《浮力》实验专题练习
一、探究影响浮力大小的因素的实验
1.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,用A物体做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)小明对ABC三个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小与______有关;
(2)对比ACD三次实验,可得出浮力的大小与物体浸没在液体中的深度______,此时物体受到的浮力为______N,物体的体积为______m3;
(3)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______的关系;
(4)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为______kg/m3;
(5)如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)
A.B.C.D.
2.如图所示,在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计,实心圆柱体金属块,相同的大烧杯若干,水、密度未知的某种液体、细线等。
(1)小陈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;用弹簧测力计挂着金属块慢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
弹簧测力计示数/N 2.2 2 1.7 1.7 1.5
(2)分析A、B、C、D四个实验步骤可以说明浮力大小跟________有关;分析_______三个实验步骤可以说明浮力大小与液体密度有关,实验过程中用到的物理方法为_________。
(3)小陈用表格中的数据算出了金属块的密度是_________。
(4)实验小组通过讨论对实验进行了改进,其改进装置如图G所示,他们将装满水的圆柱形溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。
①当逐渐调高升降台到金属块触碰溢水杯底前的过程中,左侧弹簧测力计的示数减小量始终______(选填“大于”、“等于”或“小于”)右侧弹簧测力计的示数增加量,即可验证阿基米德原理。
②如改进装置右侧小桶中实验前已经存在部分未知液体,实验小组仍继续进行试验,则对验证阿基米德原理________(选填“有”、“无”或“无法判断”)影响。
③已知溢水杯重力为0.5N,底面积为,溢水杯已加满水,水的深度为10cm,若将原实验中的金属块浸没在溢水杯中且未触底时,溢水杯对水平升降台面的压强为_______Pa。
3.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时,小宇使用的是如图甲所示的实验装置,实验结束后,根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A的下表面浸入水中的深度h的关系图像(如图乙),根据图像回答下列问题:
(1)物体A浸没在水中后,所受的浮力为______N,且保持不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度______(填“有关”或“无关”);
(2)物体A的密度为______kg/m3;
(3)物体A下表面所受液体压强p与其浸入水中深度h的关系图像应该是丙图中的______。
4.如图所示为“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验装置。
实验过程如下:先将盛有盐水的容器放在电子秤上,然后用手提着系有细线的圆柱体将其缓缓的浸入盐水中(盐水足够深),同时记下圆柱体下表面所处的深度h和电子秤显示的相应的质量m,记录数据如下表所示。已知圆柱体的高度为15cm,当h=8cm时,用弹簧秤测得细线对圆柱体的拉力为1.2N。
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 ……
m/kg 2.000 2.040 2.080 2.120 2.160 2.200 2.240 ……
(1)实验过程中,电子秤示数逐渐增大时,细线对圆柱体的拉力逐渐___________(填“增大”或“减小”);
(2)当h=8cm时,圆柱体受到的浮力大小为___________(填“21.6”或“1.6”)N。分析表中数据可知:圆柱体受到的浮力大小与浸入盐水的体积成___________比;
(3)圆柱体的密度与盐水的密度之比为___________。
一、探究阿基米德原理的实验
5.下列甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的过程情景,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)在实验操作前细心的明天同学指出:在情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面______;
(2)纠正错误后,该探究实验的合理顺序为______(用甲、乙、丙、丁表示);
