管两侧高度差来反映液体压强的大小,这是转换法的利用。
(4)[5]图乙和丙中,探头置于水中的深度不同,U形管两侧液面高度差也不同,丙中探头所处的位置更深,U形管两侧液面高度差更大,可得:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大。
11.为了探究深海这一个未知的世界,本次跨学科实践活动第一个项目是探究液体内部压强特点。小普实验如下:
(1)如图甲是U形管压强计,它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的,将探头放在液体里时,金属盒上的橡皮膜就 (选填“会”或“不会”)发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 ,其大小反映了橡皮膜所受压强的大小;
(2)将探头放入水中进行了如下实验。
实验一:如图乙所示,多次改变探头在水中的深度,记录并比较相关实验数据。这是为了探究液体内部压强与液体 的关系;
实验二:如图丙所示,根据实验现象可得到的结论是:在同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强 ;同一深度处,液体密度越大,液体内部压强 。
【答案】(1) 会 高度差
(2) 深度 相等 越大
【详解】(1)[1][2]液体内部压强不易直接观察,将U形管压强计探头放在液体里时,橡皮膜会受到液体压力压强的作用,金属盒上的橡皮膜就会发生形变,U形左边液面受的压强大于右边,U形管左右两侧液面就会产生高度差。
(2)[1]在同种液体中,多次改变探头在水中的深度,根据控制变量法,这是为了探究液体内部压强与液体深度的关系。
[2][3]如图丙第1 、2图所示,探头在水中同一深度,方向不同,U形管两边高度差相同,表明压强相同,根据控制变量法,实验现象可得到的结论是:在同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强相同。
[3]比较图丙中1、3两图,探头方向和深度相同,液体密度不同,盐水中U形管两边高度差较大,表明压强较大,根据控制变量法可知,同一深度处,液体密度越大,液体内部压强越大。
12.如图所示,小丁同学和小甜同学用压强计做探究“液体内部压强特点”的实验。
(1)图甲所示仪器叫做 ,通过乙、丙两次实验可得出结论:在同种液体内部,液体的压强随液体深度的增加而 (选填“增大”或“减小”);
(2)小甜通过乙、丁两次实验,探究液体压强和液体密度的关系。她这样做可行吗? (选填“可行”或“不可行”),理由是: ;
(3)实验中小甜发现在同种液体中,探头所处深度相同时,只改变探头的方向,U形管两侧液面的高度差不变,表明在同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强 ;
(4)如图戊所示,小丁进行了拓展实验。容器中间用隔板分成左右两部分,隔板底部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,当向隔板左侧注入深度为h1的水、右侧注入深度为h2的某液体时,橡皮膜恰好不发生形变,由此可知右侧液体的密度为 。(用h1、h2和ρ水表示)
【答案】(1) U形压强计 增大
(2) 不可行 没有控制液体深度相同
(3)相等
(4)
【详解】(1)[1]图示仪器为U形压强计,用来测量液体压强大小。
[2]图乙和丙中,液体密度相同,图丙深度更深,U形管液面高度差更大,所以压强更大;故可得出结论:在同种液体中,液体压强随深度的增加而增大。
(2)[1][2]乙、丁两次实验中液体密度和探头所处深度都不同,没有控制液体深度相同,故无法探究液体压强与液体密度的关系。
(3) 同种液体中金属盒所处深度和液体密度相同,而朝向不同时,U形管液面高度差相同,可知压强相同,故可得出结论:在液体内部同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等。
(4)橡皮膜左右两侧距离水面和液体表面的深度分别为h1、h2,由p=ρgh有
ρ液gh2=ρ水gh1
解得。
13.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)使用完好的装置进行实验时,小王将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为8cm,此时U形管内外的气压差为 Pa;
(3)正确操作后,分析图②、图③的实验现象,得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ;
(4)分析图③、图④的实验现象,得出结论:在深度相同时,液体的 越大,压强越大;
(5)小王用图⑤所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A.右侧待测液体到容器底的深度h1
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C.左侧水到容器底的深度h3
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为 (选择题中合适的字母和表示)。
【答案】 漏气 800 增加 密度
【详解】(1)[1]压强计是利用U形管液面高度差来体现液体压强的大小,实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面几乎不动,说明该装置漏气。
(2)[2]U形管左右两侧水面的高度差
则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为
(3)[3]分析图②、图③的实验知液体的密度相同,深度不同,深度越深,U形管液面的高度差越大,液体内部压强越大,故可以得出结论:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增加。
(4)[4]分析图③、图④的实验知液体的深度相同,液体的密度不同,且密度越大,U形管液面的高度差越大,液体内部压强越大,得出结论:在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
(5)[5]实验时,橡皮膜两侧受到的压强容易观察,所以需要利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强,因此需要测量待测液体和水到橡皮膜中心的深度,如图⑤,橡皮膜相平,所以橡皮膜左侧和右侧的压强相等,即,根据液体压强公式得
则待测液体密度的表达式为
