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人教八下物理 第十章 影响浮力的因素+阿基米德原理 专题训练
展开这是一份人教八下物理 第十章 影响浮力的因素+阿基米德原理 专题训练,共37页。
人教版八年级物理下册第十章《浮力》学科核心素养实验题专训(含答案详解)
①影响浮力的因素+②阿基米德原理
相关实验专训
1.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)金属块A浸没在水中时,受到的浮力是________N;
(2)分析乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与________有关;分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度________(选填“有关”或“无关”):分析________两图可知,浮力大小跟液体密度有关;
(3)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是________;
(4)小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出合金所受的重力G;
②使合金浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F;
③则合金密度的表达式为ρ合金=________(用G、F、ρ水表示)。
2.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)如图乙、丙、丁、戊四种情况,图______中金属块所受到的浮力最小;
(2)分析______两图可知,浮力大小跟液体密度有关;
(3)分析丙、丁两图实验数据可得:______;
(4)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是______;
(5)如图庚所示ABCD四图中能正确反映弹簧测力计示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是______(金属块未接触容器底)。
3.如图所示A、B、C、D四副图是“探究浮力的大小与排开水所受重力的关系”过程情景。
(1)实验中的所用圆柱体的重力为_______N。
(2)在情景图B中存在的错误是_______。
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮=_______N。
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=_______N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力_______物体排开水所受到的重力。
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强_______(选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”)。
A.B.C.D.
4.如图所示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。请根据图示回答下列问题。
(1)比较图甲、乙可知:图乙中圆柱体受到的浮力的大小为 _____N,方向为 _____。
(2)比较图乙、丙,说明浮力的大小与 _____有关。
(3)比较丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度 _____(选填“有关”或“无关”)。
(4)图戊中圆柱体排开盐水的重力为 _____N。
(5)通过图乙、戊的探究,_____得到浮力大小与液体密度是否有关(选填“能”或“不能”)。理由是 _____。
(6)由图中数据可知,圆柱体的密度是 _____kg/m3。(g取10N/kg)
5.如图所示,在“探究浮力的大小与什么因素有关”的实验中,小明同学们做了一系列实验:
(1)小明做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与 _____的关系,根据数据,可以得出实验结论是 _____。
(2)分析 _____三次的实验数据,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)做 _____三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系,通过比较数据得出的结论 _____。
(4)做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与 _____的关系,在探究时,我们需要控制铜块、铝块的_____相同。
(5)由图①和④可知,此铜块的密度为 _____kg/m3。
(6)小明同学想利用浮力及力学其他相关知识测出一个实心塑料球的密度,但是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上,无法测出它的体积。于是小明设计了如图所示的实验步骤:
A.把适量的水倒进量筒中如图甲所示,记录此时水的体积为V1;
B.用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中,静止时如图乙所示,记录此时量筒的示数为V2;
C.把小铁块单独放入水中静止时如图丙所示,记录此时量筒的示数为V3;
D._____,记录此时量筒的示数为V4;
E.利用密度公式计算出结果。
根据上述实验过程,回答下列问题。
①请你根据题意把实验操作步骤D补充完整:
②根据你补充的步骤,推导出塑料球密度的表达式ρ=_____。(推导过程要有必要的文字说明,涉及的物理量用题中所给字母表示,水的密度为ρ水)。
推导过程:_____。
6.游泳的人从河边的浅水区走向深水区的过程中,若河底布满小石头,脚底疼痛感会减弱。针对这一现象,同学们展开讨论,对影响浮力大小的因素猜想如下:
小敏猜想:浮力的大小与深度有关。
小乐猜想:浮力的大小与排开液体的体积有关。
小惠猜想:浮力的大小与排开液体的密度有关。
根据猜想他们进行了如图所示的实验。
(1)分析乙、丙可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小与 ______有关;
(2)分析丙、丁可知,浮力大小与物体浸没的深度______(选填“有关”或“无关”);
(3)图乙中物块A受到的浮力是______N;
(4)由上述实验步骤可得出,物块A的密度是______kg/m3,盐水密度是______kg/m3。
7.在探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系实验中,某实验小组同学进行了下图所示的实验:a、b、c容器中液体是水,d容器中为一种未知液体,e容器是空桶,图中物体放入前溢水杯均装满液体,溢水杯的底面积是50cm2,回答下列问题:
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是_______N;
(2)小组同学进行实验后得出结论:浮力大小排开液体所受重力。同组同学认为上述实验有不足之处,为了改善上述试验中不足之处,下列继续进行的操作中不合理的是_______;
A.用原来的方案将液体换成密度与其不同的液体进行实验
B.用原来的方案和器材多次测量取平均值
C.用原来的方案将金属块换成体积与其不同的塑料块进行实验
(3)图b中将圆柱体从溢水杯中提出液面后,杯底受到液体的压强减小了_______Pa;
(4)有几组同学的实验结论是浮力大于排开液体所受重力。下列实验操作中可能的是________。