(3)在情景乙的测量中,溢水口还在溢水过程中,义正同学便急忙把小杯移开,开始测量小杯和溢出水的总重力,这样会导致测得“排开液体所受重力”______(选填“偏小”“不变”或“偏大”);
(4)在完成实验之后,陶子同学发现实验桌上有一瓶用于测量密度的盐溶液,她思考之后建议:利用浮力来测量该液体的密度。经过组内一番讨论,仅增加了戊图(注意:戊图中是盐水,乙图中是水)所示情景,此时弹簧测力计示数为F5,则待测盐溶液的密度ρ液可表示为或,其中X=______(用F1、F5表示)。
6.小华做“验证阿基米德原理”的实验中,用图(a)所示的溢水杯和小桶收集石块排开的水,他的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。
(1)正确的实验顺序是______ ;
(2)当实验图中四个测量值应满足关系式______,将符合实验原理;
(3)以下关于实验过程中的操作,不会影响验证结果的有______;
A.图(a)中溢杯内未盛满水 B.图(a)中溢杯内装满盐水
C.图(d)中石块未浸没水中 D.图(b)中小桶内有少量水
(4)如图甲所示,金属块在绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图22乙是绳拉力随时间变化的图像。若不计水的阻力,下列说法中正确的是( )
A.金属块所受的重力为 B.金属块所受的浮力为
C.金属块的体积为 D.金属块的密度为
7.如图是“探究阿基米德原理”的实验,其步骤如下:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出一满袋水的重力为2N(不计袋子厚度和重力)
(2)乙图,将水袋浸入水中,静止时弹簧测力计示数为1.2N,此时水袋所受浮力为________N;
(3)丙图,继续让水袋下沉,但未浸没,水袋所受浮力________(选填“变小”、“不变”或“变大”);
(4)丁图,水袋浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为0N。由此________(选填“能”或“不能”)
得到结论:此时水袋受到的浮力等于它排开水所受到的重力;
设丙图中水袋受到的浮力为,排开水所受到的重力为,则__________(选填“=”或“≠ ”)
三、利用浮力来测量物体的密度的实验
8.小明想通过实验测量矿石的密度,进行了如下操作:
(1)把天平放在水平桌面上,并将______移到标尺左端的零刻度线处,发现指针位置如图1甲所示,此时应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使天平平衡;
(2)把矿石放在天平的左盘中进行称量,当天平再次平衡时,右盘中的砝码及游码的位置如图1乙所示,则矿石的质量是______g;
(3)矿石放入量筒前后,量筒中水面位置如图1丙所示,则矿石的体积为______cm3,密度为______kg/m3;
(4)若该矿石吸水,按以上步骤测量出矿石的密度将偏______(选填“大”或“小”);
(5)小芳利用干燥、不吸水的矿石还可测出未知液体的密度,操作如下:
①在圆柱形容器中装入待测液体,如图2甲所示,将平底烧杯放入待测液体中,烧杯静止时容器中液体的深度为H1;
②将矿石放入烧杯中,如图2乙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h1,容器中液体的深度为H2;
③将矿石拴在烧杯底部,如图2丙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h2。已知矿石的密度为ρ石,圆柱形容器的底面积是烧杯底面积的3倍,则待测液体密度的表达式ρ液=______(用已知物理量字母表示)
9.为了测量一块矿石的密度,小红选用天平、细线、烧杯和适量的水进行了如下实验:
(1)将盛有适量水的烧杯放在调节好的天平左盘内,天平平衡后,右盘中砝码的质量和游码的位置如图甲所示,则烧杯及杯内水的总质量为_______g;
(2)用细线系住石块并将其浸没在烧杯内的水中,石块始终不与烧杯接触。天平平衡后右盘中砝码的质量和游码的位置如图乙所示,则此时石块受到的浮力为_______N;(g取10N/kg)
(3)松手后石块静止在烧杯底部,天平平衡后,右盘中砝码的质量和游码的位置如图丙所示;
(4)根据上述实验数据计算此种矿石的密度为_______kg/m3。(g取10N/kg)
10.小华同学设计了一个实验,用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空筒、溢水杯、小量杯和水。
(1)实验步骤如下:
①轻轻地将小空筒______(选填“漂浮”或“悬浮”)在盛满水的溢水杯中,待液面稳定后,将干燥的小量杯置于溢水口下,如图甲所示;
②将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积为20mL,如图乙所示,可知金属块的体积为_______;
③从水中取出金属块,如图丙所示;
④将金属块放入小空筒,如图丁所示,测得此时小量杯中水的体积为70mL;由此可知,金属块的质量为______g;
(2)由(1)的步骤可分析出,被测金属块的密度是______。
(3)比较图甲、图乙和图丁:溢水杯杯底所受水的压强是______(填序号),溢水杯对水平桌面的压力是______(填序号)。