14.小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
(I) 如图 (a) 所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B 的内侧,内箱A 下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
(Ⅱ)先在A 箱中不断加水,实验现象如图(b) 、(c)所示。
(Ⅲ)然后B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图(d)所示。(ρ盐水>ρ水)
(1)实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,由图(b)、(c) 现象可知,同种液体深度越深,液体压强越 ,因此水电站拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(2)由图(d) 现象可知,在液体深度相同时,液体 越大,液体压强越大;
(3)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图(e) 所示,在A 箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时 h1=22厘米,h₂=9厘米,h3=12厘米。则未知液体的密度为 千克/米³。(ρ水=1.0×103千克/米3)
【答案】(1) 大 上窄下宽
(2)密度
(3)0.9×103
【详解】(1)[1][2]由图(b)、(c) 现象可知,同种液体深度越深,橡皮膜的形变程度越大,则液体压强越大,所以水电站拦河大坝应设计成上窄下宽的形状。
(2)由图(d) 现象可知,在液体深度相同时,橡皮膜向上凸,说明盐水产生的压强更大,可知,在液体深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(3)在A 箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,则水和未知液体的压强相同,根据则有
则未知液体的密度为
考点4 托里拆利实验
15.如图所示是托里拆利实验过程,根据图示完成下面的问题。
(1)实验中测得玻璃管内水银柱的高度为 mm。
(2)通过计算可知当时的气压为 Pa(ρ水银=13.6g/cm3,g=10N/kg)。
(3)实验过程中,若将玻璃管倾斜,则水银柱的高度将 ,水银柱的长度将 。(均选填“变长”、“变短”或“不变”)
(4)实验过程中,若玻璃管中的水银没有装满,则测量的大气压值比真实值要 。(选填“偏大”或“偏小”)
【答案】(1)760
(2)1.03×105
(3) 不变 变长
(4)偏小
【详解】(1)由图中数据可知,水银柱的高度为760mm。
(2)当时的气压为
(3)[1][2]由最后一图可知,玻璃管倾斜,管中水银柱长度将变长,但是高度不变。
(4)若实验过程中,玻璃管中的水银没有装满,当倒插入水银槽中时,玻璃管中会存在少量空气,空气会产生一定的向下的压强,使管中水银柱高度减小,则测量的大气压值比真实值要偏小。
16.在历史上最早用实验的方法测出大气压强数值的科学家是托里拆利,后来他用来测量大气压强数值的实验便以他的名字命名,叫做托里拆利实验。
(1)图A是托里拆利实验装置,测得当地大气压等于 mm高的水银柱所产生的压强。
(2)关于图A现象的成因,十七世纪有两种观点:
观点一:否认大气压的存在,玻璃管内本应充满液体,液面下降是因为管内的部分液体变成气体,管内气体越多,液面下降越多;
观点二:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱。
帕斯卡为了验证哪种观点正确,将两根长12m且规格相同的玻璃管分别装满水和酒,倒置在相应液体槽中。酒的密度比水的小,且比水易变成气体。若观点一正确,应出现图B中 的现象;若观点二正确,应出现图B中 的现象。
【答案】(1)734
(2) 甲 丙
【详解】(1)由图A可知,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度为734mm,因此,当时的大气压强等于734mm高水银柱产生的压强
(2)[1]根据观点一知:管内部分液体变成气体,管内气体越多,气压越大,液面下降越多;酒比水易变成气体,管中气体多,气压大,液柱低,应出现图B中甲图的现象。
[2]根据观点二知:管内液面上方是真空,大气压支撑起液柱,酒的密度小于水的密度,根据p=ρgh知,大气压一定,密度小的酒,液柱高,应出现图B中丙图的现象。
17.如图所示是托里拆利实验。
(1)将装满水银的长玻璃管倒立插入水银槽中,管内水银会下降一定高度,管的正上方没有水银的地方是 (选填“空气”或“真空”),待液面稳定后,读出此时水银柱的高度为,此时外界压强 (选填“>”、“<”或“=”)标准大气压强;实验时管中若混入少量空气,大气压的测量结果会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)实验过程中,若像图丁中一样将玻璃管倾斜,则水银柱的长度将变长,高度 ,对实验结果 (选填“有”或“没有”)影响。
(3)若在做实验过程中,不小心将玻璃管顶端打破了,则水银柱将______。
A.往上喷出水银 B.降低到与管外的水银面相平
C.水银柱保持原来高度不变 D.在原来的高度上水银柱上下往返运动
【答案】(1) 真空 < 变小
(2) 不变 没有
(3)B
【详解】(1)[1]托里拆利实验中,将装满水银的长玻璃管倒着插入水银槽中,水银下降后,上方没有水银的地方没有空气进入,处于真空状态。
[2]水银柱的高度为h=740mm,小于760mm水银柱,说明此时外界压强小于1标准大气压强。
[3]玻璃管内不慎混入空气,则会产生气体压强,因大气压强
p大气=p气+p水银
管内的水银柱高度将变小,因此大气压的测量结果会变小。
(2)[1][2]水银柱竖直高度差只与外界大气压的高低有关,大气压不变时水银柱竖直高度差也不变,所以管子倾斜后,水银柱的竖直高度差不变,对实验结果没有影响。
(3)做实验过程中,不小心将玻璃管顶端打破了,玻璃管上端与大气相通,成了上端开口、下端相连通的连通器,因此水银柱会降低到与管外的水银面相平。
故选B。
考点5 探究浮力大小与哪些因素有关
18.【探究名称】探究浮力的大小与哪些因素有关。
【问题】某实验小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时,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。