A.图b实验中物体碰到容器底
B.溢水杯未注满水
C.先将物体放入液体中测拉力,再测物体的重力
D.先测桶和排开液体的总重力,再测桶的重力
8.如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图。
(1)实验步骤的合理顺序是______,步骤C和______可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮______N,步骤B和______可以测出物块排开的水所受重力G排;比较与G排,可以得到结论是______。
(2)图乙是物块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象。分析图象,可得关于浮力大小的初步结论:
①物块浸没前,______,物块所受的浮力越大;
②物块浸没后,所受的浮力大小与______无关。
(3)此物块的密度是______g/cm3。
9.小明在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”时,进行了如图所示的实验操作,其中F表示弹簧测力计的示数。
(1)通过实验b和d可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是______N;通过______(选填字母代号)两次测量可知物体浸没时排开液体所受重力是______N;
(2)通过对实验过程的仔细分析,小明发现这次实验也可以用来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”:通过分析b、c、d得出,物体在液体中受到浮力大小跟______有关;结合补充实验h可知,物体在液体中受到浮力大小还跟______有关;
(3)比较图d、e可得到的结论是______;
(4)图f中浮力是______N,图b中物体的密度为______kg/m3;图h中盐水的密度为______kg/m3;
(5)d图中容器底受到水的压强p1与f图中容器底受到水的压强p2之比为p1∶p2=______。
10.某班物理实验小组的同学,利用图甲验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验,为减小测量误差并使操作最简便,最合理的操作步骤应该是___________。
①ACDB ②ABCD ③BACD ④CADB
(2)如图甲所示,通过探究,若等式______成立,则阿基米德原理成立。(用测力计示数所对应的字母表示)
(3)在采用图甲所示方式进行实验时,若测力计在整个过程中都没有进行调零,则小明同学________得出;若小空桶的桶壁上一开始粘有水,则小明________得出。(两空均选填“能”或“不能”)。
(4)方案二:如图乙所示,小川将装满水的溢水杯放在升降台上,当小川缓慢调高升降台,且容器不与重物接触时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计的示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”),且弹簧测力计示数的变化量________示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”),从而证明了。在这个过程中溢水杯对升降台的压力________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
11.游泳的人从河边的浅水区走向深水区的过程中,若河底布满小石头,脚底疼痛感会减弱。针对这一现象,同学们展开讨论,对影响浮力大小的因素猜想如下:
小敏猜想:浮力的大小与深度有关。
小乐猜想:浮力的大小与排开液体的体积有关。
小惠猜想:浮力的大小与排开液体的密度有关。
根据猜想他们进行了如图所示的实验。
(1)分析乙、丙可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小与___________有关。
(2)分析丙、丁可知,浮力大小与物体浸没的深度___________(选填“有关”或“无关”)。
(3)图乙中物块A受到的浮力是___________N。
(4)为了探究浮力大小与液体的密度是否有关,小惠选择乙、戊进行分析___________(选填“能”或“不能”)得出正确结论,原因是___________。
(5)由上述实验步骤可得出,物块A的密度是___________kg/m3,盐水密度是___________kg/m3。
(6)完成上述实验后,同学们又大胆猜测:“浸在液体中的物体受到的浮力是否与物体的密度有关”。实验中应该保持排开液体的体积和液体的密度___________(选填“改变”或“不变”),改变___________。
12.如图所示是小超同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
(1)正确的操作顺序最佳是_________。
A.乙丙甲丁 B.乙甲丙丁 C.甲丁乙丙 D.乙丙丁甲
(2)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)桶A受到的浮力。
(3)在实验中,排除测量误差因素的影响,小芳若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是:_________。
(4)接着小琴同学住桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第________次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越_________
(选填“深”或“浅”)。
次数
1
2
3
4
桶A与沙子的总重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B与水的总重力/N
4.0
4.4
4.6
5.0
(5)小燕同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为_______(用题中所给和所测物理量的字母表示)。
(6)小敏将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图戊所示,在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将_______(选填“变大”或“变小”或“不变”),电子秤的读数将___________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
13.小云实验小组用如图甲所示的实验装置探究浮力的大小跟哪些因素有关。
(1)分析b、c两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与___________有关。
(2)分析c、d两次实验可知:浸没在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度___________。
(3)分析c、e两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与___________有关。
(4)若先完成实验c,再完成实验a,则测得的浮力将___________。(填“偏大”或“偏小”)。
(5)完成上述实验后,小云又利用如图乙所示的装置来测量实验中所用金属块的密度,实验过程如下:
①将空烧杯漂浮在水槽内,用刻度尺测得水面的高度为;
②将金属块放在烧杯内,用刻度尺测得水面的高度;
③___________,用刻度尺测得水面的高度为;
④金属块的密度___________。(用、、、表示)
