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.在某次校园安全教育讲座中,讲解员指出:“如不慎溺水,要屏住呼吸、全身放松,去除身上的重物,尽量保持头向后仰、面部向上的仰泳体位,吸气深呼气浅,这样可以使身体浮出水面,为救援争取更多时间。”从物理学的角度分析,以下说法不正确的是( )
A.溺水时手上举,身体排开水的体积减小,因所受浮力减小而易下沉
B.溺水时大喊大叫,人会喝更多的水,因身体所受重力增大而易下沉
C.溺水时去除身上的重物可以增大身体受到的浮力,从而使身体上浮
D.当身体面部向上漂浮在水面上时,身体受到的浮力等于自身的重力
2.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.物体浸入水中越深,受到的浮力越大
B.浮力是由于物体上、下表面受到液体(或气体)的压力差产生的
C.在水中下沉的石块没有受到浮力的作用
D.深陷河床的桥墩,受到浮力的作用
3.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
4.物体在液体中所受浮力大小的决定因素是( )
A.仅与液体密度有关 B.仅与物体排开液体的体积有关
C.与液体密度和物体排开液体的体积均有关 D.与物体的质量有关
5.弹簧测力计下悬挂一重为5N的物体,把物体浸没在水中时测力计的示数如图所示,则物体在水中所受的浮力是( )
A.0N B.5N C.2.6N D.2.4N
6.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
7.在“探究影响浮力大小的因素”的实验中,小明选用了体积相同的实心金属块甲、乙来进行实验,其实验过程如下列图片所示,则他探究的问题是( )
A.浮力大小与物体浸入液体深度的关系
B.浮力大小与物体浸入液体中体积的关系
C.浮力大小与液体密度的关系
D.浮力大小与物体密度的关系
8.关于浮力,下列说法正确的是( )
A.物体浸没在液体中越深,受到的浮力越大
B.在同种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大
C.物体的密度越大,受到的浮力越小
D.液体的密度越大,物体受到的浮力越小
9.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)
10.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
二、填空题
11.先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力;再测出物块浸在液体中时测力计的示数;物块浸在水中时所受的浮力_________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。
12.物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的_________有关、跟液体的_________有关。物体浸在液体中的体积_________,液体的密度_________,所受的浮力就越大。
13.一个小球的重力为10N,将它浸没在水中时,所排开水的重力为20N。那么小球浸没时受到的浮力大小为______N,小球的体积是______m3。(g取10N/kg)
14.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”。
15.浸在液体中的物体所受浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积_________,跟物体的质量、重力、密度、体积_________,跟物体在液体中浸没的深度_________。(均选填“有关”或“无关”)
三、实验题
16.某同学用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”实验,其实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。
(1)由图可知:铁圆柱体浸没在水中所受浮力为______N;
(2)由图甲、乙、丁可探究的问题是_________________;
(3)由图甲、丁、戊可以初步得出的结论是__________________;
(4)某同学猜想浮力大小可能与物体的质量有关。请你在上述实验的基础上添加合适的实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜想是否正确。
四、综合题
17.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______。
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.
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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
C
B
B
C
C
A
D
B
C
C
1.C
【详解】A.溺水时手上举,根据阿基米德原理,即,身体排开水的体积减小,所受浮力减小,导致容易下沉,故A正确,不符合题意;
B.溺水时大喊大叫,人会喝更多的水,导致身体质量增大,所受重力增大。此时身体排开水的体积不变,由可知,所受浮力不变。当时,人就容易下沉,故B正确,不符合题意;
C.溺水时去除身上的重物,身体排开水的体积减小,浮力也减小,但主要是为了减小自身的重力,当重力小于浮力时,身体上浮,故C错误,符合题意;
D.当身体面部向上漂浮在水面上时,人处于平衡状态,此时身体受到的浮力等于自身的重力,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.B
【详解】A.浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关,故A错误;
B.浮力产生的原因是物体上下表面所受的液体(或气体)的压力差,有了压力差才有浮力,即,故B正确;
C.在水中下沉的石块上下表面受到水的压力差,所以受到浮力的作用,故C错误;
D.深陷河床的桥墩下部在淤泥中,底部不会受到水的压力,所以不会受到浮力的作用,故D错误。
故选B。
3.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。
4.C
【详解】物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积(排开液体的体积)有关,跟液体的密度有关,物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
故选 C。
5.C
【详解】物体重力为5N,弹簧测力计分度值为0.2N,故浸没在水中时弹簧测力计示数为2.4N,则浮力
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.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。
7.D
【详解】在探究“影响浮力大小的因素”实验中,需采用控制变量法,即保持其他因素不变,只改变一个因素来研究其对浮力的影响。由题意可知两物体的体积相同,由图可知液体的密度相同,浸入液体的深度也相同,唯一不同的因素是两金属块的密度,因此,实验探究的是浮力大小与物体密度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
8.B
【详解】A.物体所受的浮力与物体浸没在液体中的深度无关,浸没时,物体排开液体的体积不变,所受的浮力不变,故A错误;
BCD.据知,物体所受的浮力与物体排开液体的体积有关,在同种液体中,液体密度相同,排开液体的体积越大,所受的浮力越大;浮力还与液体的密度有关,排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大;物体所受的浮力与物体的密度无关,故B正确,CD错误。
故选B。
9.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。
10.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。
11. 1 1.1 密度
【详解】[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。
12. 体积 密度 越大 越大
【详解】[1][2][3][4]根据探究“影响浮力大小的因素”实验现象及所得结论可知:物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,物体在液体中所受的浮力就越大。
13. 20
【详解】[1]将小球全部浸没在水中时,已知小球排开的水重为20N,由阿基米德原理知,此时小球所受的浮力
[2]由于小球全部浸没在水中,故物体的体积
14. 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。
15. 有关 无关 无关
【详解】[1][2][3]根据探究“探究影响浮力大小的因素”实验结论和,可知物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积(排开液体的体积)有关,跟液体的密度有关,物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。跟物体的质量、重力、密度、体积无关,跟物体在液体中浸没的深度无关。
16.(1)4
(2)见详解
(3)见详解
(4)见详解
【详解】(1)由甲可知,圆柱体重力为,由图丙或者丁可知,铁圆柱体浸没在水中所受浮力为
(2)图甲、乙、丁中液体都是水(即液体密度相同 ),铁圆柱体排开液体的体积不同(乙图部分浸入,丁图完全浸入 ),弹簧测力计示数不同,即浮力不同,所以可探究的问题是:浮力大小与物体排开液体体积的关系 。
(3)图甲、丁、戊中,铁圆柱体排开液体的体积相同(都浸没 ),液体分别是水和盐水(液体密度不同 ),弹簧测力计示数不同,即浮力不同,所以初步结论是:当物体排开液体体积相同时,浮力大小与液体密度有关 。
(4)实验器材:添加与铁圆柱体体积相同的铝圆柱体、铜圆柱体,弹簧测力计,大烧杯,水 。
实验步骤:
1.用弹簧测力计分别测出铁圆柱体、铝圆柱体、铜圆柱体的重力G铁、G铝、G铜。
2.在大烧杯中装满水,分别将铁圆柱体、铝圆柱体、铜圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F铁、F铝、F铜。
3.根据称重法分别计算出铁圆柱体、铝圆柱体、铜圆柱体受到的浮力 F浮铁=G铁-F铁,F浮铝=G铝-F铝,F浮铜=G铜-F铜。
4.比较F浮铁、F浮铝、F浮铜的大小,若相等,则浮力大小与物体质量无关;若不相等,则浮力大小与物体质量有关。
17.(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。
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。
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