浙教版科学中考复习专题训练：浮力相关实验探究(含解析)

浮力相关实验探究
1.如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图．图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数．请回答以下问题：
(1)图甲中，弹簧测力计的示数F1＝________N.
(2)物体完全浸没在水中时所受的浮力为________N.
(3)分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与__________________有关；分析图中________两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关．
(4)实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为__________法．
2.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，提出如下猜想：
图甲
猜想1：浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2：浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3：浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4：浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图甲所示，用手把饮料罐按入水中，饮料罐浸入水中越深，手会感到越吃力．这个事实可以支持以上猜想__________(选填序号)．
(2)为了研究猜想1和猜想2，选用了体积相同的A，B，C三个圆柱体，测得重力分别为4 N，4.5 N和5 N，然后进行如图乙所示的实验．
图乙
①在序号a的实验中，物体所受的浮力为______N.
②比较序号______、________、e的三次实验，可得出初步结论：浮力的大小与液体的密度有关．
③进一步分析可知：液体的密度越大，物体所受的浮力越________．
④比较序号a、b、c的三次实验，可得出结论：浮力的大小与物体的重力________关．
图丙
(3)为了研究猜想3，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丙所示的实验，由此小明得出的结论是：浮力的大小与物体的形状有关，小玲认为这结论不可靠，主要原因是__________________________．
3.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数．
(1)金属块浸没在水中时，受到的浮力是________ N.
(2)分析图丙、丁可知．浮力大小跟物体浸没在水中的深度________(选填“有关”或“无关”)．
(3)分析________两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关．戊图中盐水的密度是________ kg/m3.如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用，此时测量出的盐水密度值将如何变化，并分析原因____________________________________________．
(4)实验中由于握着测力计的手臂易晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难．请你写出一种改进措施
________________________________________________________________________.
4.小芳和小明在进行“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1 N的弹簧测力计，底面积为5 cm2、高度为6 cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯、水、密度未知的某种液体、细线等.
(1)小芳进行了如图所示的实验：A步骤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水和未知液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)．
(2)分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟______________________有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小还跟____________有关.
(3)小明认为还可以这样探究，并将实验数据记录在下表中：
实验步骤 液体的密度ρ/(g·cm－3) 下表面离液面的深度h1/cm 上表面离液面的深度h2/cm 弹簧测力计的示数F/N 浮力 F浮/N
B 1.0 2 0 2.6
C 1.0 4 0 2.5 0.2
D 1.0 6 0 2.4 0.3
E 1.0 8 2 2.4 0.3
①在实验步骤B中，铜块所受浮力F浮＝______N，铜块下表面受到水的压力：F下 ＝______N.
小明按同样方法把步骤C、D中铜块受到的浮力和铜块下表面受到的压力算出来．于是他马上得出结论：当液体密度相同时，物体受到的浮力等于物体下表面受到的压力．
②小芳指出小明的结论不合理．于是小芳和小明一起进行了实验步骤E.在实验步骤E中，通过测量并算出铜块下表面受到水的压力F下，发现铜块所受的浮力________物体下表面受到的压力(选填“等于”或“不等于”)，证实了小芳的想法．于是，又算出铜块上表面受到水的压力F上，小芳发现，铜块受到的浮力(F浮)________ 铜块下表面受到的压力减去铜块上表面受到的压力(即：F下－F上)(选填“等于”、“大于”或“小于”)．浮力的大小到底跟什么因素有关？两人带着疑问请教了老师，老师指导他们利用所学的知识推算，发现最终影响浮力大小的因素还是与(2)中得出的因素一样．
5.下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景，请根据图示完成下面的填空．
(1)实验中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，圆柱体受到的浮力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”或“保持不变”)．
6.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数．
(1)金属块浸没在水中时，受到的浮力是________ N.
(2)分析图丙、丁可知．浮力大小跟物体浸没在水中的深度________(选填“有关”或“无关”)．
(3)分析________两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关．戊图中盐水的密度是________ kg/m3.如果在实验中不小心使戊图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用，此时测量出的盐水密度值将如何变化，并分析原因______________________________________________________________________．
(4)实验中由于握着测力计的手臂易晃动，导致测力计示数不稳定，读数困难．请你写出一种改进措施_________________________________________________________
________________________________________________________________________.
7. 为了探究物体所受浮力的大小与物体的重力是否有关，小明准备的实验器材有：弹簧测力计、大烧杯、水、细线、不同的实心金属块．
(1)首先应选择体积________ 、质量________的两个金属块，测出重力G1和G2 ，并记录数据．(均选填“相同 ”或“不相同”)
(2)分别将两金属块浸没在水中，以控制______________相等，用弹簧测力计测出拉力F1和F2，并记录数据，根据分析可知G1－F1________(选填“≠”或“＝”)G2－F2 .
