内容正文:
9.2探究:浮力大小与哪些因素有关
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.物理学习小组利用喝完的饮料瓶做了如图所示的几个实验,其中可以证明大气压存在的实验是( )
A.水从侧孔喷出 B.瓶子悬空水不流出
C.弹开纸片钢球下落 D.将瓶按入水中感到费力
2.在初中物理学习中,我们常用到一些科学研究方法,以下探究过程中所采用的研究方法相同的是( )
①探究浮力大小与浸在液体中深度的关系时,让同一物体浸没在同种液体的不同深度
②探究阻力对物体运动的影响时,在实验事实的基础上,进一步分析推理得出物体不受阻力时的情况
③探究影响滑动摩擦力大小的因素时,保持压力大小不变,改变接触面的粗糙程度
④探究影响压力作用效果的因素时,通过比较海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
3.在平静的水面上匀速行驶的船,受到重力和浮力的作用。这两个力( )
A.大小相等,方向相反,是一对平衡力
B.大小相等,方向相反,是一对作用力和反作用力
C.方向相反,大小不一定相等,是两种不同性质的力
D.方向相反,大小相等,是一对性质完全相同的力
4.在物理学发展的历程中,有这样一位物理学家:他对科学探索充满兴趣,通过观察与实验来揭示自然之谜,发现了万有引力定律和光的色散现象。这位科学家是( )
A.伽利略 B.阿基米德 C.爱因斯坦 D.牛顿
5.下列关于浮力的说法中,正确的是( )
A.在液体中下沉的物体不受浮力
B.浮力的施力物体只能是液体
C.物体浸在液体中的体积越大,浮力越大
D.浸没后,压入越深,受到的浮力越大
6.下列三个实验:(1)测量某物体的质量;(2)探究液体压强与哪些因素有关;(3)探究浮力大小与哪些因素有关。多次测量的目的相同的是( )
A.(1)与(2) B.(1)与(3)
C.(2)与(3) D.(1)、(2)与(3)
7.下列说法正确的是( )
A.跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降的过程不受力的作用
B.铅球被推出在空中飞行的过程受到推力的作用
C.将一石块扔到水中,在其下沉过程中受到水的压强变大,浮力也变大
D.在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力
8.为了探究空气产生浮力大小是否与排开体积有关,小明设计了如下实验,能够达成目的的是( )
A.篮球放气使气球变大 B.给篮球打气
C.给气球打气 D.篮球旁增放一个气球
9.下列四幅图来自我们的物理课本,其中解释正确的是( )
A.甲图沿箭头方向向下吹气时,两张纸会向中间靠拢
B.乙图中斧头具有很薄的刃,是为了增大压力
C.丙图中物体排开的水体积与浮力大小无关
D.丁图中小朋友能将饮料吸进嘴里,是由于吸管受到浮力的作用
10.下列三个实验:(1)测量某种物质的密度;(2)探究液体压强与哪些因素有关;(3)探究浮力大小与哪些因素有关,多次测量的目的相同的是( )
A.(1)与(2) B.(1)与(3)
C.(2)与(3) D.(1)、(2)与(3)
二、填空题
11.质量相同的实心铜球和实心铁球,都浸没在水中时, 球受到的浮力大;体积相同的铜块和铁块,铜块浸没在水中,铁块浸没在煤油中, 块受到的浮力大。(均选填“铜”或“铁”,已知,)
12.浸在液体中的物体受到的浮力大小,跟物体浸在液体中的 和 有关;浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度 。
老师在讲授“测量浸没在水中的铝块所受的浮力”时告诉学生用到的一种方法——称重法。请用此方法完成下面小题。
13.一物体在弹簧测力计下,示数为8N,当它浸入水中时,示数为3N,此时物体所受的浮力为( )
A.3N B.5N
C.8N D.11N
