2024教科版物理八年级下学期--专项素养综合全练(五)利用“浮力”测密度（有解析）

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2024教科版物理八年级下学期
专项素养综合全练(五)
利用“浮力”测密度
类型一　利用“称重法”测密度
1.【实验探究·设计实验】(2023湖北随州中考)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。
　　
(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是　　　　
(选填“①→②”或“②→①”)。
(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F=　　　　N。
(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与　　　　
(选填“液体密度”或“金属密度”)有关。
(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水=　　　　(用F1、F2、F3、ρ水表示)。
2.(2022辽宁鞍山中考改编)同学们发现:李子会沉在水底,而丑橘可以漂浮在水面上。于是他们利用实验室的器材测量了丑橘的密度。
①如图甲所示,用台秤测量容器和水的总质量为m1;②如图乙所示,丑橘漂浮在水面上,台秤的示数为m2;③如图丙所示,按压丑橘使其刚好　
　　　在水中,台秤的示数为m3;
则丑橘的密度ρ丑橘=　　　　。(用字母表示,已知水的密度为ρ水)
　　　　
3.(2023辽宁顺城三模改编)学习了密度的测量知识后,小明同学想自己做实验测量家中洗衣液的密度。
　　
小明想利用小石球(质量为m,体积为V,密度为ρ石)、弹簧测力计和一个小桶测量洗衣液的密度,步骤如下:
①先将小桶里倒入适量的洗衣液,悬挂在测力计下,如图甲所示,测力计示数记为F1;②再用手提着系着小石球的细线一端,将小石球缓慢地浸没在洗衣液中,但要保证石球　　　　　　　　　　,如图乙所示,测力计示数记为F2;洗衣液密度的表达式:ρ=　　　　(用g和已知的部分物理量和步骤中的字母表示)。
类型二　利用“物体的沉浮条件”测密度
4.【实验探究·设计实验】(2022湖南湘潭中考改编)某实验小组测量矿石的密度。
　　　　
实验小组发现用量筒和空瓶可以测出该矿石的密度。
①将空瓶放入盛有适量水的量筒内,稳定后水面位置为V1,如图1所示;②将小矿石放入瓶中,稳定后水面位置为V2,如图2所示;③将小矿石从瓶中取出放入量筒内,稳定后水面位置为V3,如图3所示。
由图可得小矿石的质量m=　　　　,小矿石密度ρ=　　　　(两空均用已知量的字母表示,ρ水已知)。
5.【学科素养·科学探究】(2022辽宁盘锦中考改编)为了测量某种液体的密度,小方同学进行了如下实验:
　　　　
小方利用一把刻度尺、装有适量水的水槽和两个相同的薄壁圆柱形平底玻璃容器(容器厚度忽略不计)进行了以下实验操作。
①向容器中倒入适量的液体,将容器缓慢地放入水槽中,处于竖直漂浮状态,如图甲所示,测出容器下表面到水面的距离为h1。
②从容器中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器中,如图乙所示,测量出　　　　　　　　为h0。
③容器再次处于竖直漂浮状态,如图丙所示,测出容器下表面到水面的距离为h2。
④液体密度ρ液=　　　　(用h1、h2、h0、ρ水表示)。
6.【实验探究·设计实验】(2023云南昆明一模节选)静静利用干燥、不吸水的矿石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,烧杯视为上下粗细均匀的容器)
7.【实验探究·分析论证】(2023重庆渝中三模节选)小蜀在爬山过程中发现了一块精美的石头,带回学校测量其密度。
　　　　
他使用一个底部有传感器(与水绝缘)的烧杯,如图甲所示,传感器可以直接测出其上表面所受的液体压力,传感器的表面积S传小于烧杯的底面积S杯,传感器的厚度忽略不计。
①小蜀将一只装有配重的底面积为S筒的薄壁圆筒放入烧杯的水中,圆筒静止时传感器的示数为F1,如图甲所示,则此时水对容器底部的压强为　　　　(用题目中的符号S传、S筒、S杯、F1表示);
②将石头轻轻放在圆筒底部,圆筒静止时传感器的示数为F2,如图乙所示;