14.小明为了验证阿基米德原理,用一个密度大于水的合金块设计了如图所示的实验顺序,弹簧测力计的示数分别表示为 G物、F1、F2、G空桶。
(1)按图中的顺序测出合金块排开水的重力将___________(偏大/偏小);原因是:__________;当顺序调整后,实验中的测量结果满足关系式:______(用图中所测量的字母表示)时,则该实验结果说明阿基米德原理成立。
(2)按照合理的顺序实验,以下情况会影响验证结果的是( )
A.图②中水面未到达杯口
B.图③中合金块未全部浸没在水中
C.图③中合金块浸没水中过深(没有碰到容器底部)
(3)根据该实验得到的结论,可求出合金块的体积为___________;合金块的 密度为___________(用测得的物理量的符号表示,已知水的密度为 ρ水)。
(4)实验后,小明又利用上面实验中的器材和木块,正确地探究了漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理,实验过程中哪一个步骤可以不用弹簧测力计。这个步骤是___________(填写数字序号,②除外)。
15.如图所示是某学习小组设计的“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验过程。
(1)通过图中的实验步骤①②③可以探究浮力大小与___________的关系。
(2)小林想验证阿基米德原理,则合理的实验步骤是: _________(选填步骤序号)
(3)若圆柱形容器的底面积为100cm2,从步骤①到步骤③,水对容器底部的压强增加了________Pa。 利用实验数据还可以计算出圆柱体的密度为_________kg/m3。
(4)另外一个小组发现弹簧测力计损坏,他们设计了如图所示的测量圆柱体密度的方案,实验步骤如下:
①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中:
②将圆柱体浸没在水中,测得溢出水的体积为20mL
③将烧杯中20mL水倒掉,从水中取出圆柱体
④将圆柱体放入小空筒,小空桶仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为34mL。由实验可知被测圆柱体的密度是_________g/cm3,在实验步骤③和④中,将站有水的圆柱体放入小空筒,测出的圆柱体密度将_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
16.某实验小组按照如图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为_________N。石块排开的水所受的重力可由___________(填字母代号)两个步骤测出;
(2)由以上步骤可得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于________所受的重力;
(3)若溢水杯的水没有装满,则会导致本实验测量的________(选填“>”“<”“=”);
(4)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则___________(选填“能”或“不能”)得到与(2)相同的结论。
(5)小红同学将边长为a的正方体木块A放入装有适量液体的烧杯中,该液体的密度为ρ0 待其静止后用刻度尺测出有的高度露出液面,如图所示,则木块A底部所受液体的压力F=___________(用ρ0,a等相关的物理量表示)。
17.小红设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是______。(填序号)
A.甲乙丙丁 B.丁甲乙丙 C.乙甲丁丙
(2)图乙中物体受到的浮力是______N,通过实验可得到的结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它______。
(3)以下情况会影响结论的是______。
A.图甲中水面未到达溢水杯溢水口 B.图乙中物体未全部浸没在水中
(4)将图乙中的水换成酒精(),物体受到的浮力______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
18.创新实验小组的同学用装满水的溢水杯、弹簧测力计、小烧杯、重物、铁架台及细线等设计了如图所示的实验装置验证“阿基米德原理”。()
(1)如图所示,在物块从接触水面到刚好浸没水中的过程中,左边弹簧测力计的示数变小,物块受到水的浮力______,水对溢水杯底部的压强______。(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)根据实验中所测的物理量可列等式______(用图中字母表示),从而验证了阿基米德原理。
(3)由实验中的数据可知,重物浸没在水中受到的浮力为______。
(4)同学们用酒精代替水继续实验,发现此时的F3’______F3(选填“大于”“等于”或“小于”),说明浮力的大小还与液体的______有关。
19.在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积。实验数据记录在下表中。
液体种类
实验序号
物体重力
G物(N)
弹簧测力计示数F(N)
物体受到浮力F浮(N)
排开液体体积V排(cm3)
水
ρ水=1.0g/cm3
1
2
1.5
50
2
1.0
1.0
100
3
0.5
1.5
150
酒精
ρ酒精=0.8g/cm3
4
2
1.6
0.4
50
5
1.2
0.8
100
6
0.8
1.2
150
(1)分析表中数据,实验所用物体的重力为______N,第一次实验中物体所受的浮力F浮=______N。
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论:当液体的种类相同时,排开液体的体积越______,浸在液体中的物体受到的浮力越大;分析比较实验序号______可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)请你计算出第一次实验中物体排开水受到的重力G排=______N。通过比较每次实验中物体受到的浮力和______的关系,即可以验证阿基米德原理。
(4)实验中小明同学观察到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______。于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重5N的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为4N,他就在4N处对应标上1.0g/cm3的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘的______处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤.设物块浸没在某液体中时读数为F,液体的密度为ρ,试写出ρ与F的表达式,即ρ=______ 。
20.如图甲所示,A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤:
(1)由图可知该圆柱体所受的重力G物=______N,浸没在液体中时受到的浮力F浮=______N;
(2)由步骤B、C、D可得出结论:物体受到的浮力与______有关;
(3)由步骤A和______可得出该圆柱体排开液体所受的重力G排,比较F浮与G排,就可以得到浮力的大小跟物块排开液体所受重力的关系;
