力学培优冲刺——实验探究3—2020-2021学年华师大版八年级科学暑假专题（含答案）

力学培优冲刺——实验探究3
1.小明在完成“动手动脑学物理”时，认识了密度计。将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为待测液体的密度。

（1）如图甲、乙所示，让同一支密度计分别静止在水和酒精中，密度计受到的浮力________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；装水的容器是________（选填 “ 甲 ”或“乙”）。?
（2）小明将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝，初步做成了一支密度计（如图丙）；为了给密度计标上刻度，他进行了如下实验：
a．将其放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3；
b．将其放入植物油中，用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3；
c．像标示弹簧测力计刻度的方法一样，他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3将整个
铅笔均匀标上刻度；
d．他将做好的密度计放入酒精中进行检验，发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处。
①如丙图所示，小明制作的密度计，你认为刻度0.9应该在________点（选填“p”或“q”）。
②在实验步骤c中，小明这样均匀标示刻度对吗？________；若被测液体的密度为ρ液 ， 密
度计浸入被测液体的深度为h（如图丁）、自制密度计的质量为m铅笔的横截面积为s，请你推导出h与ρ液的关系式________（用给定的字母表示推导结果）。
2.如图甲所示，长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处。如图乙是绳子拉力 F 随时间 t 变化的图像。根据图像信息，求：(g 取 10 N/kg)
（1）金属块在水中受到的最大浮力。
（2）金属块 14 体积露出水面时绳子的拉力。
（3）金属块的密度。
3.小明同学利用如下器材测量合金块的密度：托盘天平、溢水杯、烧杯、合金块、足量的水。实验步骤如下：

（1）把托盘天平放在水平桌面上，将游码置于标尺的零刻度处，发现横梁左端低、右端高，则应将平衡螺母向________移动（选填“左”或“右”），使天平平衡。
（2）把合金块放入天平左盘，在右盘内增、减砝码，并调节游码，天平平衡后，右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示，则合金块的质量为________g。接着他又测出了空烧杯的质量为 100g。
（3）将适量的水倒入溢水杯中，让水面与溢水口相平，再将合金块轻轻放入溢水杯中，合金块浸没在水中后所排开的水全部盛于空烧杯中，如图乙所示。用天平测得此时烧杯和水的质量为 127g ，则合金块的体积为________cm3。
（4）通过计算可得合金块的密度为________g/cm3 。
4.下面是小金利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析，请完成下列填空。
第1步：在量筒中装适量的水，读出水面对应的刻度值V1；
第2步：把橡皮泥捏成碗状，小心放入量筒使之漂浮在水面上，读出此时水面对应的刻度值V2 ， 根据________原理可求出橡皮泥的质量；
第3步：________?，读出此时水面对应的刻度值V3；
第4步：利用上述所得数据可推导出橡皮泥密度的表达式为：ρ=________。(用上述字母代号表示，水的密度用ρ水表示)
下图是整个实验的操作情景，由图中读数可算出橡皮泥的密度是________kg/m3。

