中考物理总复习第5讲浮力第二节浮力的相关实验测试.docx
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中考物理总复习第5讲浮力第二节浮力的相关实验测试
第5讲浮力
第二节浮力的相关实验
玩转重庆10年中考真题(2008~2017)
1.(2017重庆A卷17题
(2)5分)小明回家后用操作方便、精确度高的电子秤和同一块压纸石块,探究“影响浮力大小的因素”.
第1题图
①他将搅匀的糖水装入柱形杯中,置于电子秤上,如图甲所示;
②用体积不计的细线系好石块,缓慢浸入糖水至刚好浸没,电子秤示数逐渐增大,则糖水对杯底的压力________(选填“逐渐增大”、“保持不变”或“逐渐减小”),说明石块所受浮力大小与______________有关.如图乙所示,石块所受浮力大小为________N;
③他将石块沉入杯底,松开细线,如图丙所示,便开始书写探究报告;
④完成探究报告后,他将石块从糖水中缓慢提起.细心的小明发现石块离开杯底至露出液面前,电子秤示数一直减小,这说明石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没深度________(选填“有关”或“无关”),造成这个结果的主要原因可能是_________________________________________.
2.(2015重庆A卷17题9分)小冉在探究“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,底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块,相同的大烧杯若干,水,密度未知的某种液体,细线等.
(1)小冉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),并将其示数记录在下表中:
第2题图
实验步骤
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/N
2.6
2.5
2.4
2.4
2.3
(2)在实验步骤B中铜块所受浮力F浮=________N.
(3)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,可以说明浮力大小跟________________有关.
(4)小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是________g/cm3(结果保留一位小数),还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是________Pa,并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐________(选填“增大”或“减小”).
(5)小冉在步骤B的基础上继续探究:
保持铜块下表面所处的位置不变,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,发现弹簧测力计的示数逐渐________(选填“增大”或“减小”);当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出),烧杯底部受到水的压强增加了________Pa.(已知在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1N,弹簧的长度就缩短0.1cm)
3.(2015重庆B卷17题9分)某兴趣小组在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中,做了如图1所示的实验,将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律,得出以下一些结论:
第3题图1
(1)分析比较实验甲、乙、丙可初步得出结论:
当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越________;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,物体所受浮力与浸没在液体中的深度________(选填“有关”或“无关”).
(2)由实验可知A物体的重力为________N,A物体浸没在液体中时所受的浮力是________N.
(3)同组的小薇同学继续用下面的方法测出了金属块B物体的密度,她具体操作如下:
①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有
高度露出液面,如图2甲所示,则木块浸入液体中的深度是________,木块底部所受液体的压强是________(以上两空均用相关的物理量表示).
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图2乙.
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,如图2丙.
第3题图2
④则B物体的密度ρB=__________________(用相关的物理量表示).实验结束后同学们展开了激烈讨论,认为小薇同学的操作还是有一些不足,请你说出一条不足之处:
______________________________.
4.(2017重庆B卷17题8分)如图所示,小彬同学对“浸没在液体中的物体所受浮力大小与深度是否有关”进行了实验探究.
(1)实验前首先应按竖直方向对弹簧测力计进行______.本实验中,使用弹簧测力计时,手应该拿住弹簧测力计的______(选填“拉环”或“刻度盘”).
第4题图甲
(2)小彬同学依次进行了如图所示的实验,第①次实验中测力计示数为______N.通过分析发现,浸没在纯水中的物体所受的浮力大小与深度______(选填“有关”或“无关”).进一步分析得出:
物体浸没后与放入前相比,容器对水平地面的压力增加了______N.
(3)小彬同学又进行了“盐水浮鸡蛋”的实验,发现一个有趣的现象:
悬浮在盐水中如图乙所示位置的鸡蛋,如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离,撤销外力后它马上又会回到原来位置悬浮.此现象初步表明:
深度增大,浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力______(选填“增大”、“减小”或“不变”).
(4)为了精确检验这一结论是否正确,小彬同学找到一个分度值为0.1g的电子秤,将图甲中的纯水换成盐水静置一段时间后,用图甲中的同一物体,依次进行了图丙所示的实验.分析电子秤的示数可知:
(3)中的结论是正确的.进一步分析可知,出现这一现象的真正原因是:
盐水的________随深度而变化.小彬同学为自己的新发现感到万分高兴,但他并没有停下探究的脚步,再一次分析,他计算出图丙②到图丙④细线对物体拉力的变化量为________N.
第4题图
5.(2012重庆18题9分)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.
第5题图
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它排开液体的重力的关系,还可以验证__________原理.
(4)本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时,选用了不同液体并进行了多次实验,其目的是为了__________(选填字母序号).