(3)小明根据上面的测量结果得出结论：浮力的大小与物体的重力____________(选填“有关”或“无关”)；请你给小明的实验提出一条合理的建议：______________________．
(4)小刚选择了两个质量相等的铜块和铁块(ρ铜＞ρ铁)，分别把铜块和铁块浸没在水中，用弹簧测力计测出拉力F，他发现两个金属块受到的浮力不相等，于是小刚得出和小明相同的结论，请你评估小刚的实验存在的问题是：_________________________________．
8. 在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中：
(1)如图甲所示，依次将物体缓缓浸入水中．
①从位置2→3的过程中，物体受到的重力______，受到的浮力________．(均选填“变大”“变小”或“不变”)
②从位置3→4的过程中，物体受到的浮力不变，说明物体受到的浮力与浸没的深度________(选填“有关”或“无关”)．
③图乙中的________(选填“a”或“b”)能反映测力计示数在甲图实验过程中的变化．
④实验中用手提着测力计，可能会使测力计示数不稳定，你的改进建议是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)课本中提到，物体在空气中也会受到浮力作用，因此小禹设计了一个测量空气浮力大小的实验：
①排尽一个大气球内部的空气，测出气球的重力G球；
②将适量的氢气充入气球，用细线扎紧封口，按图丙所示测出拉力的大小F拉；
③根据F浮＝F拉＋G球，求出气球所受浮力大小(细线重力和摩擦忽略不计)．
小禹的实验方案中，计算浮力的方法有误，错误是
________________________________________________________________________.
9．在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示)，小明先用弹簧测力计测出金属块的重力，然后将金属块缓慢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
弹簧测力计示数/N 2.2 2.0 1.7 1,7 1.9
(1)分析比较实验步骤A和________，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较A、B、C、D可知：浮力大小与物体__________________有关；分析实验步骤A、E、F可知：浮力的大小还与____________有关．
(2)分析实验数据可知，F中液体密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)水的密度．
(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是________N，金属块密度为________kg/m3.(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
10．小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”．(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，取g＝10 N/kg)
(1)小明利用图甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图像(如图丁中①所示)．实验过程中合金块所受浮力的变化情况是______________．请在图丁中画出F浮随h变化的关系图像．分析图像可知，浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成________．
(2)将合金块分别浸没在水和某液体中(如图乙、丙所示)，比较图甲、乙、丙可知：______________________________________．
(3)合金块的密度为ρ合金＝________g/cm3.
(4)若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图丙所示液体中时，空心部分的体积是________cm3.
参考答案
1. (1)4.8　 (2)2　 (3)排开液体的体积　丙、丁(4)控制变量
【解析】(1)图甲中弹簧测力计的分度值是0.2 N，故弹簧测力计的示数是4.8 N；(2)由图丙可知，物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数为2.8 N，故此时物体所受的浮力F浮＝G－F3＝4.8 N－2.8 N＝2 N；(3)由图乙、丙可知，物体浸入水中排开水的体积不同，弹簧测力计示数不同，所以所受的浮力不同，因此物体所受的浮力大小与排开液体的体积有关；由丙、丁可知物体排开液体的体积相同时，液体的密度不同，弹簧测力计示数不同，即物体受到的浮力不同；(4)本实验探究的变量有排开液体的体积、液体的密度，在探究过程中采用的探究方法是控制变量法．
2. (1)4　(2)①1　②a　d　③大　④无　(3)没有控制排开液体的体积相同