5.小雨在“验证阿基米德原理’”的实验操作步骤如图所示，实验过程如下。
A．用细线将橡皮挂在弹簧测力计下，测出橡皮的重力：
B．将水倒入溢水杯中；
C．将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中，让溢出的水全部流入小桶中，同时读出弹簧测力计的示数；
D．将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下，读出此时弹簧测力计的示数；
E．记录、分析实验数据，得出实验结论；
F．整理实验器材。
请根据小雨的实验过程回答下面问题：
（1）指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤：________。
（2）在B步骤中对溢水杯中的水量有何要求？答：________。
（3）将橡皮从水面上方某一高度处缓缓下降，使其逐渐浸入水中直至完全浸没，整个过程中弹簧测力计的示数如何变化？答：________。
（4）若A、C、D三个图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3 ， 漏掉的实验操作中的弹簧测力计示数为F4 ， 那么当满足________关系式时(用字母表达式表示)，阿基米德原理就得到了验证。
6.小明和小亮在操场上玩耍时发现水平抛出的几个物体落地时间有差异，善于观察的他们想到水平抛出物体的这个“落地时间”与什么因素有关呢？思考讨论后他们提出了如下猜想：
猜想一：与抛出物体的质量有关；
猜想二：与水平抛出的速度有关；
猜想三：与水平抛出点的离地高度有关。
为了验证以上猜想，他们从探究实验室借来能控制发射速度的弹射器、两个质量不同的小钢球、刻度尺、电子秒表等实验器材，依照物理学习中的科学方法，在老师的帮助下按照如图所示的方法进行了实验探究，得到如下表所示的实验数据。
实验序号
钢球质量m/kg
抛出点离地高度h/m
水平跑出的速度v/（m/s）
落地时间t/s
落地点与抛出点的水平距离x/m
1
10
2
1
0.64
0.64
2
20
2
1
0.64
0.64
3
10
2
2
0.64
1.28
4
10
4
2
0.91
1.82
请你通过分析回答以下问题：
（1）由实验序号为1.2两组实验进行对比分析，可以得到的结论是：水平抛出的物体“落地时间”与________；（填写与什么因素有关或者无关）
（2）由实验序号为1.4两组实验进行对比分析；可以得到的结论是：水平抛出的物体“落地时间”与________；（填写与什么因素有关或者无关）
（3）综合分析本实验可以得出实验结论：________。.
7.小星想测量大米的密度，但由于大米容易吸水，导致体积明显变化，因此用排水的方法测量大米的体积是不合理的。于是小星进行了如下实验和思考。
实验一：按图甲和图乙的方法分别测量大米的质量和体积，由此计算出大米的密度。
⑴调节天平平衡，小星使用托盘天平称取5g大米。
⑵由于米粒间存在较大间隙，按图乙的方式用量筒直接测量大米体积，则会导致测得的大米密度值偏________。
小星思考：能否用排空气的方法测量大米的体积呢？他设想将大米与空气密封在一个注射器内，只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积，其差值就是大米的体积。但如何测出空气的体积呢？
查阅资料得知：温度不变时，一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值。于是进行了实验二：称取5g大米并装入注射器内(如图丙所示)，从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积，通过压强传感器测出此时注射器内空气压强为p；而后将注射器内的空气缓慢压缩，当空气压强增大为2p时，再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)，整理相关数据记录如表：
?
注射器内空气压强
注射器内空气和大米的总体积
注射器内空气体积
压缩前
p
23mL
V
压缩后
2p
13mL
？
⑶根据题意，写出压缩后注射器内空气体积为________(用V来表示)。由实验二测得大米的密度为________g/cm3。(计算结果精确到0.01)
8.小明用天平、烧杯、油性笔及足量的水测量一块鹅卵石的密度，实验步骤如下：
⑴将天平放在水平桌面上，把游码拨至标尺________，发现横梁稳定时指针偏向分度盘的右侧，要使横梁在水平位置平衡，应将平衡螺母往________?(选填“左”或“右”)调。
⑵用调好的天平分别测出鹅卵石的质量为31.8g，空烧杯的质量为90g。
⑶如图甲所示，把鹅卵石轻轻放入烧杯中，往烧杯倒入适量的水，用油性笔在烧杯壁记下此时水面位置为M，然后放在天平左盘，如图丙所示，杯、水和鹅卵石的总质量为________g。