【证据】利用弹簧测力计、实心圆柱体物块等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
【解释】
(1)A、B两图中弹簧测力计的示数之差就等于物体在水中受到的 。如图A所示,圆柱体重 N;圆柱体浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)选用图A、D、E的实验可以验证猜想 是 (选填“正确”或“错误”)的。
【交流】
(1)某同学通过分析图C与图E的数据验证猜想三,其中存在的问题是没有控制液体的 。
(2)某同学根据生活经验“铁块放入水中会下沉,而铁块做成轮船却能漂浮在水面上”,提出浮力大小与物体形状有关,请说出是否合理并说明原因: 。
【答案】 浮力 2.4 1 一 正确 密度相同 见详解
【详解】[1]B图中弹簧测力计示数较小,说明物体浸在液体中受到向上的力,这个力就是浮力,根据称重法测浮力的原理,则A、B两图中弹簧测力计的示数差等于物体在B图的装置中受到的浮力大小。
[2]在图A中,弹簧测力计的分度值为0.2N,此时测力计的数为2.4N,即圆柱体的重力为G=2.4N。
[3]在图C中,圆柱体浸没在水中,测力计的示数为FC=1.4N,则此时圆柱体受到的浮力为
[4][5]图A、D、E的实验,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,则由此可知浮力大小与液体的密度有关,故猜想一是正确的。
[6]比较图C与图E可知,液体种类不同,圆柱体浸没在液体中的深度不同,虽然测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,但由于未控制液体密度相同,故不能得出:”浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系“的结论。
[7]铁的密度大于水的密度,在水中,铁块排开水的重力小于铁块的重力,所以铁块在水中会下沉,铁块做成轮船是空心的,与同质量的铁块相比,在水面上轮船排开水的重力等于轮船所受重力,所以轮船漂浮在水面上,总之就是当铁块形状改变之后,它排开水的体积不同了,导致所受浮力不同,所以结论不合理。
19.同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
①浮力大小与物体浸入液体中的深度有关。
②浮力大小与物体排开液体的体积有关。
③浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如下图所示:(,g取)
(1)根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是 N;
(2)为了验证猜想①,分析步骤A、C、D,得出的结论是:浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度 (选填“有”或“无”)关;
(3)为了验证猜想②,分析步骤A、 ,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(4)小聪为了验证猜想③,分析步骤A、B、E,得出的结论是:浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样的操作是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 ;
(5)细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是 。
【答案】(1)4
(2)无
(3)B、C
(4) 错误 没有控制排开液体的体积相等
(5)
【详解】(1)由实验步骤A可知,物体的重力为6N,由实验步骤C可知,物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数为2N,根据称重法可知,该物体浸没在水中受到的浮力大小为
(2)由实验步骤A、C、D可知,当液体密度和物体浸入液体的体积相同,物体浸入液体的深度不同时,弹簧测力计的示数不变,即物体受到的浮力大小不变,故可知浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度无关。
(3)根据控制变量法可知,为了验证猜想②浮力大小与物体排开液体的体积有关,应控制液体的密度相同,改变物体排开液体的体积,比较所受浮力的大小,故应分析步骤A、B、C。
(4)[1][2]根据控制变量法可知,为了验证猜想③浮力大小与液体的密度有关,应控制物体排开液体的体积相同,由实验步骤A、B、E可知,物体排开液体的体积和液体的密度都不同,故这样操作是错误的。
(5)该物体浸没在水中受到的浮力大小为
则该物体的体积为
由实验步骤A、E可知,该物体浸没在盐水中受到的浮力大小为
则盐水的密度为
20.如图甲、乙所示是某同学用实验探究浮力大小的实验过程。
(1)图甲是探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。实验开始前,需要将弹簧测力计在 方向调零,将正方体小物块悬挂在弹簧测力计下端,测出其重力大小。
①B图中弹簧测力计的示数是 N,物体在C图中所受浮力为 N。
②由图甲 可知,浮力大小与排开液体的体积有关;由图甲A、C、D可知,浮力大小和浸没的深度无关;由图甲A、D、E可知,浮力大小和 有关。
(2)图乙是探究“浮力大小与排开液体所受重力的关系”实验。
①图乙A、B、D、E中弹簧测力计的示数分别为、、、,由图A和D可知物体受到的浮力 。
②若图乙中弹簧测力计示数关系 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
③为了使实验结论更具有普遍性,同学们还可以 。
A.多次测量取平均值 B.换用其他液体多次实验
【答案】(1) 竖直 4.4 2.5 A、B、C 液体密度
(2) B
【详解】(1)[1]弹簧测力计在竖直方向上测量力的大小,故应在竖直方向上调零。
[2]由图可知,弹簧测力计的示数为4.4N。
[3]根据称重法可知,物体在C图中所受浮力为
[4]要想探究浮力大小与排开液体的体积是否有关,应控制液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,故应由图甲中的A、B、C可知。
[5]由图甲中的A、D、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,受到的浮力不同,故可知,浮力大小和液体的密度有关。
(2)[1]由图乙中A和D可知物体受到的浮力为
[2]由图乙中B和E可知,物体排开液体所受重力为
若
即