③将石头放在烧杯中如图丙所示位置,液面静止时传感器的示数为F3,则F3　　　　F2(选填“>”“=”或“<”),石头的密度ρ石=　　　　　　　　(用已知物理量符号表示,水的密度为ρ水);
④如果F1测量偏小会使所测石头密度值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案全解全析
1.(1)①→②　(2)1.3　(3)液体密度
(4)ρ水
解析　(1)为了避免金属块沾水而导致测得的重力偏大,合理的测量顺序是①→②。(2)图①中,弹簧测力计的示数F1=4.5 N,即金属块A重为4.5 N,图②中,弹簧测力计的示数F2=3.2 N,由称重法可知金属块A浸没在水中时受到的浮力F浮=F1-F2=4.5 N-3.2 N=1.3 N。(3)分析②③两图可知,金属块A排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,则金属块A受到的浮力大小不同,说明浮力大小跟液体密度有关。(4)物体A受到的重力G=F1,浸没在水中时弹簧测力计的示数为F2,物体A浸没在水中受到的浮力F浮水=F1-F2,物体A的体积V=V排水==,物体A浸没在盐水中受到的浮力F浮盐水=F1-F3,物体A分别浸没在水和盐水中,则物体A排开盐水的体积等于排开水的体积,即V排盐水=V排水=,盐水的密度ρ盐水===ρ水。
2.浸没　ρ水
解析　用台秤测量容器和水的总质量为m1;丑橘漂浮在水面上时,台秤的示数为m2;则丑橘的质量m=m2-m1。按压丑橘使其刚好浸没在水中,台秤的示数为m3,台秤受到的压力增加了ΔF=(m3-m1)g,由于力的作用是相互的,水对丑橘有向上的浮力,丑橘对水有向下的压力,所以ΔF=F浮=ρ水gV,(m3-m1)g=ρ水gV,则丑橘的体积V=。丑橘的密度ρ丑橘===ρ水。
3.③不碰触小桶底部和侧壁　
解析　将小石球缓慢地浸没在洗衣液中,但要保证石球不碰触小桶底部和侧壁,否则测得石球所受的浮力不准确。小石球在水中受到浮力,根据力的作用是相互的,小石球对水有向下的压力,使得弹簧测力计示数增大,则石球浸没在洗衣液中受到的浮力F浮=F2-F1=ρgV,可得洗衣液的密度ρ=。
4.ρ水(V2-V1)　
解析　装有小矿石的瓶子处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,排开的水受到的重力为小矿石与空瓶受到的重力之和,则小矿石的质量m=ρ水(V2-V1);将小矿石从瓶中取出放入量筒内,小矿石的体积V=V3-V1,小矿石的密度ρ==。
5.②容器内液体的深度　④
解析　甲中容器下表面到水面的距离为h1,漂浮时物体受到的浮力等于重力,设玻璃容器底面积为S,此时容器受到的浮力F浮=ρ水gSh1;从容器中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器中,测量出容器内液体的深度为h0,则倒出液体的体积V=Sh0;容器再次处于竖直漂浮状态时,容器下表面到水面的距离为h2,此时容器受到的浮力F浮'=ρ水gSh2,倒出的液体受到的重力G=F浮-F浮'=ρ水gSh1-ρ水gSh2,倒出液体的质量m===ρ水S(h1-h2),液体的密度ρ液===ρ水。
6.
解析　设烧杯底面积为S,则容器底面积为3S,烧杯高h。图乙和丙两次实验,烧杯和矿石整体处于漂浮状态,所受浮力大小均等于矿石和烧杯受到的重力之和,由F浮=ρ液gV排可知,V排乙=V排丙,则S(h-h1)=S(h-h2)+V石,解得V石=S(h2-h1)。矿石质量m石=ρ石V石=ρ石S(h2-h1),由图甲、乙两次实验可知,将矿石放在烧杯中,排开水的体积变化为ΔV排=3S(H2-H1),矿石受到的重力G=ΔF浮=ρ液gΔV排=3ρ液gS(H2-H1),则液体密度ρ液====。
7.①　③<　ρ水　④偏小
解析　①圆筒静止时传感器的示数为F1,水对容器底部的压强p甲=。③由于石块的密度大于水的密度,图乙中增加的排开水的重力与石块重力大小相等,图丙中石块排开水的重力小于自身重力,则石块在圆筒中排开水的体积大于石块沉到烧杯底部排开水的体积,因此乙图中液面的高度大于丙图中液面的高度,根据p=ρgh可知,图乙中水对容器底部的压强大于图丙中水对容器底部的压强,根据F=pS可知,F321世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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