⑷将鹅卵石从水中取出后，再往烧杯中缓慢加水，使水面上升至记号M，如图乙所示，用天平测出杯和水的总质量为142g，此时杯中水的体积为________cm3。
⑸根据所测数据计算出鹅卵石的密度为________g/cm3。
⑹若小明在第(4)步骤测量过程中，用镊子添加砝码并向右旋动平衡螺母，直到天平平衡，此错误操作将导致所测密度偏________。
9.小芳在一端封闭的均匀圆玻璃管中装入适量的小铅丸，制成一支密度计。密度计能在液体中竖直漂浮，如图所示，根据它在液体中浸入的深度可得知这种液体的密度。小芳的设计和制作过程如下：
a.根据阿基米德原理及物体漂浮条件，推导出密度计浸在纯水中的深度h的表达式。
b.根据h的表达式，测量这支密度计自身的某些物理量，算出密度计在纯水中的深度，在管上画上纯水的密度值线A。
请你根据上述的内容完成下列问题：
（1）设纯水密度为ρ，装了铅丸的玻璃管总质量为m，玻璃管底面直径为d。请用本题的物理量符号表示步骤a中的表达式h=________，根据表达式发现这种密度计的刻度是________（选填“均匀”或“不均匀”）。
（2）若把密度计放在密度为0.8×103kg/m3的酒精中，液面的位置在A刻度线的________（选填“上方”或“下方”）理由是________。
10.小明利用如图甲所示的装置测量本地大气压的大小，其中弹簧测力计和2mL注射器的自重可忽略不计，活塞与一针筒之间气密性很好，但摩擦较大。他进行了如下实验。

（1）拔去橡皮帽，将活塞推至底端，当绳端钩码加至3N时，针筒恰好由静止开始向右移动，此时弹簧测力计示数为2N，则活塞与针筒间的摩擦力为________N。
（2）为了能更好的利用此装置测大气压，小明撤去弹簧测力计，将活塞左端直接固定在墙壁上，再用弹簧测力计替代钩码，如图乙所示。重新将活塞推至底端，， 用橡皮帽密封小孔。当弹簧测力计示数为7．1N时，针筒刚开始向右移动，又测得针筒全部刻度的总长度为4cm，则本地大气压强的测量值为 ________Pa。小明发现将活塞推至底端时，注射器前端小孔内的气体无法排尽，这将使得大气压的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
参考答案
1.【答案】 （1）不变；乙
（2）p；不对；h=m/(ρ液S)
2.【答案】 （1）根据乙图可知，当物体完全浸没在水中时，它受到的浮力不变，因此拉力不变，此时拉力为34N；
当物体完全出水后，它不受浮力，此时拉力等于重力，即重力G=54N；
那么完全浸没时受到的浮力F浮=G-F拉=54N-34N=20N；
（2）根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，物体受到的浮力与它的V排成正比；
那么当金属块14露出水面时，它受到的浮力F浮'=20N×1?14=15N；
那么此时绳子的拉力：F拉=G-F浮’=54N-15N=39N。
（3）当金属块完全浸没时，它的体积等于排开液体的体积；
它的体积V=V排=F浮ρ液g=20N103kg/m3×10N/kg=2×10?3m3；
金属块的密度：ρ=GgV=54N10N/kg×2×10?3m3=2.7×103kg/m3。
3.【答案】 （1）右
（2）81
（3）27
（4）3
4.【答案】 阿基米德(G物＝G排)；再把橡皮泥捏成球状放入量杯使之沉入水底；ρ＝ρ水(V2－V1)/(V3－V1)；1.75×103
5.【答案】 （1）漏测空小桶的重力
（2）溢水杯应该盛满水(液面到达溢水杯杯口)
（3）先不变后变小最后不变
（4）F1－F2＝F3－F4
6.【答案】 （1）抛出点离地高度
（2）抛出点离地高度
（3）水平抛出的钢球落地时间与抛出的高度有关，与小球的质量和抛出的速度无关，落地点与抛出点的水平距离与抛出的速度和抛出的高度有关
7.【答案】 小；0.5V；1.67
8.【答案】 零刻度处；左；161.8；52；2.65；大
9.【答案】 （1）h=4m/ρπd2；不均匀
（2）上方；根据G=F=ρgV,浮力不变，当酒精密度小于水的密度，则排开液体体积变大，所以要下沉一些
10.【答案】 （1）2
（2）1.02×105；偏小