则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
[3] 多次测量取平均值是为了减小误差,为了使实验结论更具有普遍性,应换用其他液体多次实验,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
21.探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,需要如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计,底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块,相同的大烧杯若干、水、密度未知的某种液体,细线等。
(1)主要实验操作包括:步骤A所示弹簧测力计的示数为 N;用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(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
F/N
2.6
2.5
2.4
2.4
2.3
(2)步骤B中铜块所受浮力F浮= N;
(3)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟 有关;
(4)步骤D、E表明浮力大小跟 无关;
(5)根据表格中的数据,可以推算出未知液体的密度是 g/cm3(结果保留一位小数),步骤B中铜块下表面受到水的压强是 Pa;
(6)在步骤B的基础上继续探究:保持铜块下表面所处的位置不变,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,发现弹簧测力计的示数逐渐 (选填“增大”或“减小”);当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),烧杯底部受到水的压强增加了 Pa。(已知在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1N,弹簧的长度缩短0.1cm,为简便计算,本空g取10N/kg)
【答案】(1)2.7
(2)0.1
(3)排开液体的体积
(4)物体浸没在液体的深度
(5) 1.3 200
(6) 减小 420
【详解】(1)测力计的分度值为0.1N,由指针位置可知,A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7N。
(2)由铜块的重力和表中对应的示数,在实验步骤中B中铜块所受浮力为
(3)实验步骤由B到步骤D,铜块浸入水的体积越来越大,弹簧测力计示数F越来越小,则物体受到的浮力越来越大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)步骤D、E,深度不同,但浮力
相同,故步骤D、E表明浮力大小跟表明浮力大小跟物体浸没在液体的深度无关。
(5)[1]在步骤E、F中,铜块受到的浮力分别为
铜块排开液体的体积等于其本身的体积,故V排水=V排液,根据阿基米德原理有
所以
[2]根据浮力产生的原因
(6)[1] [2]在步骤B中,铜块浸入水中的深度为
缓慢向杯内加水,铜块受到的浮力逐渐增大,弹簧测力计的示数逐渐减小;当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),所加水的深度为
因此时排开水的体积为原来的2倍,浮力为原来的2倍,故
由于弹簧受到的拉力每减少0.1N,弹簧的长度就缩短0.1cm,故弹簧缩短了
即铜块上升的高度
故还应再加深的水,所以,增加的水的深度共计
故烧杯底部受到水的压强增加了
考点6 验证“阿基米德原理”实验
22.如图,小明在验证“阿基米德原理”实验中:
(1)用已调零的弹簧测力计进行实验操作,测力计的示数分别为:F1、F2、F3、F4,由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ,测得铁球排开水所受的重力表达式为G排= (用此题中所给字母表示);
(2)你认为实验的最佳顺序是_________;
A.甲丁乙丙 B.丁甲乙丙 C.甲乙丙丁
(3)若物体漂浮时,浮力 (选填“一定”或“不一定”)等于物体排开液体的重力;
(4)若步骤乙中,铁球只浸入水中一半,对实验结论 影响。(选填“有”或“无”)
【答案】(1) F1-F2 F3-F4
(2)B
(3)一定
(4)无
【详解】(1)[1][2]由图甲看出,物体的重力是F1,物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F2,根据称重法可知,物体浸没在水中受到的浮力
F浮=F1-F2
小桶的重力为F4,小桶和排开水的总重力为F3,因此物体排开水的重力是
G排=F3-F4
(2)最合理的实验顺序是:丁,用弹簧测力计测出测出空小桶的重力;甲,用弹簧测力计测出测出物体所受到的重力;乙,将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数;丙,用弹簧测力计测出测出接水后小桶与水所受的总重力;即正确顺序为:丁甲乙丙,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)物体漂浮时,浮力等于重力,根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体的重力,所以若物体漂浮时,浮力一定等于物体排开液体的重力。
(4)铁球只浸入水中一半时,铁球受到的浮力仍等于排开液体的重力,因此对实验没有影响。
23.下图所示的是小涛同学探究“浮力的大小与石块排开液体所受重力关系”的实验。
【分析论证】
(1)上面操作过程错误的是 (填序号),正确的做法是 。
(2)纠正错误后继续实验,④中石块受到的浮力 N。
(3)石块排开的水所受的重力 N。
(4)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受的重力。
(5)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中,不合理的是___________。
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.用原来的方案将水换成酒精再进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积不等的铁块再进行实验
【拓展】
(6)小涛同学在做实验时还发现,在石块浸没后继续下降的过程中(未接触容器底部),弹簧测力计的示数不再变化。这说明物体所受浮力大小与 无关。