14.先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力G;再测出物块浸在液体中时测力计的示数F拉;物块浸在水中时所受的浮力F浮= N。如图所示,物体浸没在盐水中时,受到的浮力大小为 N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的 有关。
15.如图甲,将熟鸡蛋剥壳后轻轻挤压,鸡蛋变扁,说明力可以改变物体的 ;如图乙,向水中不断加盐并搅拌,鸡蛋由沉底逐渐变为悬浮,说明浮力的大小与液体的 有关;如图丙,用手将玻璃杯上的纸片快速弹飞,鸡蛋会掉入玻璃杯中而不会随纸片一起运动,这是因为鸡蛋具有 。
16.学习压强时,我们发现将砖块放在海绵状泡沫塑料上,海绵状泡沫塑料凹陷,说明力可以改变物体的 ;学习浮力时,我们发现按入水中的乒乓球会浮起,说明力可以改变物体的 ,球上升过程中所受浮力 未露出水面选填“变大”、“变小”、“不变”。
三、实验题
17.在 “探究浮力大小与哪些因素有关” 的实验中:
(1)如图甲,用弹簧测力计测出物体A的重力G。
(2)如图乙,把物体A浸没在水中,弹簧测力计的示数为F1,则物体A受到水的浮力= (用 G、表示)。
(3)如图丙,把物体A浸没在盐水中,弹簧测力计的示数为 ,则物体 受到盐水的浮力 (用G、表示)。
(4)比较图乙和图丙,可探究浮力的大小与 的关系。
(5)由实验可知,物体受到的浮力大小与液体的密度和 有关。
四、综合题
18.
(1)如图1所示的体温计的示数为 ℃;
(2)如图2所示,小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像的规律;
①如图甲所示,让一束平行光正对着凸透镜入射,移动光屏,直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,由此可知该凸透镜的焦距为 cm;
②如图乙所示,点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,该像是 (填“实”或“虚”)像, (填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是根据该成像特点制成的;
(3)如图3所示是探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中:
①图乙中物体所受浮力为 N。由图甲、乙、丙可知,物体所受浮力的大小与 有关;
②由乙图到丙图的过程中,物块底部受到的液体压强 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
19.在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,主要实验步骤如下:
a.将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下,按如图甲所示组装器材。
b.向空烧杯中缓慢注入清水,直到没过金属圆柱体一段距离(烧杯未加满水),如图乙中①~⑤所示,待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数F1∼F5。
c.如图乙中⑥所示,再向烧杯中加入适量盐,并轻轻搅拌,直至弹簧测力计示数稳定后示数为F6。
d.将以上测量结果记录在下列表格中
弹簧测力计示数
F1/N
F2/N
F3/N
F4/N
F5/N
F6/N
2.4
2.2
1.8
1.4
1.4
1.3
(1)由图乙中①②③④可以得出浮力的大小跟物体 有关。在图③中,金属圆柱体所受到的浮力F浮= N。
(2)图乙中①④⑤可以得出浮力的大小跟物体 无关。
(3)由哪三个图可以得出浮力的大小与液体密度有关? 。你判断的依据是 。
(4)根据图中①②③④⑤绘出物体所受浮力F与物体下表面离液面距离h的图像大致是如图中的( )