【解析】(1)用手把饮料罐压入水中，随着饮料罐进入水中的体积增大，手需要用的力就越大，说明饮料罐受到的浮力就越大，由此得出猜想：浮力的大小与物体排开液体的体积有关，故这个事实可以支持猜想4；(2)①根据称重法可得a实验中物体受到的浮力为，F浮＝GA－F示＝4 N－3 N＝1 N；②根据控制变量法可知，要探究浮力的大小与密度的关系，则应控制物体的体积、质量、浸入液体中的体积等因素相同，变化的量是液体的密度，因此符合要求的实验是a、d、e三次实验；③由a、d、e三次实验中弹簧测力计示数可知，排开液体体积相同时，液体的密度越大，物体所受浮力就越大；④a、b、c三次实验中，排开液体的体积及液体的密度都相同，物体的重力不同，由图可知，弹簧测力计的示数分别为3 N、3.5 N、4 N，而三个圆柱体物体A、B、C的重力分别为4 N、4.5 N、5 N，根据称重法F浮＝G－F示可得，三次实验中物体所受浮力都是1 N，由此可得，浮力的大小与物体的重力无关；(3)两块相同的橡皮泥捏成圆锥体和圆柱体时，探究浮力大小与物体形状的关系时，应控制排开液体的体积相同，小明做此实验时，没有做到这一点，所以得出的结论不可靠．
3. (1)2　(2)无关　(3)丁、戊(丙、戊)　1.2×103　偏大，容器底对金属块有支持力，弹簧测力计示数减小，根据F浮＝G－F可知，金属块在盐水中受到的浮力测量值偏大，V排＝V金不变，由ρ盐水＝可知，测量出的盐水密度值偏大　(4)将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上，把弹簧测力计固定在铁圈上，通过改变铁圈的高度来改变金属浸在液体中的体积(先将盛有适量液体的烧杯放在升降台上，然后把弹簧测力计固定在铁架台的铁圈上，并调节到适当高度，接着用升降台调节烧杯的高度来改变金属块浸在液体中的体积)
【解析】(1)由图甲可知，金属块在空气中的示数为 4.8 N，由图丙或图丁可知，金属块完全浸没在水中，弹簧测力计的示数为2.8 N，则金属块受到的浮力F浮＝4.8 N－2.8 N＝2 N；(2)图丙和图丁弹簧测力计示数相同，浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关；(3)分析丁、戊(丙、戊)两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关；金属块的体积为V金＝V排＝＝＝2×10－4 m3，在盐水中金属块受到的浮力F盐浮＝4.8 N－2.4 N＝2.4 N，由F盐浮＝ρ盐水gV排得，盐水的密度为ρ盐水＝＝＝1.2×103kg/m3；如果在实验中不小心使戊图中金属块接触了容器底且与容器底有力的作用时，容器底对金属块有支持力，弹簧测力计示数减小，根据F浮＝G－F可知，金属块在盐水中受到的浮力测量值偏大，V排＝V金不变，由ρ盐水＝可知，测量出的盐水密度值偏大；(4)改进措施：将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上，把弹簧测力计固定在铁圈上，通过改变铁圈的高度来改变金属块浸在液体中的体积．
4. (1)2.7　(2)物体排开液体的体积　液体的密度
(3)①0.1　0.1　 ②不等于　等于
【解析】(1)弹簧测力计的分度值为0.1 N，由指针位置可知，A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7 N；(2)由A、B、C、D所示实验可知物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知：浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关．由A、E、F所示实验可知，物体排开液体体积相同而液体密度不同，物体受到的浮力不同，这说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小跟液体密度有关；(3)①由表格数据可知，在实验步骤B中拉力为2.6 N，则步骤B中铜块所受浮力F浮＝G－F拉＝2.7 N－2.6 N＝0.1 N；铜块下表面受到水的压强p下＝ ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m＝200 Pa，由p＝得铜块下表面受到水的压力F下＝p下S＝200 Pa×5×10－4 m2＝0.1 N；F浮＝ F下＝0.1 N．②由表格数据可知，在实验步骤E中铜块所受浮力F浮＝0.3 N；铜块下表面受到水的压强p下＝ ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.08 m＝800 Pa，铜块下表面受到水的压力：由p＝得F下＝p下S＝800 Pa×5×10－4 m2＝0.4 N，F浮﹤F下，铜块上表面受到水的压强：p上＝ ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.02 m＝200 Pa，由p＝得铜块上表面受到水的压力F上＝p上S＝200 Pa×5×10－4 m2＝0.1 N，F下－F上＝0.4 N－0.1 N＝0.3 N，所以：F浮＝ F下－F上．
5. (1)4.2　(2)溢水杯未注满水(或水面未跟溢水口相平) 　(3)1.2　(4)1.2　(5)等于　(6)保持不变
6. (1)2　(2)无关　(3)丁、戊　1.2×103　偏大；因为容器底对金属块有支持力，弹簧测力计示数减小，根据F浮＝G－F可知，金属块在盐水中受到的浮力测量值偏大，V排不变，由ρ盐水＝可知，测量出的盐水密度值偏大
(4)将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上，把弹簧测力计固定在铁圈上，通过改变铁圈的高度来改变金属块浸在液体中的体积(或先将盛有适量液体的烧杯放在升降台上，然后把弹簧测力计固定在铁架台的铁圈上，并调节到适当高度，接着用升降台调节烧杯的高度来改变金属块浸在液体中的体积)