【答案】(1) ② 将溢水杯装满水
(2)0.4
(3)0.4
(4)等于
(5)A
(6)物体浸没在液体中的深度
【详解】(1)[1][2]在探究“浮力的大小与石块排开液体所受重力关系”的实验中,需要准确测量石块排开液体的重力。如果溢水杯没有装满水,那么石块放入溢水杯时,溢出水的体积就不是石块排开液体的真实体积,会导致测量的排开液体重力不准确。所以图中操作过程错误的是②,正确的做法是将溢水杯装满水。
(2)根据称重法测浮力,浮力大小等于物体在空气中的重力减去物体在液体中时弹簧测力计的示数。由图可知,物体在空气中弹簧测力计示数G=3N,物体浸没在水中时弹簧测力计示数F= 2.6N,则情境④中石块受到的浮力。
(3)由图可知,空桶的重力G桶=1.8N,桶和排开的水的总重力G总=2.2N,那么石块排开的水所受的重力。
(4)通过前面计算得出,石块受到的浮力F浮=0.4N,石块排开的水所受的重力G排=0.4N,二者大小相等。所以实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。
(5)A.本实验是探究浮力与排开液体重力的关系,不是测量性实验,多次测量求平均值并不能得到更普遍的结论,故A符合题意;
B.将水换成酒精再进行实验,改变了液体的种类,可以探究在不同液体中浮力与排开液体重力的关系,能得到更普遍的结论,故B不符合题意;
C.将石块换成体积不等的铁块再进行实验,改变了物体的种类,可探究不同物体在液体中浮力与排开液体重力的关系,能得到更普遍的结论,故C不符合题意。 故选A。
(6)在石块浸没在水中后继续下降的过程中(未接触容器底部),弹簧测力计的示数不再变化,根据称重法F浮=G -F,G不变,F不变,说明浮力不变。而此过程中物体所处深度在改变,所以说明物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
考点7 压轴实验题综合
24.为了探究柱形物体对支持面产生的压力形变效果与哪些因素有关,某小组同学猜想:可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关。他们用底面积相同、重力不同的长方体、正方体和圆柱体放在同一水平细沙面上进行实验(如图 (a)所示),接着他们再把若干个相同的长方体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(b)所示),实验时他们测量了沙面下陷程度,并将有关数据记录在表一、表二中。
表一
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
1
长方体
2
10
2
4
长方体
2
5
4
2
正方体
3
10
3
5
长方体
4
10
4
3
圆柱体
6
10
5
6
长方体
6
15
4
7
/
(1)分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象, (选填“能”或“不能”)得到初步结论:受力面积相同,柱形物体对支持面压力越大,压力产生的形变效果越显著,理由 。
(2)进一步分析比较实验序号4和5和6数据及观察的现象可得到结论 ,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)小明同学发现以上6次实验还不能探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状有无关系,他应该选择其他物体再次进行实验,请把该物体符合要求的各项数据填写在序号7中。
(4)从上列表格中数据及观察到的现象,小组同学总结归纳得出:若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较 以及计算 所受的压力大小进行判断。
【答案】 不能 没有控制好柱体的形状相同 当柱体的形状相同,且压力与受力面积的比值相同
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
4
长方体
2
5
4
5
长方体
4
10
4
6
长方体
6
15
4
7
正方体(圆柱体)
6
15
/
沙面的下陷深度 单位面积
【详解】(1)[1][2]柱形物体对支持面产生的压力形变效果可能与柱形物体的重力、形状、底面积大小有关,研究与柱形物体的形状有关时,要控制柱形物体的重力、底面积大小相同,而实验中,柱形物体的形状不同,未控制变量,故分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象,不能得到初步结论。
(2)[3]实验序号4和5和6中沙子下陷程度相同,故进一步分析比较实验序号4和5和6数据知
形状相同的柱形物体,当其压力与受力面积的比值相同时,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)[4]探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状的关系,要控制柱形物体的重力和底面积大小相同,只改变柱体的形状(与6相比),故可用正方体(圆柱体)物体,控制压力为6N,受力面积为15cm2,如下表所示:
表二
实验序号
形状
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷程度(mm)
4
长方体
2
5
4
5
长方体
4
10
4
6
长方体
6
15
4
7
正方体(圆柱体)
6
15
/
(4)[5][6]由表中1、2、3数据,可知
即单位面积受到压力变大,对应的3次实验沙子下陷的程度变大;由表中4、5、6数据可知
即单位面积受到压力相同,对应的3次实验中沙子下陷程度相同;故若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较下陷程度以及计算单位面积所受的压力大小进行判断。
25.在学习压力压强时,对“压力和物体重力之间的大小关系”的判断,小明同学提出了自己的想法:“压力就是重力。”就此该校的物理兴趣小组做了相关的实验。他们用弹簧测力计测出3个材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的物体;在老师的帮助下,用专用的仪器测出这3个物体静止在同一受力面上时产生的压力。并适当改变受力面与水平方向的夹角,如图所示。实验数据如表一、二、三所示。
表一与水平方向成0°
序号
重力/牛
压力/牛
1
5
5
2
10
10
3
15
15
表二 与水平方向成5°
序号
重力/牛
压力/牛
4
5
4.75
5
10
9.5
6
15
14.25