A. B.
C. D.
20.在跨学科实践“防溺水安全系列教育”活动中,如图所示。
(1)主持人小腾用光路图来解释“水池变浅”的道理,池底A点射出的光线经过水面折射进入B点的人眼,C点是人眼看到池底A点像的位置,请在图甲中画出人眼B看到池底的光路图;
(2)邀请的专家还示范指导同学们:若是不小心落水,务必保持冷静,不要挣扎将手臂高举,而应该将手臂浸在水中,头后仰,如图乙所示,这样口鼻就可以露出水面进行呼吸,等待救援。善于思考的小飞认为这是因为浮力大小与物体排开液体的体积有关,他将自己的想法说与同学听,大家都很感兴趣,并提出以下猜想:
猜想1:浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关;
猜想2:浮力的大小可能与物体的形状有关;
猜想3:……
于是他们找来烧杯、弹簧测力计、装有沙子的小盒子、铁钉等实验器材进行探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验。
①根据图丙所示,实验步骤B中的物体排开液体所受的重力为 N;
②为了探究猜想1,小明将装有沙子的小盒子从图B下降至图C的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到烧杯中的液面 ,由此可得结论是 ;
③为了探究猜想2,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行图丙的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关。在交流反思的过程中,小明突然发现,自己的实验存在问题导致实验结论并不合理,请指出小明的发现是 。
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《9.2探究:浮力大小与哪些因素有关》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
B
A
D
C
C
D
A
A
C
1.B
【详解】A.水从侧孔喷出,水的深度越深,水喷得越远,说明同种液体内部压强随着液体深度的增加而增大,与大气压无关,故A不符合题意;
B.纸片能托住水不流出,是因为大气压给纸片一个向上的作用力,因此该实验能证明大气压的存在,故B符合题意;
C.用手弹开纸片,钢球掉入瓶中,钢球没有随纸片一起运动,说明钢球具有惯性,同时钢球掉入瓶中,是因为钢球受到重力作用,与大气压无关,故C不符合题意;
D.将瓶按入水中感到费力,是因为瓶子排开水的体积增大,受到的浮力增大,瓶子给手向上的作用力增大,与大气压无关,故D不符合题意。
故选B。
2.B
【详解】①探究浮力大小与浸在液体中深度的关系时,让同一物体浸没在同种液体的不同深度,采用的是控制变量法;
②探究阻力对物体运动的影响时,在实验事实的基础上,进一步分析推理得出物体不受阻力时的情况,采用是科学推理法;
③探究影响滑动摩擦力大小的因素时,保持压力大小不变,改变接触面的粗糙程度,采用是控制变量法;
④探究影响压力作用效果的因素时,通过比较海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用的是转换法。
探究过程中所采用的研究方法相同的是①③,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.A
【详解】在平静的水面上匀速行驶的轮船,其在竖直方向处于平衡状态,即此时所受到的力应是平衡力,故此时所受的重力和浮力大小相等,方向相反,且作用在同一物体上,并在同一条直线上,且这两个力的性质是不同的,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.D
【详解】A.伽利略是近代实验科学的奠基人,主要贡献是自由落体定律、惯性原理、时钟的等时性等,故A不符合题意;
B.阿基米德是古希腊科学家,主要贡献是发现阿基米德原理和杠杆平衡条件,故B不符合题意;
C.爱因斯坦提出了相对论,解释了引力的本质,没有提出万有引力定律,故C不符合题意;
D.牛顿提出了牛顿第一定律、发现了万有引力定律和光的色散现象等,对物理学的发展做出了巨大贡献,故D符合题意。
故选D。
【点睛】
5.C
【详解】A.浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的浮力,在液体中下沉的物体也受到浮力,故A错误;
B.浸在液体中的物体受到浮力的施力物体是液体,浸在气体中的物体受到浮力的施力物体是气体,故B错误;
C.由可知,物体浸在液体中的体积越大,排开液体的体积越大,浮力越大,故C正确;
D.物体受到的浮力大小与排开液体的体积、液体的密度有关,与深度无关,浸没后,压入越深,液体的密度不变,排开液体的体积不变,受到的浮力不变,故 D错误。
故选C。
6.C
【详解】(1)测量物体质量时,多次测量是为了减小误差,取平均值以提高准确性;
(2)探究液体压强与哪些因素有关时,多次测量是通过改变条件(如深度、液体密度)寻找普遍规律;
(3)探究浮力大小与哪些因素有关时,多次测量同样通过改变条件(如排开液体体积、液体密度)寻找普遍规律。