A.寻找普遍规律 B.取平均值减小误差
(5)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1.5N的物块,如图甲;当他把物块浸没在水中时,如图乙,弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N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,应该在弹簧测力计刻度盘的______N处对应标上0.8g/cm3的字样,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.
答案
1.(每空1分,共5分)②逐渐增大 排开液体的体积 0.214④有关 糖水密度不均匀,下面糖水的密度大于上面糖水的密度
【解析】②石块缓慢浸入糖水至刚好浸没,这一过程中,糖水的深度增加;由p液=ρ液gh可知:
糖水对杯底的压强逐渐增大;由F液=p液S可知:
糖水对杯底的压力逐渐增大,说明石块所受浮力大小与石块排开液体的体积有关,由图甲可知:
F甲=G杯+G糖水①;由图乙可知:
F乙=G杯+G糖水+G石-F拉=G杯+G糖水+F浮②;②-①得:
图乙位置石块所受的浮力F浮=F乙-F甲=G乙-G甲=m乙g-m甲g=421.4×10-3kg×10N/kg-400.0×10-3kg×10N/kg=0.214N;④由题意可知:
电子秤示数一直减小,说明石块所受的浮力F丙减小;由图丙可知:
F丙=G杯+G糖水+G石-F拉=G杯+G糖水+F浮,则F浮也减小;由F浮=ρ液gV排可知:
V排不变,则ρ液减小;由于糖水放置了一段时间,下面糖水的密度将大于上面糖水的密度,所以导致石块从糖水中缓慢提起的过程中,所受浮力减小,故石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没深度有关.
2.(每空1分,共9分)
(1)2.7
(2)0.1 (3)物体排开液体的体积 液体的密度 (4)1.3 200 增大 (5)减小 420
【解析】
(1)由题图可知,该弹簧测力计的分度值为0.1N,则其示数为2.7N;
(2)由表中数据可知,在实验步骤B中弹簧测力计的示数为2.6N,又由第
(1)问可知,铜块的重力为2.7N,故此时铜块所受浮力F浮=G-F=2.7N-2.6N=0.1N;(3)由实验步骤A、B、C、D可知,液体密度相同,在液体中所处深度相同,但铜块排开液体的体积不同,铜块所受的浮力也不同,故可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关;由实验步骤A、E、F可知,铜块排开液体的体积相同,在液体中所处深度相同,液体密度不同,铜块所受的浮力也不同,故可以说明浮力大小跟液体的密度有关;(4)由A、D或A、E两实验步骤可知,铜块完全浸没在水中所受的浮力为F浮′=G-F′=2.7N-2.4N=0.3N;铜块的体积即铜块排开水的体积V铜=V排=
=
=3×10-5m3;由A、F两实验步骤可知,铜块完全浸没在某液体中所受的浮力为F浮″=G-F″=2.7N-2.3N=0.4N,此时铜块排开液体的体积即铜块的体积,则该液体的密度为ρ液=
=
≈1.3×103kg/m3=1.3g/cm3;由第
(2)问可知,此时铜块所受浮力F浮=0.1N;根据浮力产生的原因,即物体所受浮力是由液体对物体上下表面的压力差产生的,故此时铜块下表面受到水的压力F=F浮=0.1N;由于铜块的底面积S=5cm2=5×10-4m2,故铜块下表面受到水的压强为p=
=
=200Pa.根据前面的分析及实验步骤B、C、D可知,铜块下表面所处的深度增加,由p=ρgh得受到水的压强增大;(5)保持铜块下表面所处的位置不变,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,铜块排开液体的体积增大;由F浮=ρ液gV排可知,铜块所受的浮力也增大;由F浮=G-F可知,弹簧测力计的示数逐渐减小,也就是弹簧测力计缩短了一定的长度;由于实验步骤B中弹簧测力计的示数为2.6N,铜块完全浸没在水中弹簧测力计的示数为2.4N,减小了ΔF=2.6N-2.4N=0.2N;已知在一定范围内,弹簧受到的拉力每减少0.1N,弹簧的长度就缩短0.1cm,则弹簧测力计缩短的长度为0.2cm=2×10-3m.在实验步骤B中,铜块排开水的体积为V排=
=
=1×10-5m3,则铜块在水中的深度为h=
=
=2×10-2m,h铜=
=
=0.06m=6cm;若不计弹簧测力计缩短的长度,刚好浸没铜块还需注水的高度为h′=h铜-h=6×10-2m-2×10-2m=4×10-2m.但事实上,水升高的高度包括弹簧测力计缩短的长度和浸没铜块还需水的高度;因此水升高的高度为Δh=4×10-2m+2×10-3m=4.2×10-2m,故烧杯底部受到水的压强增加了Δp水=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×4.2×10-2m=420Pa.