表三 与水平方向成10°
序号
重力/牛
压力/牛
7
5
4.5
8
10
9.0
9
15
13.5
①分析比较实验序号1与2与3或4与5与6或7与8与9中的数据可得:当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时, ;
②分析比较实验序号中的数据可得:当同一物体静止在同一受力面上时,受力面与水平方向的夹角越大,物体产生的压力越小。即可知小明同学的想法是 的。(选填“正确”或“错误”)
③又进一步综合分析实验数据可得:
(a)比较实验序号1与2与3或4与5与6或7与8与9中的数据可得:当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时,物体产生的压力与物体重力大小的 相同;
(b)比较实验序号1与2与3和4与5与6和7与8与9中的数据可得:当 ;
④小红查找资料后发现压力与物体重力是两种不同性质的力。她提出疑问:为什么放在水平地面物体产生的压力与重力大小相等呢?就此问题其他同学给出一些解释,你觉得合理的是 。
A.物体静止在水平地面上,受到的重力与地面对它的支持力大小相等,而压力与支持力是一对相互作用力,因此压力大小等于物体重力大小;
B.物体静止在水平地面上,受到的重力与地面对它的压力是一对平衡力,大小相等,方向相反,因此压力大小等于物体重力大小;
C.物体静止在水平地面上,受到的压力与地面对它的支持力是一对平衡力,而物体重力与支持力是一对相互作用力,因此压力大小等于物体重力大小。
【答案】 物体的重力越大,受力面所受压力越大 错误 比值 见解析 A
【详解】①[1]比较实验序号1、2、3或4、5、6或7、8、9中的数据可得,当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时,物体的重力越大,受力面所受压力越大。
②[2]小明同学的想法是:受力面所受压力的大小总等于施力物的重力大小,分析比较实验序号1、4、7或2、5、8或3、6、9中的数据可得:当同一物体静止在同一受力面上时,受力面与水平方向的夹角越大,物体产生的压力越小,由此可知,小明同学的想法是错误的。
③(a)[3]实验序号1、2、3或4、5、6或7、8、9中的数据中压力与重力的比值是相同的,则可得出结论是:当材料、表面粗糙程度相同的不同物体,静止在同一受力面上时,压力与重力的比值相同;
(b)[4]分析比较实验序号1、2、3和4、5、6和7、8、9中的实验中同一物体,静止在水平方向的夹角不同的受力面上的压力数据不同,由此可得出结论:当材料、表面粗糙程度相同的物体,静止在同一受力面上时,受力面和水平方向的夹角越大,物体产生的压力大小与物体重力大小的比值越小。
④[5]物体静止在水平地面上,受到的重力与地面对它的支持力是一组平衡力,大小相等,而压力与支持力是一对相互作用力,因此,压力大小等于物体重力大小,故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
26.为了研究柱体浸入水中的过程中水对容器底部的压强情况,某小组同学选用高度H、底面积S均不同的柱体A、B,一个盛有水的柱状容器进行实验。他们将柱体A逐步浸入盛有水的容器中,测量并记录其下表面到水面的距离h及水对容器底部的压强p,如图所示。接着仅换用圆柱体B重新实验。并将全部实验数据记录在表中(实验中容器内水均未溢出)。
表一 柱体A:米
实验序号
S(米2)
h(米)
p(帕)
1
0.03
0
6000
2
0.1
6200
3
0.2
6400
4
0.3
6600
5
0.4
6600
表二 柱体B:米
实验序号
S(米2)
h(米)
p(帕)
6
0.05
0
6000
7
0.12
6400
8
0.15
6500
9
0.18
6600
10
0.20
6600
(1)分析比较实验序号2、3、4或7、8、9数据中的p和h的关系及相关条件,可得出:在同一个盛水容器中浸入同一柱体, 。
(2)分析比较实验序号4、5或9、10数据中的p和h的数据及相关条件,可得出: 。
(3)分析比较实验序号3、7或4、9中的实验现象、数据及相关条件,可得出:在同一个盛水容器中, ,p相等。
【答案】(1)当h<H时,p随h的增大而增大
(2)在同一个盛水容器中浸入同一柱体,当h H时,p不随h的改变而改变
(3)物体浸入水的体积相同时
【详解】(1)分析比较实验序号2、3、4或7、8、9数据中p和h的关系及相关条件可知,当柱体A、B下表面到水面的距离h小于其自身高度H时,水对容器底部的压强p随h的增大而增大,故能得出结论:在同一个盛水容器中浸入同一柱体,当h<H时,p随h的增大而增大。
(2)分析比较实验序号4、5或9、10数据中的p和h的数据及相关条件可知,当柱体A、B下表面到水面的距离h大于或等于其自身高度H时,水对容器底部的压强p不随h的改变而改变,故能得出结论:在同一个盛水容器中浸入同一柱体,当h H时,p不随h的改变而改变。
(3)根据实验序号3、7或4、9的数据及相关条件,发现两柱体浸入水的过程中,h不同而p相同,实验序号3中,SA=0.03m2,A的下表面到水面的距离hA=0.20m,圆柱体A浸入水中的体积为
实验序号7中,SB=0.05m2,B的下表面到水面的距离hB=0.12m,圆柱体B浸入水中的体积为
比较可得,,此时水对容器底部的压强p相等,故能得出:在同一个盛水容器中,物体浸入水的体积相同时,水对容器底部的压强p相等。
27.某小组同学在学习了改变压强方法的知识后,知道了可以通过在物体下面垫上一张底面积较大的方板来减小压强。于是他们研究了物体垫上方板后,方板对地面压强与所选方板的密度、厚度以及底面积的关系。实验中,他们使用一个重10牛的正方体,测得其直接放在水平地面上对水平地面的压强为1000帕。然后他们在该正方体下面垫上不同的方板,分别测量了方板对水平地面的压强p,并将方板的密度、厚度d以及底面积S一同记录在了下表中。
表一:S=200厘米2
序号
(克/厘米3)
d(厘米)
p(帕)
1
0.5
2
598
2
0.5
4
696
3
1.0
2
696
4
1.0
4
892
5
2.0
2
892
6
2.0
4
1284
表二:S=400厘米2
序号
克/厘米3)
d(厘米)
p(帕)
7
0.5
2
348
8
0.5
4
446
9
1.0
2
446
10
1.0
4
642
11
2.0
2
642
12
2.0
4
1034
(1)分析比较实验序号1与2或3与4或5与6(或7与8或9与10或11与12)的实验数据及相关条件,得出结论:在物块下垫上底面积和密度相同的方板, ;
(2)分析比较实验序号1与3与5或2与4与6(或7与9与11或8与10与12)的实验数据及相关条件,得出结论: ;