(4)如图乙所示,小明将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,测力计A的示数______(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量______(选填“大于”“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排;
(5)若在图乙实验中重物接触水面前测力计A的示数为6N,完全漫没后测力计B的示数变化量为2N,则该重物的密度为______kg/m3。
21.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的烧杯,分别装有一定量的水和酒精,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)物体受到的重力是___________N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力为___________N。
(3)通过比较B、C、D三幅图,得出:浮力大小与浸在液体中的深度有关的结论,对此结论你认为是___________(选填“正确”或“错误”)的,理由是:___________。
(4)根据已有条件,请你求出E图中弹簧测力计的示数是___________N。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
(5)实验中所用物体的密度ρ=___________g/cm3。
(6)拓展探究:实验结束后小明想到,如果在D图中测力计3N的位置标出水的密度值,就可以把这个装置改装成一个密度秤。该密度秤的零刻度应标在___________N处,该密度秤的刻度是___________(选填“均匀”或“不均匀”)的。
22.小明在“验证阿基米德原理”的实验中,他进行了如图所示的实验过程:
(1)你认为更合理的实验顺序是______(填写序号);
(2)若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式______,则阿基德原理将得到验证;
(3)在合理的实验顺序时,下列实验过程中的操作,会影响验证结果的是______。(填写序号)
A.图(a)中溢水杯内未盛满水
B.图(c)中石块未浸没水中
C.图(e)中小桶内有少量水
23.小明等几位同学设计了不同的实验来探究浮力大小和方向。
(1)他们找了一段较细的红线,将其两端分别固定在乒乓球和大烧杯的底部,再向烧杯缓慢注水,直到水将乒乓球浸没,发现红线在竖直方向被拉直,如图甲所示;然后,将大烧杯倾斜,发现红线仍旧在竖直方向被拉直,如图乙所示。根据两次观察到的现象,小明他们认为乒乓球受到的浮力______(选填序号)
A.大小与乒乓球的体积有关 B.大小与水的密度有关
C.方向可能竖直向上也可能斜向上 D.方向竖直向上
(2)在弹簧测力计下悬挂一个铝块,弹簧测力计示数是4.0 N。然后,将铝块慢慢浸入水中,当铝块部分浸入水中,弹簧测力计示数如图丙所示,弹簧测力计示数是______N;当铝块全部浸入水中,弹簧测力计示数如图丁所示,此时铝块受到浮力大小是______N。实验结果表明:铝块浸在水中的体积越大,受到的浮力越大;
(3)用体积相同的A、B、C三个不同材料的圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N。然后进行如图1所示的abcde五次实验。
①比较序号______的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:液体的密度越大物体所受的浮力越______;
②比较序号a、b、c的三次实验,可得结论:浮力的大小与物体的重力______关;与物体的密度______关;密度不同体积相同的物体浸没在水中时所受的浮力______。(填“相同”或“不同”)
参考答案:
1. 2 排开液体的体积 无关 丁戊 没有控制排开液体的体积相同
【解析】
【详解】
(1)[1]图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1=4.8N(即物重为4.8N);图丁中,A浸没水中时测力计的示数为2.8N,则金属块A浸没在水中时受到的浮力为
F浮=F1-F2=4.8N-2.8N=2N
(2)[2]由图乙、丙可知,液体都是水,即液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关。
[3]分析丙、丁两图实验数据可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,则浮力相同,即浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。
[4]分析丁、戊两图可知,金属块A排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,即浮力大小跟液体密度有关。
(3)[5]根据控制变量法可知,要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
(4)[6]小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出合金的重力G;
②使合金浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F;
由步骤①②可得合金受到的浮力
F浮1=G-F
由阿基米德原理可得
F浮1=ρ水gV排=ρ水gV物
则物体的体积为
则合金密度的表达式为
2. 乙 丁、戊 见解析
橡皮泥排开的液体的体积不同 D
【解析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知,物体的重力4.8N,则乙、丙、丁、戊四种情况中,物体所受的浮力分别为:
乙图
丙图
丁图
戊图
比较可得,在乙图中,物体所受的浮力最小。
(2)[2]要浮力大小跟液体密度有关,则对比实验中,只有液体的密度不同,而其他条件相同。图丁、戊中,液体的密度不同,但是物体均浸没在液体中且浸没的深度相同,所以我们可以通过比较这两个图来得出浮力大小与液体密度的关系。
(3)[3]图丙、丁两图中,物体均浸没在水中,则物体排开液体的密度、体积相同,只有所处的深度不同。由(1)可知,F丙=F浮丁,所以我们得出结论:浸没在同种液体中的同一物体,其所受的浮力与其所处的深度无关。
(4)[4]要探究“浮力的大小与物体的形状是否有关”,应控制物体的排开的液体的密度、体积相同,只有物体的形状不同。如图己所示的实验中,左图中橡皮泥完全浸在水中,而右图中橡皮泥有一部分露出了水面,则两次实验中橡皮泥排开的液体的体积不同,所以我们无法得出“浮力的大小与物体的形状是关”的结论。
(5)[5]物体从接触水面至完全浸没于水中的过程中,因排开水的体积越来越大,所以其所受的浮力越来越大,则弹簧测力计的示数将越来越小;待物体完全浸没后,物体排开液体的体积不再变化,即物体所受的浮力不再变化,所以弹簧测力计的示数也不再变化。由以上分析可知,弹簧测力计的示数会先变小,然后保持不变。如图庚所示的A、B、C、D四个图中,图D符合分析。
3. 4 水还未加到溢水杯口 1 1 等于 保持不变
【解析】
【详解】
(1)[1]由图B测力计示数可知,实验中的所用圆柱体的重力为4N。
(2)[2]在情景图B中水还未加到溢水杯口,放入物体后,溢出的水体积与物体自身体积不同。
(3)[3]在情景C中,测力计示数为3N,根据称重法可知圆柱受到的浮力
F浮=4N-3N=1N
(4)[4]根据图AD称重法,可知圆柱体排开的水所受的重力
G排=2N-1N=1N
(5)[5]由上述计算可知,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。
(6)[6]纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,由于有溢水口,杯中水位保持不变,则水对溢水杯底的压强保持不变。