3.(每空1分,共9分)
(1)大 甲、丙、丁(或丙、丁) 无关
(2)6 2 (3)①0.6a 0.6aρ0g ④
ρ0 刻度尺测量有误差(或木块吸水等)
【解析】
(1)由题图1实验甲、乙、丙可知:
液体的密度相同,物体排开的液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,则物体受到的浮力越大.研究物体所受浮力与浸没在液体中的深度的关系时,要控制排开液体的体积相同,而改变浸没在液体中的深度,故应选实验序号甲、丙、丁三图(或丙、丁两图),由于弹簧测力计的示数不变,则物体受到的浮力也不变,即物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)由题图1甲中弹簧测力计的示数可知,A物体的重力为6N;由题图1丙或图丁可知:
A物体浸没在液体中弹簧测力计的示数为4N,故所受的浮力是F浮=G-F=6N-4N=2N;(3)由于正方体木块的边长为a,待其静止后有
高度露出液面,则木块浸入液体中的深度是(1-
)a=0.6a;木块底部所受液体的压强是p液=ρ液gh=ρ0g×0.6a=0.6aρ0g;此时木块漂浮,则G木=F浮=ρ液gV排=ρ0g×
a3=0.6a3ρ0g.由图2乙可知:
F浮=G木+GB①,则有ρ0g(a-h1)a2=0.6a3ρ0g+GB,解得:
GB=0.4a3ρ0g-h1a2ρ0g;故物体B的质量mB=
=
=(0.4a-h1)a2ρ0;由图2丙可知:
F浮′=G木+GB②,由①②得:
F浮′=F浮,即ρ0g(a-h2)a2+ρ0gVB=ρ0g(a-h1)a2,解得:
VB=(h2-h1)a2;故物体B的密度ρB=
=
=
ρ0.小薇同学操作的一些不足为:
刻度尺测量有误差、木块吸水等.
4.(每空1分,共8分)
(1)调零 拉环
(2)2.5 无关 1 (3)增大 (4)密度 0.025
【解析】
(1)因为本实验中弹簧测力计是在竖直方向上使用,所以使用前先在竖直方向上对弹簧测力计进行调零;使用弹簧测力计时,手应拿住弹簧测力计的拉环;
(2)由图甲①可知,弹簧测力计的示数为2.5N;因为②③④次实验中弹簧测力计的示数均为1.5N,计算可得三次实验中物体受到的浮力均为F浮=2.5N-1.5N=1N,所以浸没在纯水中的物体所受浮力大小与深度无关;物体浸没后容器对水平桌面的压力F=G容器+G液+G物-F拉,而G物-F拉=F浮,所以F=G容器+G液+F浮,而放入物体前容器对桌面的压力为F′=G容器+G液,所以物体浸没后与放入前相比,容器对桌面压力的增加量为ΔF=F-F′=F浮=1N;(3)将鸡蛋向下压后它会上浮,且上浮时鸡蛋受到的浮力一定会大于重力,表明向下压后F浮>G,所以浸没在盐水中的鸡蛋所受浮力会随深度的增加而增大;(4)因为盐水静置一段时间后,越深的地方密度会越大,即盐水的密度会随深度的变化而变化,从而导致浸没的物体在不同深度处所受浮力不同;由图丙可知,从②到④过程电子秤所受压力变化量为ΔF=(1.1097kg-1.1072kg)×10N/kg=0.025N,由
(2)中分析可知,容器对电子秤压力的变化量为物体所受浮力的变化量,所以物体所受浮力变化量也为0.025N,而绳子拉力为F=G物-F浮,所以绳子拉力变化量与浮力变化量相等,即为0.025N.
5.(每空1分,共9分)
(1)2 0.5
(2)大 1、4(2、5或3、6)(3)0.5 阿基米德 (4)A (5)小 0.7
【解析】
(1)由表格数据可知,物体重力为2N.在第一次实验中,F浮=G-F示=2N-1.5N=0.5N;
(2)分析实验1、2、3可知,随着V排的增大,F浮逐渐变大,可知当液体的种类相同时,V排越大,F浮越大.分析实验1、4(2、5或3、6)可知当V排相同时,随着ρ液的增大,F浮变大,可知,当V排相同时,ρ液越大,F浮越大;(3)由阿基米德原理可得G排=F浮=0.5N;(4)选用不同液体进行多次实验,是为了寻找普遍规律;(5)由F浮=G-F示可知,ρ液越大,F浮越大,则F示会越小.由图甲可知,G=1.5N,当物体浸没于水中且F示′=0.5N时,V物=
=
=1×10-4m3,当物体浸没在酒精中时,F浮′=ρ酒精gV物=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N,则F示″=G-F浮′=1.5N-0.8N=0.7N,故应在0.7N处对应标上0.8g/cm3的字样.
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- 中考 物理 复习 浮力 第二 相关 实验 测试
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