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.D
【详解】A.跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降,虽然它们的速度保持不变,但它们仍然受到力的作用。具体来说,它们受到重力和空气阻力的作用,且这两个力是一对平衡力,使得它们能够保持匀速直线下降。故A错误;
B.铅球被推出后,在空中飞行时已经不再受到推力的作用。铅球之所以能够继续飞行,是因为它具有惯性,会保持原来的运动状态。故B错误;
C.将一石块扔到水中,在其下沉过程中,由于石块所处的深度不断增加,根据液体压强的特点,石块受到的水的压强会变大。石块受到的浮力并不一定会变大。浮力的大小取决于排开水的体积和水的密度。在这个情况下,石块在浸没前浮力变大,浸没后浮力不变。故C错误;
D.氢气球在空中漂浮时,它排开了一部分空气,使得空气对氢气球产生了向上的浮力。这个浮力与氢气球的重力相平衡,使得氢气球能够保持漂浮状态。所以,D选项正确。
故选D。
8.A
【详解】探究空气产生浮力大小是否与排开体积有关时,应只改变排开空气的体积,其它因素保持相同。
A.篮球放气使气球变大,只改变了排开空气的体积,可以探究空气产生浮力大小是否与排开体积有关,故A符合题意;
BCD.给篮球打气、给气球打气或者篮球旁增放一个气球,在改变排开空气的体积的同时也改变了物体的总质量,没有控制变量,所以不能探究空气产生浮力大小是否与排开体积有关,故BCD不符合题意。
故选A。
9.A
【详解】A.当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小。纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小,故A正确;
B.由公式知,斧头具有很薄的刃,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故C错误;
C.丙图中下压,物体排开的水体积增大,浮力增大,根据阿基米德原理知,浮力与排开液体的体积有关,故C错误;
D.人吸走管内的空气时,管内的气压减小,外界大气压压着饮料进入管内,使人喝到饮料,所以利用了大气压,不是利用浮力,故D错误。
故选A。
10.C
【详解】(1)“测量某种物质的密度”,实验中多次测量的目的是通过求平均值来减小实验误差。因为在测量物体的质量和体积时,由于仪器精度、测量方法等因素的影响,每次测量可能会存在一定的误差,多次测量取平均值可以使测量结果减小误差。
(2)“探究液体压强与哪些因素有关”,该实验多次测量是为了探究在不同条件下液体压强的变化规律,从而总结出普遍适用的结论。
(3)“探究浮力大小与哪些因素有关”,该实验通过多次测量, 寻找普遍规律,使实验结论更具普遍性和科学性,避免结论的偶然性。综上所述,次测量的目的相同的是(2)和(3),故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11. 铁 铜
【详解】[1]已知实心铜球和实心铁球的质量相同,且,根据可知,铁球的体积大,都浸没在水中时,由于铁球排开液体的体积大,则铁球受到的浮力大。
[2]体积相同的铜块和铁块,分别浸没在水中和煤油中,排开两种液体的体积相同,由于水的密度大于煤油的密度,因此在水中的铜块受到的浮力大。
12. 体积 液体的密度 无关
【详解】[1][2]由阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸在液体中的液体的密度有关,跟物体的排开液体的体积有关。
[3]浸没在同种液体中的物体,当所处的深度不同时,由于液体的密度不变,排开液体的体积不变,所受的浮力不变,说明浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关。
13.B 14. 1 1.1 密度
【解析】13.把物体浸入在水里时,根据称重法可知所受浮力为,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B 。
14.[1]由图甲所示可知,物体的重力为,由图乙所示可知,物块完全浸没在水中时,测力计示数为,根据称重法可知所受浮力为
[2]如图丙所示,物体浸没在盐水中时,测力计示数为,根据称重法可知所受浮力为
[3]由图乙和图丙可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,可知所受浮力不同,由此可得,浮力大小与液体的密度有关。
15. 形状 密度 惯性
【详解】[1]将熟鸡蛋剥壳后轻轻挤压,鸡蛋变扁,鸡蛋的形状发生了改变,这说明力可以改变物体的形状。
[2]向水中不断加盐并搅拌,水的密度逐渐增大,鸡蛋由沉底逐渐变为悬浮,鸡蛋受到的浮力发生了变化,这说明浮力的大小与液体的密度有关。
[3]用手将玻璃杯上的纸片快速弹飞,鸡蛋会掉入玻璃杯中而不会随纸片一起运动,这是因为鸡蛋具有惯性,要保持原来的静止状态,所以鸡蛋会由于重力的作用而掉进杯子。
16. 形状 运动状态 不变
【详解】[1]将砖块放在海绵状泡沫塑料上,海绵状泡沫塑料凹陷,说明力可以改变物体的形状;