4. 0.6 竖直向上 物体排开液体的体积 无关 2.2 不能 没有控制排开液体的体积相同 1.5×103
【解析】
【详解】
(1)[1][2]由图甲可知圆柱体的重力G=3N,由图乙可知弹簧测力计的示数F′=2.4N,则圆柱体受到的浮力
浮力的实质是上下表面压力差,向上的压力大于向上的压力,故浮力的方向是竖直向上的。
(2)[3]比较图乙、丙可知,物体排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)[4]比较丙和丁可知,物体排开的液体的体积相同,液体的密度相同,物体所处的深度不同,弹簧测力计示数相同,浮力相同,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(4)[5]图戊中圆柱体排开盐水的重力为
根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,故圆柱体排开盐水的重力为2.2N。
(5)[6][7]通过图乙和戊可知,物体排开液体的密度不同,排开液体的体积不同,不能得到浮力大小与液体密度是否有关,原因是没有控制排开液体的体积相同。
(6)[8]由图丁可知,圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F″=1N,则物体受到的浮力
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由可得,圆柱体的体积
圆柱体的密度
5. 排开液体的体积 物体在同种液体中,排开液体的体积越大,受到的浮力越大 ①④⑤ ①④⑦ 物体在不同液体中的同一深度处,排开液体的体积相同的情况下,液体的密度越大,物体受到的浮力越大 物体的密度 体积 把小铁块取出,然后把实心塑料球放入水中 见解析
【解析】
【详解】
(1)[1]由控制变量法可知,③④中,液体的密度相同,排开液体的体积不同,所以,小明做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与排开液体的体积的关系。
[2]由①③和F浮=G-F拉可知,铜块在③中受到的浮力为0.5N;由①④和F浮=G-F拉可知,铜块在④中受到的浮力为1N,铜块在④中比在③中排开液体的体积大,受到的浮力大,可以得出实验结论是物体在同种液体中,排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)[3]分析①④⑤三次的实验数据和F浮=G-F拉可知,物体浸没在液体中的深度不同,但受到的浮力相同,都为1N,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)[4][5]做①④⑦三次实验,排开液体的体积相同,液体的密度不同,铜块浸没在不同的液体中受到的浮力不同,由F浮=G-F拉可知,铜块在水中受到的浮力为1N,在盐水中受到的浮力为1.2N,由此得出的结论:物体在不同液体中的同一深度处,排开液体的体积相同的情况下,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(4)[6][7]做①②④⑥四次实验,用密度不同的物体是为了探究浮力的大小与物体密度的关系,在探究时,由于浮力的大小与排开液体的体积有关,需要控制铜块、铝块的体积相同,来达到排开液体的体积相同的目的。
(5)[8]由图①和④可知,G铜=9N,受到的浮力
F浮=G铜-F拉=9N-8N=1N
此铜块的密度为
(6)[9][10][11]根据漂浮条件可以求出实心塑料球的质量,所以,把小铁块取出,然后把实心塑料球放入水中,记录此时量筒的示数为V4,实心塑料球的质量可以表示
实心塑料球的体积可以表示
V=V2-V3
塑料球密度的表达式
6. 物体排开液体的体积 无关 0.4 4×103 1.2×103
【解析】
【详解】
(1)[1]比较图乙、丙可知,液体的密度相同,物体排开水的体积不同,物块A完全浸没后受到的浮力比部分没入受到的浮力增大了,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)[2]比较丙和丁可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,则物体受到的浮力相同,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(3)[3]由图甲可知A物体的重力
由图乙可知弹簧测力计的示数
则乙图中A物体受到的浮力
(4)[4]当物体A完全浸没时,受到的浮力为
由 可得圆柱体的体积为
圆柱体的密度
[5]物体A在盐水中受到的浮力为
由题意知,在水和盐水中排开液体的体积相等,则
解得
7. 0.5 B 100 ABCD
【解析】
【详解】
(1)[1]由a、b两图,根据称重法测浮力,金属块浸没在水中时,受到的浮力为
(2)[2]为得出普遍性的结论,根据归纳法的要求,用原来的方案将液体换成密度与其不同的液体进行实验和用原来的方案将金属块换成体积与其不同的塑料块进行实验两个选项都是合理的;但用原来的方案和器材多次测量取平均值,这样意义不大。故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]图b中将圆柱体从溢水杯中提出液面后,圆柱体受到水施加的竖直向上的浮力作用,根据力的相互性,杯底受到压力减小量等于物体受到的浮力大小,溢水杯的底面积是。杯底受到液体的压强减小了
(4)[4]A.图b实验中物体碰到容器底,测力计示数偏小,根据,计算出的浮力偏大,故A符合题意;
B.溢水杯未注满水,则排出水的重力偏小,故B符合题意;
C.先将物体放入液体中测拉力,再测物体的重力,因物体上沾有水,故测量出的重力G偏大,根据,计算出的浮力偏大,故C符合题意;
D.先测桶和排开液体的总重力,再测桶的重力,因桶内沾有水,导致桶的重力偏大,故求出的排出水的重力偏小,故D符合题意。
故选ABCD。
8. DCAB A D 浸入液体的物体受到的浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等 物体浸入水中的体积越大 浸没的深度
【解析】
【详解】
(1)[1]该实验是探究浮力的大小与它排开液体的重力的关系,其中用称重法测出物体受到的浮力,合理的步骤是先测出空桶的重力,再将物块挂在弹簧秤上测出物块的重力,将物体浸没水中读出弹簧测力计的示数,最后再测出小桶和水的总重,故合理的步骤为:DCAB。
[2]由步骤C可知物体的重力为3N,由步骤A可知物体浸没在水中时的拉力为1.8N,则物体受到的浮力
F浮=G-F=3N-1.8N=1.2N
[3][4]由步骤D可知空桶的重力为1N,由步骤B可知水和桶的总重为2.2N,则物块排开的水所受重力
G排=G总-G桶=2.2N-1N=1.2N
[5]由[2][4]比较F浮与G排可得,浸入液体的物体受到的浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等。
(2)①[6]物体未浸入水中时h=0,从图乙可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力即G=3N,在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小,则浮力逐渐增大,所以可得结论,物块浸没前,物体排开的液体体积越大,物块所受的浮力越大。
②[7]由图可知弹簧测力计的示数有一段不随h的增大而改变,故可得出:浸没后,物体所受浮力大小与浸没的深度无关。
(3)[8]由Gmg可知,物块的质量
由阿基米德原理可知,物块的体积
物块的密度
9. 0.5 a、g 0.5 物体排开液体体积 液体的密度 物体所处的深度无关 0.5 4×103 1.2×103 1∶1
【解析】