(3)通过表格中的数据我们可以得出:在物体下面垫上方板 能减小对地面的压强(选填“一定”或“不一定”);
(4)进一步分析比较表中的数据及相关条件,若将密度为1.5克/厘米3,厚度d为4厘米,底面积S为200厘米2的方板垫在该正方体下面,则方板对水平地面的压强为 帕,理由是 。
【答案】 方板厚度越小,对水平地面的压强越小,反之越大 在物块下垫上底面积和厚度相同的方板,方板密度越小,对水平地面的压强越小,反之越大 不一定 1088 见解析
【详解】(1)[1]分析比较实验序号1与2或3与4或5与6(或7与8或9与10或11与12)的实验数据可知,方板的底面积和密度相同时,方板厚度越小,对水平地面的压强越小,反之越大,故可得结论:在物块下垫上底面积和密度相同的方板,方板厚度越小,对水平地面的压强越小,反之越大。
(2)[2]分析比较实验序号1与3与5或2与4与6 (或7与9与11或8与10与12)的实验数据可知,方板的底面积和厚度相同时,方板密度越小,对水平地面的压强越小,反之越大,故可得出结论:在物块下垫上底面积和厚度相同的方板,方板密度越小,对水平地面的压强越小,反之越大。
(3)[3]正方体直接放在水平地面上,对水平地面的压强为1000帕,由实验序号6或12可知,在物体下面垫上方板不一定能减小对地面的压强。
(4)[4][5]厚度d为4厘米,底面积S为200厘米2的方板垫的重力
G=mg=ρV = 1.5×103kg/m3×200×4×10-6 m3×9.8N/kg=11.76N
方板对水平地面的压力为
10N+11.76N=21.76N
方板对水平地面的压强为
28.在学校的物理兴趣小组中,小明、小红、小华三位同学通过实验探究由同种材料制成的实心均匀圆柱体对水平面的压强与哪些因素有关。三位同学各自从实验室里挑选出由同种合金材料制成、但高度h和横截面积S均不同的圆柱体做实验,并用仪器测出它们对水平面的压强p的大小或大小关系,表一、表二、表三依次为小明、小红、小华三位同学的实验数据记录表。
表一(小明同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
1
1.0×101
2.5×103
0.6×104
2
2.0×101
5.0×103
1.2×104
3
3.0×101
7.5×103
1.8×104
表二(小红同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
4
1.0×101
5.0×103
p4
5
2.0×101
5.0×103
p5
6
3.0×101
5.0×103
p6
表三(小华同学)
序号
圆柱体高度h(米)
圆柱体横截面积S(米2)
水平面受到的压强p(帕)
7
1.0×101
2.5×103
p7
8
1.0×101
5.0×103
p 8
9
1.0×101
7.5×103
p9
(1)小明同学分析表一中的数据后得出结论:圆柱体对水平面的压强跟圆柱体的高度h有关,且与h成正比。请判断:小明同学 从表一的数据中得出此结论(选填“能”或“不能”);
(2)小红同学在实验中测出了三次压强的大小关系为p4<p5<p6,则由此可得出初步结论:同种材料、横截面积相同的圆柱体, ;
(3)小华同学通过实验探究压强p与横截面积S的关系,他选用圆柱体的规格已填入表三中,并测出压强的大小关系为p7=p8=p9,由此可得出初步结论: 。
【答案】 不能 高度越高,对水平面的压强越大 同种材料制成的圆柱体高度不变时,对水平面的压强大小与横截面积无关
【详解】(1)[1]从表一中不能得出圆柱体对水平面的压强跟圆柱体的高度有关,且与成正比的结论,因为没有保持横截面积不变。
(2)[2]小红同学在实验中测出了三次压强的大小关系为p4<p5<p6,结合表二可以看出,同一种材料制成的横截面积相同的圆柱体,高度越高,对水平面的压强越大。
(3)[3] p7=p8=p9,结合表三可以看出,同一种材料制成的高度相同的圆柱体,改变横截面积,对地面的压强不变,说明对水平面的压强与横截面积大小无关。
29.某小组同学在学习了密度知识后,根据“浸入水中的铁块最终静止在容器底部、浸入水中的木块最终漂浮在水面上”的现象,提出猜想1:物块的密度可能会对它浸入水中后的最终状态有影响。于是他们选用体积相同、密度不同的圆柱体A、B、C、D(ρA>ρB>ρ水>ρC>ρD)进行实验。当它们在水中静止时,实验现象如图(a)、(b)、(c)和(d)所示。
(1)分析比较图中 的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是:当浸入水中的实心圆柱体的密度大于水的密度时,圆柱体最终静止在容器底部;
(2)分析比较图中(c)或(d)的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是:当 时,圆柱体最终漂浮在水面上;分析比较图中(c)和(d)的实验现象和相关条件,可得出的初步结论是: ,其露出水面的体积大;由此,该小组同学进一步提出猜想2:漂浮在水面上的实心圆柱体,其露出水面的体积占总体积的比例跟圆柱体的 有关。为继续验证猜想2,他们分别选用若干不同的圆柱体和足够深的水进行实验,并记录圆柱体的密度、总体积及其露出水面的体积在表一、表二和表三中。
表一ρ圆柱体=0.8×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
1
2
10
2
4
20
3
6
30
表二ρ圆柱体=0.5×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
4
5
10
5
15
30
6
25
50
表三ρ圆柱体=0.3×103千克/米3
实验序号
露出体积(厘米3)
总体积(厘米3)
7
14
20
8
28
40
9
42
60
进一步综合分析、比较表一、表二、表三的数据,对于猜想2可初步得出的结论:
(a)分析比较表一、表二或表三,可得出初步的结论: ;
(b)分析比较表一、表二和表三,可得出初步的结论: 。
【答案】(1)(a)或(b)
(2) 当浸入水中的实心圆柱体的密度小于水的密度 漂浮在水面上体积相同的实心圆柱体,圆柱体密度小 圆柱体的密度 密度相同(体积不同的)圆柱体漂浮在水中时,露出水面的体积占总体积的比例相同 密度不同的圆柱体漂浮在水中时,密度小的圆柱体的露出体积所占总体积的比例大
【详解】(1)分析比较图(a)和(b)的现象,可知,物体A、B静止在容器底部,由已知,可得出的初步结论是:当浸入水中的实心圆柱体的密度大于水的密度时,圆柱体最终静止在容器底部。
(2)[1]分析比较图(c)和(d)的现象,可知,物体C、D漂浮,由已知ρ水>ρC>ρD,可得出的初步结论是:当浸入水中的实心圆柱体的密度小于水的密度时,圆柱体最终漂浮在水面上。