【解析】(1)由图甲可知，金属块在空气中的示数为4.8 N，由图丙或图丁可知，金属块完全浸没在水中，弹簧测力计的示数为2.8 N，则金属块受到的浮力F浮＝4.8 N－2.8 N＝2 N；金属块的体积为V排＝＝＝2×10－4 m3；(2)图丙和图丁弹簧测力计示数相同，浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关；(3)分析丁、戊两图可知，浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关；在盐水中金属块受到的浮力F盐浮＝4.8 N－2.4 N＝2.4 N，由F盐浮＝ρ盐水gV排得，盐水的密度为ρ盐水＝＝＝1.2×103kg/m3；如果在实验中不小心使戊图中金属块接触了容器底且与容器底有力的作用时，此时测量出的盐水密度值将偏大．因为容器底对金属块有支持力，弹簧测力计示数减小，根据F浮＝G－F可知，金属块在盐水中受到的浮力测量值偏大，V排不变，由ρ盐水＝可知，测量出的盐水密度值偏大；(4)改进措施：将盛有适量液体的烧杯放在铁架台上，把弹簧测力计固定在铁圈上，通过改变铁圈的高度来改变金属块浸在液体中的体积(或先将盛有适量液体的烧杯放在升降台上，然后把弹簧测力计固定在铁架台的铁圈上，并调节到适当高度，接着用升降台调节烧杯的高度来改变金属块浸在液体中的体积)．
7. (1)相同　不相同　 (2)排开液体体积　＝　(3)无关 　应再选择体积相同的不同材料的金属块多做几次实验，避免结论的偶然性　(4)未控制物体排开液体体积相同(合理即可)
【解析】(1)实验应选择两个体积相等的金属块，两个金属块完全浸没时，控制了排开液体的体积相同．探究浮力与物体重力的关系，重力是变量，则应选质量不相同物体；(2)由于两金属块体积相等，则完全浸没时，排开液体的体积相等，根据阿基米德原理可知物体所受浮力的大小等于排开液体所受重力的大小，因为排开的液体一样多，所以G1－F1＝G2－F2；(3)由测量结果可得出物体所受浮力的大小与物体的重力无关的结论，该实验应再选择体积相同的不同材料的金属块多做几次实验，避免结论的偶然性；(4)小刚选择两个质量相等材料不同的金属块，由V＝知两个金属块的体积不同，完全浸没时，排开液体的体积不同，受到的浮力不同，则从数据上虽然可以得出物体所受浮力的大小与物体的重力无关的结论，但本实验中造成浮力不相等的因素是排开液体的体积，实验方案是不合理的．应该控制其他影响浮力大小的因素不变．
8. (1)①不变　变大　②无关　③b　④将测力计固定在铁架台上，使物体悬在空烧杯内，向烧杯内缓慢加水并读数　(2)③没有考虑氢气的重力
9．(1)D、E 　 浸在液体中的体积　 液体的密度　(2)小于　(3)1.0 　 2.7×103
【解析】(1)要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关，需要控制液体密度相同、物体排开液体的体积相同，改变深度，图中A、D、E符合要求； 根据控制变量法知：A、B、C、D图，液体密度相同、排开液体的体积不同，根据数据记录表格，从而得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关；比较A、E、F图，物体排开液体的体积相同，液体密度不同，根据记录数据表格弹簧测力计示数不同，浮力不同，可知浮力大小还与液体的密度有关；(2)图E中F浮1＝2.7 N－1.7 N＝1 N，图F中F浮2＝2.7 N－1.9 N＝0.8 N，图F中金属块所受浮力小于图E中金属块所受浮力，因为排开液体的体积相同，所以液体的密度小于水的密度；(3)根据A、D两图中弹簧测力计的示数，金属块浸没在水中时受到的浮力大小为F浮＝2.7 N－1.7 N＝1.0 N，根据公式F浮＝ρ液gV排得，V排＝＝＝1×10－4 m3，由于金属块全部浸入水中所以金属块的体积V＝V排＝1×10－4 m3，所以金属块的密度ρ＝＝＝＝＝2.7×103 kg/m3.
10．(1)先增大后不变　如答图所示　正比　(2)浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关　(3)4　(4)400
第14题答图
【解析】(1)从图像①可以看出，测力计的示数F先减小后不变，根据F浮＝G－F可知，浮力先增大后不变；开始物体没有浸入到水中时，浮力为0，随着浸入的体积越来越大，浮力越来越大，最大浮力F浮＝G－F＝4 N－3 N＝1 N，所以作图如答图所示．由图像可知，物体浸入水中的体积越大，所受浮力越大，所以浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比；(2)将合金块分别浸没在水和某液体中，比较甲、乙两图，F浮＝1 N，比较甲、丙两图，F浮′＝0.8 N，两次液体密度不同，排开液体的体积相同，浮力不同，所以比较甲、乙、丙可知：浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关；(3)合金块的质量m＝＝＝0.4 kg，合金块在水中排开水的体积V排＝＝＝1×10－4 m3 ，由于合金块浸没在水中，所以V＝V排＝1×10－4 m3，所以密度为ρ＝＝＝4×103 kg/m3＝4 g/cm3；(4)合金块在图丙所示液体中时，F浮′＝0.8 N，液体密度ρ液＝＝＝0.8×103 kg/m3，若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于丙所示液体中时，ρ球＝ρ液＝0.8×103 kg/m3，整个球的体积V球＝＝＝5×10－4 m3，空心部分的体积V空＝V球－V＝5×10－4 m3－1×10－4 m3＝4×10－4 m3＝400 cm3.
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