【详解】
(1)[1]根据称重法,通过实验b和d可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是
[2][3]浸没时排开液体所受重力等于小桶和排开水的重力之和与空桶的重力差,故通过a、g两次测量可知物体浸没时排开液体所受重力是
(2)[4][5]通过分析b、c、d得出,物体排开液体的体积不同,测力计示数不同,根据称重法知,受到的浮力不同,故物体在液体中受到浮力大小跟排开液体体积大小有关;比较实验e、h实验可知,物体排开液体的体积相同,但排开液体的密度不同,两图中,测力计示数不同,根据称重法知,受到的浮力不同,故得出物体在液体中受到浮力大小还跟排开液体的密度有关。
(3)[6]比较图d、e可知,液体的密度相同,排开液体的体积相同,物体所处的深度不同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,所以可以得出浮力与物体所处的深度无关。
(4)[7]由可知,物体的质量
根据(1)知物体在水中的浮力为0.5N,当物体浸没在f中时,因为液体的密度和排开液体的体积相同,所以浮力也相同,也为0.5N。
[8]根据阿基米德原理知物体的体积
物体的密度
[9]根据图b、h可知,物体浸没在盐水中所受浮力
则盐水的密度
(5)[10]根据题意,d、f中液体的密度相同,液体的深度相同,由得容器底受到水的压强相同,所以
p1∶p2=1∶1
10. ③ F1﹣F3= F4﹣F2## F4﹣F2= F1﹣F3 能 能 变小 等于 不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为了减小误差和实验操作方便,可以先测量空桶的重力,再测量石块的重力,随后将石块浸没在液体中读出测力计的示数,最后称出小桶和排开水的重力,故最合理的操作步骤应该是BACD。故③符合题意,①②④不符合题意。
故选③。
(2)[2]根据称重法测浮力
F浮=G﹣F
可知,石块浸没在水中受到的浮力
F浮=F1﹣F3
排开水的重力
G排=F4﹣F2
若等式
F1﹣F3= F4﹣F2
成立,则阿基米德原理成立。
(3)[3]若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果与对应的准确的测量值每次相差的值是不变的,故对应的两次测力计示数相减差值不变,那么所得浮力大小与排开水的重力大小应不变,则小明同学能得出
[4]若小空桶的桶壁上一开始粘有水,排开水的重力
G排=F4﹣F2
则排开水的重力G排不受影响,因此小明仍能得出
F浮=G排
(4)[5]重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,根据称重法测测力
F浮=G﹣F示
所以弹簧测力计A的示数
F示=G﹣F浮
变小。
[6]弹簧测力计A示数的变化量即为物体受到的浮力大小,弹簧测力计B示数的变化量即为物体排开液体的重力,根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等。
[7]将烧杯、水和物体看作一个整体,容器对升降台C的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数),即
F压=G杯+G杯内水+G物﹣F示
因
G物﹣F示=F浮
所以
F压=G杯+G杯内水+F浮
根据阿基米德原理
F浮=G排水
所以
F压=G杯+G杯内水+G排水
由于杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水,是个定值,所以在这个过程中容器对升降台C的压力不变。
11. 物体排开液体的体积 无关 0.4 不能 没有控制排开液体的体积相同 4×103 1.2×103 不变 物体密度
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变。比较图乙、丙可知,液体的密度相同,物体排开水的体积不同,根据甲图可知物体的重力,由称重法可知乙、丙图中物体受到的浮力大小不同,故分析乙、丙可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)[2]比较丙和丁可知,物体浸没在水中的深度不同,而弹簧测力计示数相同,根据称重法,则物体受到的浮力相同,说明浮力大小与物体浸没的深度无关。
(3)[3]由图甲可知A物体的重力
G=4N
由图乙可知弹簧测力计的示数
F′=3.6N
则乙图中A物体受到的浮力
F浮乙=G﹣F′=4N﹣3.6N=0.4N
(4)[4][5]探究浮力大小与液体的密度的关系,要控制液体排开液体的体积相同,通过图乙和戊可知物体排开液体的体积不同,故不能得到浮力大小与液体密度是否有关,原因是没有控制排开液体的体积相同。
(5)[6][7]根据甲、丙图可知,当物体A完全浸没时,受到的浮力为
F浮=4N﹣3N=1N
由F浮=ρ水gV排可得物体A的体积为
物体A的密度
物体A浸没在盐水中受到的浮力为
F浮′=G﹣F盐水=4N﹣2.8N=1.2N
根据阿基米德原理中,盐水的密度
(6)[8][9]要探究浸在液体中的物体受到的浮力是否与物体的密度是否有关,由控制变量法,实验中应保持排开液体的体积和液体的密度不变,改变物体的密度。
12. B 等于 溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来 3 深 不变 不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]要探究阿基米德原理,即要探究F浮和G排 的关系,根据图示可知,该实验中是利用漂浮条件测出小桶A受到的浮力,即
F浮=GA
需要测小桶A的重;而测排开水的重力时,根据
G排=G总﹣G桶B
需要测出小桶B的重力、小桶B与溢出水的总重力,即先测G桶B再测G总;考虑到实验操作的方便性,应先测小桶B的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测小桶A的重力,测完之后再将小桶A放入溢水杯中处于漂浮状态,最后测小桶B与溢出水的总重力,所以合理的顺序为乙甲丙丁,故选B。
(2)[2]测力计分度值为0.2N,由图甲知,空桶A的重力为2N,图丙中空桶A在溢水杯中处于漂浮状态,则空桶A受到的浮力
F浮=GA=2N
由图乙知,空桶B的重力为
G桶B =1.6N
图丁中桶B和溢出水的总重力为
G总=3.6N
桶A排开水的重力
G排=G总﹣G桶B=3.6N﹣1.6N=2N
比较可知
F浮=G排
即桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力。
(3)[3]桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,G排偏小,说明收集到的水较少,可能是溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来。
(4)[4][5]往桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,则排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第三组数据中
G排=G总B﹣G桶B=4.6N﹣1.6N=3N
不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则第3组数据是错误的。沙子越多则重力越大,排开水的体积越多,桶A浸入水中深度就越深。
(5)[6]装有适量沙子的桶A始终处于漂浮状态,所受浮力等于本身的重力,则
F浮水=F浮液=G
由于
V排水=S h1
V排液=S h2
根据F浮=ρ液gV排得
ρ水gSh1=ρ液gSh2
所以
(7)[7]将铝块缓慢浸入溢水杯的水中,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变。