[2][3]分析比较图(c)和(d)的现象及相关条件,都是漂浮在水面上,实心物块的密度越小,体积越小,实心物块的质量越小,又都是漂浮,受到的浮力越小,排开水的体积越小,露出水面的体积越大,得出结论:漂浮在水面上的不同实心圆柱体,当体积相同时,圆柱体密度小,其露出水面的体积大;(其他答案合理都可)即漂浮在水面上的实心圆柱体,其露出水面的体积占的总体积的比例跟(圆柱体的)密度有关。
[4]分析比较表一或表二或表三数据知道,同种材料、大小不同的圆柱体漂浮在水中时,露出水面的体积占总体积的比例相同。
[5]分析比较表一或表二或表三数据知道,不同材料的圆柱体漂浮在水中时,露出水面的体积占总体积的比例不同,密度小的圆柱体的露出体积所占总体积的比例大。
30.小华和小亭通过实验研究将物体放入液体的过程中,容器底部受到液体压力的变化情况,如图所示。他们将重力分别为30牛和40牛的甲、乙两个柱形物体,先后挂在弹簧测力计下,并将其逐渐浸入同一柱形容器的液体中(液体不溢出)。他们读出测力计示数F,并测得容器底部受到的液体压力F底,然后根据相关物理量计算出物体所受浮力F浮,将实验数据记录在表一、表二中。
表一 物体甲的重力为30牛
实验
序号
F(牛)
F浮(牛)
F底(牛)
1
20
10
30
2
16
14
34
3
12
18
38
4
8
22
42
5
4
22
42
表二 物体乙的重力为40牛
实验
序号
F(牛)
F浮(牛)
F底(牛)
6
30
10
30
7
25
15
35
8
18
22
42
9
10
30
50
10
8
30
50
① 小华分析比较实验序号 后得出初步结论:不同柱形物体浸入同一柱形容器的液体中,物体所受浮力相同,容器底部受到液体压力相同;
② 小亭分析比较实验序号1、2、3与4(或6、7、8与9)后得出初步结论:同一柱形物体浸入同一柱形容器的液体中, 越大,容器底部受到液体压力越大。
③ 分析比较实验序号4与5(或9与10)的数据,发现物体所受浮力F浮和容器底部受到液体压力F底均相同,但测力计示数F不同,出现这种情况的原因是: ;
④ 两位同学分析比较表一(或表二)的数据,并通过一定的计算,可知容器内液体的重力为 牛;
⑤ 当柱形物体处于实验序号3位置时,容器底部受到液体压力的增加量为 牛。
【答案】 1与6 浮力 柱形物体与容器底接触后,容器底对物体有支持力 20 18
【详解】①[1]由实验1和6知,两个物体浸在液体中所受的浮力相同,容器底部受到液体压力也相同。所以可得:不同柱形物体浸入同一柱形容器的液体中,物体所受浮力相同,容器底部受到液体压力相同。
②[2]由实验1、2、3与4知,物体甲浸入液体所受的浮力越大,容器底部受到液体压力也越大。所以可得:同一柱形物体浸入同一柱形容器的液体中,所受浮力越大,容器底部对液体的压力越大。
③[3]由实验4和5知,物体所受的浮力相同,且容器底部受到液体压力相同,则可能是物体接触容器底了,因为物体只受到拉力和浮力时,有F浮=G-F,浮力不变时,拉力也不变,即弹簧测力计的示数保持不变,而实验中,测力计示数变小,是物体触底了,除了受到浮力和拉力,还受到容器底的向上支持力。
④[4]未放入物体时,柱形容器底所受的压力等于容器中液体的重力,放入物体后,液体对物体有向上的浮力,据力的作用是相互的,物体对液体有向下的作用力,所以放入物体后,柱形容器底所受的压力等于液体的重力与浮力之和。由表格一实验1的数据知,容器中液体的重力
G液体=F压-F浮=30N-10N=20N
⑤[5]容器底所受的压力等于容器中液体的重力与浮力之和。容器中液体的重力不变,液体对容器底压力的增大量等于物体所受的浮力,表格一的实验3中,物体所受的浮力为18N,所以容器底部受到液体压力的增加量为18N。
考点8 压轴实验题—浮力(传感器类)
31.小徐和小汇在学习“浮力”时,根据生活经验,对物体受到浮力的大小与哪些因素有关提出猜想并进行了研究。
(1)根据鸡蛋在水中沉底、在盐水中漂浮的现象,他们猜想浮力的大小可能与 有关;根据游泳时的感觉,他们猜想浮力的大小可能与物体浸入液体的深度,以及物体浸入液体的体积有关。
(2)为了验证猜想,他们用力传感器将一长方体金属块悬挂在空量筒中,如图所示,然后逐次向容器中注入液体A,测出金属块下表面到液面的距离即金属块浸入液体的深度h,计算出金属块浸入液体的体积V和金属块受到的浮力F,把实验数据记录在表一中。
为了进一步探究,他们还换用了液体B重复实验,并把实验数据记录在表二中。(液体A、B密度分别为、, )
表一:将金属块浸入液体A中
实验序号
浸入的深度h(厘米)
浸入的体积V(厘米3)
浮力F(牛)
1
2.0
12
0.12
2
6.0
36
0.36
3
10.0
60
0.60
4
15.0
60
0.60
表二:将金属块浸入液体B中
实验序号
浸入的深度h(厘米)
浸入的体积V(厘米3)
浮力F(牛)
5
2.0
12
0.10
6
6.0
36
0.30
7
10.0
60
0.50
8
15.0
(a)小汇分析比较实验序号1、2、3的F和V、h的数据后,得出初步结论:同一物体浸入同一液体中,F与V成正比,而且F与h成正比;小徐分析比较实验序号 的数据,认为小汇的结论存在问题,请写出小徐观点的依据 ;
(b)请补全实验序号8中的数据; 、 ;
(c)他们分析比较表一和表二中的数据,得出结论:同一物体浸入不同液体中: ;
(3)他们交流后,认为上述得出的结论还不够完善,需要增加一次实验进行论证,下列方案中你建议采用方案 。
A.仍用上述金属块,浸入密度不同的液体C中,重复实验
B.仍用上述金属块,增加金属块浸入液体A或B中的深度进行实验
C.换用其他物质(如其他材质的金属块),仍在液体A或B中进行实验
【答案】 液体密度 3和4 V相同,F不随h变化而变化 60 0.50 F与V的比值不同,且密度越大,比值越大 A
【详解】(1)[1]根据鸡蛋在水中沉底、在盐水中漂浮的现象,盐水和水的密度不同,他们猜想浮力的大小可能与液体密度有关。
(2)[2]表中3和4的数据,h变大,F不变。
[3]在表中3和4的数据,V相同,F不随h变化而变化。
[4]对比表一中数据,当深度超过10cm时,V相同,浸入体积为60cm3。
[5]对比表一中数据,当深度超过10cm时,V相同,F不随h变化而变化,为0.50N。
[6]分析比较表一和表二中的数据,得出结论:同一物体浸入不同液体中F与V的比值不同,且密度越大,比值越大。
(3)[7]根据控制变量实验中单一变量多次实验的原则,本组实验中只改液体密度,其他因素不变,所以要仍用上述金属块,浸入密度不同的液体C中,重复实验。
故选A。
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