[2]按入水中的乒乓球原本处于静止状态,松手后会浮起(运动方向向上,速度从 0 开始增加),即物体的运动快慢或方向发生了改变,这体现了力能改变物体的运动状态(浮力是改变乒乓球运动状态的力)。
[3]当乒乓球在水下上升过程中(未露出水面),其排开水的体积不变,根据可知乒乓球受到的浮力不变。
17. 液体密度 物体排开液体的体积
【详解】(2)[1]根据称重法测浮力,物体浸没在水中时受到的浮力等于物体的重力G减去在水中时弹簧测力计的示数,即
(3)[2]同理,物体浸没在盐水中时受到的浮力
(4)[3]图乙中物体浸没在水中,图丙中物体浸没在盐水中,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,所以比较图乙和图丙,可探究浮力的大小与液体密度的关系。
(5)[4]由实验可知,液体的密度和物体排开液体的体积影响浮力的大小,即物体受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
18.(1)38.5
(2) 10.0 实 照相机
(3) 1.6 物体排开液体的体积 增大
【详解】(1)体温计的分度值为0.1℃,示数为38.5℃。
(2)[1]让一束平行光正对着凸透镜入射,移动光屏,直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,最小、最亮的光斑为焦点。由图甲可知,尺子分度值为1cm,凸透镜的光心在处,光斑在处,所以焦距为
[2][3]由图乙可知物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知成倒立、缩小的实像,因此是照相机的成像原理。
(3)[1]由甲图可知,物体的重力为5N,由图乙可知,弹簧测力计示数为3.4N,由称重法可得,物体所受到的浮力为
[2]图乙丙中液体的密度相同,图乙物体排开液体的体积小于图丙物体排开液体的体积,由图丙可知,弹簧测力计示数为1N,物体所受到的浮力为
故图丙中物体受到的浮力小于图乙中物体受到的浮力,则由图甲、乙、丙可知,物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[3]由乙图到丙图的过程,物块底部在液体中的深度增加,根据知物块底部受到的液体压强增大。
19.(1) 排开液体的体积 0.6
(2)浸没的深度
(3) ①⑤⑥ 见解析
(4)C
【详解】(1)[1]图①②③④,控制液体的密度不变,改变排开液体的体积,探究浮力的大小跟物体排开液体的体积的关系。
[2]根据称重法知,在图③中,金属体所受到的浮力
(2)由图乙中①④⑤可知,液体的密度不变,排开液体的体积不变,弹簧测力计示数不变,说明浮力不变,故可得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关。
(3)[1]要探究浮力的大小与液体密度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同,液体密度不同,由图乙可知,①⑤⑥满足实验要求。
[2]判断的依据是:在图①⑤⑥中,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,浮力不同,说明浮力的大小与液体密度有关。
(4)逐渐浸入水中,缓慢地增大物体在水中的深度,在物体浸没前,随深度的变大,排开液体的体积变大,受到浮力变大,浸没后,排开液体的体积不变,受到的浮力不变,如图A、B、C、D所示,能正确反映物体所受浮力F浮和物体下表面深度h关系的图像是C。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
20.(1)
(2) 0.4 升高 液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大 实验中没有控制排开液体体积相同
【详解】(1)光线从水中斜射入空气时发生折射,折射角大于入射角。连接BC与水面交于点O即为折射点,连接AO即为入射光线,OB即为折射光线,作图如下:
(2)[1]由A可知,物体重力为2.8N,根据称重法,实验步骤B中的物体受到的浮力为
根据阿基米德原理,实验步骤B中的物体排开液体所受的重力为
[2][3]为了研究猜想1,小明将装有沙子的小盒子从图B下降至图C的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小,说明小盒子受到的浮力增大;还观察到烧杯中的液面升高,说明小盒子排开液体体积变大,由此初步分析得出:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
[4]根据控制变量法,为了研究猜想2,即探究浮力的大小与物体的形状的关系,应只改变物体的形状。小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行图丙的实验,由图可知,橡皮泥排开的水的体积不同,没有控制排开液体体积一定,导致实验结论出错,因此得出浮力的大小与物体的形状有关的结论不合理。
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