[8]由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变。
13. 排开液体的体积 无关 液体的密度 偏大 在②的基础上,将金属块从烧杯中取出,慢慢放入水槽内的水中,使其浸没在液体中,用刻度尺测得水面的高度为
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]图a中测力计的示数为物体的重力G。物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变,由b、c两次实验知,排开液体的密度相同,排开液体的体积不同,根据称重法测浮力
可得出b、c两次实验浮力的大小不同,故分析b、c两次实验可得出浸在液体中的物体受到浮力的大小与排开液体的体积有关。
(2)[2]分析c、d两次实验可知,物体浸在液体的体积和密度相同,而深度不同,由称重法测浮力,物体受到的浮力相同,故得出:浸没在在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度无关。
(3)[3]分析c、e两次实验可知,物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,由称重法测浮力,物体受到的浮力不相同,故分析c、e两次实验得出:浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体的密度有关。
(4)[4]若先完成实验c,再完成实验a,因物体上沾有水,故测量出的重力偏大,根据称重法测浮力,则测得的浮力将偏大。
(5)①将空烧杯漂浮在水槽内,用刻度尺测得水面的高度为;
②将金属块放在烧杯内,用刻度尺测得水面的高度;
在①中,空烧杯处于漂浮状态,受到的浮力等于其重力
在②中,烧杯处于漂浮状态,烧杯受到的浮力等于空烧杯的重力与金属块的重力之和
两式相减得增加的浮力为
根据阿基米德原理有
即
故石块的质量为
③[5]为得出金属块的密度,根据,求出金属块的体积即可。在②的基础上,将金属块从烧杯中取出,慢慢放入水槽内的水中,使其浸没在液体中,用刻度尺测得水面的高度为,则金属块的体积为
④[6]金属块的密度
14. 偏小 步骤⑤中桶中附有少量水 G物-F1=F2-G桶 A ③
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3] 按图中的顺序测出合金块排开水的重力将偏小。按图中的顺序是先测出空桶和排出的水的重力,后测出空桶的重力,这样由于步骤⑤中桶中附有少量水,测出的空桶的重力会偏大,所以最后得出合金块排水的重力将偏小,为了避免实验错误,小桶接水前,应测出空桶的重力。图①测出了物体的重力,图③测量的是物体浸在水中弹簧测力计的拉力,根据称重法测浮力,则物体受到的浮力
F浮=G物﹣F1
溢水中溢出的水的重力
G排=F2﹣G空桶
所以如果
G物﹣F1=F2﹣G空桶
则该实验结果说明阿基米德原理成立。
(2)A.图②中水面未到达杯口,则排开的水没有全部溢出,则测量的溢出的水的重力会小于实际排开水的重力,会对实验造成影响,故A符合题意;
B.图③中合金块未全部浸没在水中,排开水的体积减小,受到的浮力也会减小,同样可以探究浮力大小与排开液体所受重力的关系,故B不符合题意;
C.图③中合金块浸没水中过深(没有碰到容器底部),石块对底部没有产生压力,弹簧测力计的示数不变,测量出浮力值不变,对实验结果没有造成影响,故C不符合题意。
故选A。
(3)[5][6]根据该实验得到的结论,由阿基米德原理
F浮=G物﹣F1=ρ水gV排=ρ水gV合金
可求出合金块的体积为
V合金=
合金块的密度为
(4)[7]木块在水中漂浮,浮力等于重力,所以不用弹簧测力计拉着木块,使其漂浮在水面上即可,故实验过程中步骤③可以不用弹簧测力计。
15. 物体排开液体的体积 ⑤①③④ 0 2500 2.7 不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验步骤①②③排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,说明浮力不同,故浮力与排开液体的体积有关。
(2)[2]小林想验证阿基米德原理,合理的步骤是先测量出空桶的重力,再测量出重物的重力,再将物体浸没在溢水杯中,最后测桶和水的总重,故为⑤①③④。
(3)[3][4]步骤①水装满了,即水与杯口相平,到步骤③溢出一部分水后,水面仍然与杯口相平,水的深度没有变,根据可知,水对容器底部的压强不变,增加了0。
圆柱体受到的浮力
F浮=G-F=3N-1.8N=1.2N
圆柱体的体积为
圆柱体的质量为
圆柱体的密度为
故圆柱体的密度为。
(4)[5]由题知,当圆柱体处于漂浮状态时,它所排开的水的体积为
V总=V1+V2=20mL+34mL=54mL=54cm3
圆柱体处于漂浮状态,故有
故圆柱体的质量
被测圆柱体的密度是
[6]圆柱体上沾有水,使溢水杯中水的体积变小,这部分水进入小空筒后,排开水的体积等于这部分水的体积,不会对圆柱体质量的测量造成影响,所以,测出的圆柱体的密度不变。
16. 1.4 AD 物体排开液体 > 能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为
则石块受到的浮力大小为1.4N;石块排开的水所受的重力可由排开水的总重即水和桶的总重减去空桶的重力,即AD两个实验步骤。
(2)[3]从AD可知,排开液体的重力为
故填排开物体的重力。
(3)[4]若溢水杯的水没有装满,则排开水的重力会偏小,而浮力不变,故填大于。
(4)[5]只将石块的一部分浸在水中,石头所受到的浮力仍然等于排开水的重力。故能够得出此结论。
(5)[6]木块A所受到的浮力为
而木块漂浮,,木块A底部所受液体的压力
则木块A底部所受液体的压力为。
17. B 1 排开的液体受到的重力 A 变小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]最合理的实验顺序是:
丁、测出空桶的重力;
甲、测出物体所受到的重力;
乙、把物体浸在装满水的溢杯中,测出测力计的示数;
丙、测出桶和排开的水受到的重力;
故正确顺序为:丁、甲、乙、丙,故选B。
(2)[2]空气中物体的重力为G=2N;水中弹簧测力计的示数为,物体在水中受到的浮力为
[3]由图丁可知,空桶的重力,由图丙可知,水和桶的重力,所以溢出水的重力为
根据计算结果,可见,说明浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力。
(3)[4]A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.图乙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意。
故选A。
(4)[5]将图乙中的水换成酒精(),液体的密度减小,根据阿基米德原理知浮力减小。
18. 变大 不变 F4-F2 0.5 大于 密度
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]左边弹簧测力计的示数变小,浮力为
F浮=G-F示
所以浮力变大,水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变。
(2)[3]物块排开的水所受重力等于桶和水的重力与空桶的重力之差,即
G排=F4-F2
(3)[4]重物浸没在水中受到的浮力为
F浮=F1-F3=2N-1.5N=0.5N
(4)[5][6]根据F浮=ρ液gV排知,浸入体积一定,酒精密度小于水,浮力会变小,所以,说明浮力的大小与液体的密度有关。