A.甲大 B.乙大 C.丁大 D.相等
(4)若第①步骤中由于操作不慎,导致液面稳定后。溢水杯内的水并未达到溢水口,其他操作步骤不变,步骤②中金属块排开水的体积______(选填“变大”“不变”或“变小”);最终会导致测得金属块的密度比(2)中数值______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
11.某实验小组利用弹簧测力计、物块、溢水水杯等器材,按照图中ABCD所示的步骤,进行“探究阿基米德原理”的实验。
(1)把物块浸没在盛满水的溢水杯中,物块受到的浮力大小是______N。物块排开水所受的重力可由______(填字母代号)两个步骤测出。由以上步骤可初步得到浸在水中的物体所受浮力大小与物体排开水所受重力之间的关系;
(2)利用图中的数据,可求得物块的密度是______kg/m3;
(3)大大咧咧的小依在实验步骤C的测量中,把物块浸没时不小心将溢水杯中的水溅出,这样会导致测得的“物体排开液体所受的重力”______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”);
(4)非常热爱物理的小钟同学在学习了阿基米德原理后、想利用该原理来测量她家厨房所用酱油的密度。于是利用家里的电子秤,底面积为100cm2的柱形容器,一个底面面积为10cm2、高4cm的柱形木块(不吸液体),酱油等物品进行了如下实验操作:
①在杯子底部安装一个体积大小忽略不计的定滑轮,定滑轮离容器底的距离为0.4cm,再用线绕过滑轮,并附电子秤测出它们的质量,示数如图a所示;
②往杯中装入适量的酱油,测出杯子和酱油的总质量如图b所示;
③将木块与细线相连并轻轻放入杯中漂浮,此时电子秤的示数如图c所示;
④拉动细线,使木块逐渐浸没在酱油中,木块没有触碰到滑轮和杯子侧壁,分别记下木块在不同位置时电子秤的示数,如图d、e、f所示;
请帮助小钟同学完成数据的处理和分析:
A.比较分析图c、d、e、f中电子秤的示数可知,浸在液体中的木块所受的浮力大小与______有关,与浸没的深度______(选填“有关”或“无关”);
B.根据测量数据计算出酱油的密度______g/cm3;
C.小钟翻阅说明书发现该电子秤的最大称量值为3000.0g,在原有实验器材不变的情况下(只更换烧杯中的液体),理论上所能测量的液体密度最大值是______g/cm3。
12.在学习了质量、密度、浮力的知识后,小琳进行以下实验:
(1)在练习测量小石块的质量实验中,调节天平平衡时,小琳发现指针静止在如图甲所示的位置,此时应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节;由图乙可知小石块的质量为______g;
(2)小琳利用浮力知识测量橡皮泥的密度,实验步骤:
A.测出空烧杯的质量m0;
B.将橡皮泥捏成碗状,轻放入盛满水的溢水杯中,橡皮泥漂浮,用烧杯接住溢出的水(如图a);
C.测出烧杯和水的总质量m1;
D.将该橡皮泥取出捏成团,放入盛满水的溢水杯中,橡皮泥沉底,用另一相同的空烧杯接住溢出的水(如图b);
E.测出烧杯和水的总质量m2。
分析以上实验步骤,橡皮泥密度的表达式为ρ=______(用m0、m1、m2及ρ水等物理量的符号表示)。
13.小明用一根粗细均匀两端开口的薄玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水(已知ρ水=1.0×103kg/m3),来测量某种液体的密度,实验过程如下。
①将玻璃管的一端用细线、橡皮膜密封好
②将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐插入装有水的烧杯中
③往玻璃管内缓慢加入待测液体直到薄膜变平为止(如图所示),测出薄膜到水面和液面的距离分别为h1和h2
④计算待测液体的密度ρ液
回答下列问题:
(1)小明将玻璃管扎有薄膜的一端插入水中,薄膜向上凸起,说明_______;玻璃管浸入水中越深,薄膜向上凸起程度_______(选填“越大”“越小”或“不变”);
(2)收集实验数据;
(3)待测液体的密度ρ液=_______kg/m3;
(4)下列各因素对实验结果有影响的是_______(填序号字母);
A.观察橡皮膜是否变平时有误
B.玻璃管壁的厚薄
C.玻璃管内壁上残留几滴液体不掉下
D.玻璃管的粗细
(5)已知玻璃管的横截面积为5cm2、质量为20g,厚度忽略不计,当薄膜变平后小明松开手,玻璃管将_______(选填“向上”或“向下”)运动;玻璃管静止后,玻璃管所受浮力是_______N,此时薄膜到水面的距离为_______cm(g取10N/kg)。
答案:
1.排开液体的体积 无关 2 2×104 液体密度 1.2×103 D
2. 2.7 排开液体体积 A、E、F 控制变量法 等于 无
3. 1 无关 1.2×103 D
4.减小 1.6 正
5.没有与溢水口相平 丁、甲、乙、丙 偏小
6.abedc BCD AD
7. 0.8 变大 能 =
8.游码 左 52.4 20 2.62×103 大
9.72 0.2 2.9×103
10.漂浮 20 70 3.5 D B 变小 偏大
11.1 AD 3.8×103##3800 偏小 木块浸在液体中的体积 无关 1.15 7.25
12.左 32
13.液体中存在着向上的压强 越大 1.2×103 A 向下 0.5 10