19. 2 0.5 大 1、4或2、5或3、6 0.5 物体排开水受到的重力 小 4.2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] [2]由表格中数据知道,物体的重力为2N,第一次实验中弹簧测力计的示数为1.5N,由称重法知道,物体所受的浮力为
F浮=G-F=2N-1.5N=0.5N
(2)[3]分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6),液体的种类相同(液体密度相同),排开液体的体积越大,浮力越大。
[4] 根据表格数据知道,需要分析1、4或2、5或3、6实验序号,满足当排开液体的体积相同时,水的密度较大,则在水中受到的浮力较大。
(3)[5]由阿基米德原理知道,物体排开水受到的重力为
G排=m排g=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N
[6]由阿基米德原理知道,通过比较每次实验中物体受到的浮力和物体排开水受到的重力的关系,即可以验证阿基米德原理。
(4)[7]由知道,物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等,所以将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力变大,根据F浮=G-F′知道,弹簧测力计的示数越小。
[8]当他把物块浸没在水中时,受到的浮力
F浮水=G-F′=5N-4N=1N
根据阿基米德原理知道
1N=ρ水gV排-----①
当他把物块浸没在酒精中时,受到的浮力
F浮酒=ρ酒gV排=0.8ρ水gV排----②
因两者排开液体的体积相等,所以,由①②两式相比知道
F浮酒=0.8N
此时测力计的示数
F示′=G-F浮酒=5N-0.8N=4.2N
即应在弹簧测力计的4.2N处标上0.8g/cm3
[9]在某液体中时读数为F,则受到的浮力是
----- ③
由①③知道,ρ与F的表达式
20. 4.2 1.2 排开液体的体积 E 减小 等于
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图可知物体在浸入液体前,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为4.2N,该圆柱体所受的重力等于弹簧测力计的示数,G物=4.2N。
[2]浸没在液体中时受到的浮力
F浮=4.2N-3N=1.2N
(2)[3]由步骤B、C、D可知,物体浸入液体的体积越大,弹簧秤读数越小,物体受到的浮力越大,得出结论:物体受到的浮力与它排开液体的体积有关。
(3)[4]由步骤A和E可得出该圆柱体排开液体所受的重力
G排=FE-FA
比较F浮与G排,就可以得到浮力的大小跟物块排开液体所受重力的关系。
(4)[5][6]当小明逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,物体受到的浮力变大,测力计A的示数减小,减小的值就是物体受到的浮力的大小,测力计B的示数增加,增加的值等于物体排开的液体所受的重力,且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。
(5)若在图乙实验中重物接触水面前测力计A的示数为6N,完全漫没后测力计B的示数变化量为2N,物体受到的浮力为2N,物体的体积
则该重物的密度为
21. 4 1 错误 未控制排开液体体积相同 3.2 4 4 均匀
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]如图A所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,物体受到的重力是4N。
(2)[2]如图A和D所示,物体浸没在水中受到的浮力为
F浮水=G-FD=4N-3N=1N
(3)[3][4]如图B、C、D,研究浮力大小与浸在液体中的深度有关,要控制排开液体的体积和密度要相同,因此结论是错误的,理由是:实验中没有控制物体排开液体的体积相同。
(4)[5]由图D和E可知,物体排开液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV排,在排开液体体积相同的条件下,浮力与液体的密度成正比,故在酒精中受到的浮力为
由称重法测浮力的原理可知,E图中弹簧测力计的示数为
FE=G-F浮酒=4N-0.8N=3.2N
(5)[6]由阿基米德原理可知,物体在D图中排开水的体积即为物体的体积,大小为
实验中所用物体的密度为
(6)[7]如图D所示,物体在水中受到的浮力为1N,在水中弹簧测力计的示数为3N,用弹簧测力计在空气中称量物体的重力为4N,故该密度秤的零刻度应标在4N处。
[8]由公式可知,液体密度大小与浮力大小成正比,所以该密度秤的刻度是均匀的。
22. abecd(或aebcd、eabcd) A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在实验中,先测量空小桶的重力,溢水杯装水刚好满至溢水口处,将空小桶放在溢水口下方,接着测量小石块的等于重力,并将小石块浸入水中,观察弹簧测力计的示数,最后测出装有溢出的那部分水的小桶的总重。所以合理的顺序为eabcd。
(2)[2]通过实验知,小石块所受的浮力等于它排开的水所受的重力,所以
F1-F2=F3-F4
(3)[3]图(a)中,溢水杯内未盛满水,会造成排出的水的重力偏小,而排开对应水所受的浮力不受影响,那么对实验结果有影响;图(c)中,石块未浸没水中,不会影响排开水的重,也不会影响石块排开这部分水时,所受的浮力的大小,对实验结果无影响;图(e)中,小桶内有少量水,对测量的排开水的重无影响,排开水时所受的浮力也不受影响,对实验结果无影响。
故选A。
23. D 3 1.5 a、d、e 大 无 无 相同
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]两次实验中,红线都是在竖直方向被拉直而处于静止状态,乒乓球受到平衡力的作用。乒乓球受到竖直向下的重力及红线对其的竖直向下的拉力作用的合力F方向仍为竖直向下,乒乓球还受到浮力的作用,由二力平衡的条件,浮力的方向一定与F的方向相反,故小明他们认为乒乓球受到的浮力方向竖直向上,故选D。
(2)[2]在弹簧测力计下悬挂一个铝块,弹簧测力计示数是4.0 N,即铝块的重力为4.0 N,当铝块部分浸入水中,弹簧测力计示数如图丙所示,测力计分度值为0.1N,弹簧测力计示数为3N。
[3]当铝块全部浸入水中,弹簧测力计示数如图丁所示,弹簧测力计示数是2.5 N,根据称重法测浮力,此时铝块受到浮力大小是
(3)①[4][5]物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,由控制变量法,研究物体受到的浮力大小与排开液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,故比较序号a、d、e的三次实验。因在酒精中测力计示数最大,而在浓盐水中测力计示数最小,根据称重法测浮力,可知物体在酒精中受到的浮力最小,在浓盐水中受到的浮力最大,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。进一步分析可知:液体的密度越大物体所受的浮力越大。
②[6][7][8]已知 A、B、C三个不同材料的圆柱体的重力分别为4N、4.5N和5N,测力计的示数分为3N、3.5N、4N,由称重法测浮力,三次实验物体受到的浮力大小均为1N,故比较序号a、b、c的三次实验,可得结论:浮力的大小与物体的重力无关;体积相同的A、B、C三个不同材料的圆柱体的密度不同,而受到的浮力相同,故浮力的大小与物体的密度无关,密度不同体积相同的物体浸没在水中时所受的浮力相同。
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