初中物理压强和浮力实验题

小宁想测量一只玉石手镯的密度，进行了以下的实验操作：

（1）如图甲所示，小宁把天平放在水平桌面上，看到指针指在分度盘的中线处，于是直接使用天平进行测量。小宁操作的错误是： 　　。

（2）改正错误后，小宁用调节好的天平测量玉石手镯的质量，所用砝码的个数和游码的位置如图乙所示，则玉石手镯的质量为 　　 $g$ 。

（3）小宁测量玉石手镯的体积时遇到了难题，玉石手镯不能放进 $100\mathit{ml}$ 的量筒中，无法测量手镯的体积。请你从天平、烧杯（数量、大小不限）、量筒 $\left(100\mathit{mL}\right)$ 、小木块、水、细线中选用合适器材，找到一种测量手镯体积的方法，写出具体的操作步骤（可以结合画图用文字说明）。

（4）在学习完浮力的知识后，小宁又想到可以利用弹簧测力计、水、烧杯、细线测量玉石手镯的密度。

①用细线拴住手镯挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计测出手镯所受的重力 $G$ ；

②将手镯浸没在装有适量水的烧杯内，记录此时弹簧测力计的示数 $F$ ；

③请推导出手镯密度的表达式 ${\rho }_{\mathrm{石}}=$ 　　（用已知量、测量量表示，比如水的密度用 ${\rho }_{\mathrm{水}}$ 表示）。推导过程（测量量用字母表示，推导过程要有必要的文字说明）

发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸．

若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如表所示．
（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作的四个冲程的顺序是       （对甲、乙、丙、丁重新排序），      图所示的冲程中内燃机给汽车提供动力，此冲程中能量的转化是      ．
（2）汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，它等于活塞在最下方时气缸的容积．汽车排气量越大，功率越大．空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比．当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率是      ．（计算结果保留一位小数；可能用到的公式w=pt）
汽车发动机数据表：

①用酒精灯给烧瓶里的水加热，水沸腾后移去酒精灯，水立即停止沸腾.接着就将烧瓶倒立安放到如图所示的铁架台上，再用冷水浇，会观察到烧瓶内的水       这个现象说明     .

②如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示.由图像可知当t=1s时，物体处于  状态；t=3s时，物体受到的摩擦力为  N.

(8分)如图是小刚做“估测大气压的值”的实验示意图。

（1）请将下列实验步骤补充完整．

A．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽筒内的空气．然后，用橡皮帽封位注射器的小孔。

B．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒．当注射器中的活塞时，记下弹簧测力计的示数，即等于大气对活塞的压力F。

C．用刻度尺测出注射器的，记为L，读出注射器的容积V，则活塞的面积S=。

D．最后计算出此时大气压的数值p=（写出表达式）。

（2）B中测量大气对活塞的压力F应用的是        的原理。
（3）实验A过程中，小王发现注射器顶端装针头处，空气无法排尽。这将使得测量结果比当天气压        。小王联想到去医院打针的情景，采取了简单的办法将注射器内空气排尽。请问他的方法      。
（4）小吴一组实验多次后发现测量结果总比当天气压大的多，通过对比其他器材，经过思考后发现原因可能是      。

小明同学利用以下器材进行了浮力的探究实验：

（1）图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下，测出它的           大小；
（2）将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示，合金块所受浮力是           N；
（3）比较图B和图C可知，合金块在水中所受浮力与浸没的           无关；
（4）该同学做完实验总结出规律后，计算合金块的密度是          kg/m³。

如图所示，为测量某种液体的密度，小华用弹簧测力计、量筒、小石块和细线进行了如下操作：

a、将小石块浸没在待测液体中，记下弹簧测力计示数F₁和量筒中液面对应的刻度V₁；
b、读出量筒中待测液体的体积V₂；
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下，记下测力计示数F₂．
（1）使用弹簧测力计前，应检查指针是否指在        ．
（2）为了较准确地测量液体的密度，图中合理的操作顺序应为        （填对应字母代号）．
（3）小石块浸没在待测液体中时，排开液体的重为G=        ．
（4）待测液体的密度可表示为ρ_液=              ．
（5）小华还算出了小石块的密度，其表达式为ρ_石=                ．

小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。

（1）分析图中的A.B（或A.C……），说明浸在液体中的物体受到          （填方向）的浮力；金属块浸没在水中所受的浮力是            N。
（2）观察             四个图（填图的序号）可得出结论：金属块在同种液体中受到浮力的大小随物体排开液体体积的增大而               （选“增大”或“减小”）；
（3）分析A.D、E三个图，说明浸在液体中的物体受到的浮力大小与      有关。
（4）上述设计方案，采用的实验方法是           。
A.控制变量法  B.转换法  C.模型法   D.等效法
（5）小明还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关” 。他找来薄铁片、烧杯和水进行实验。实验步骤如下：
步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底。
步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力_____________第二次铁片受到的浮力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
②小明得出：物体受到的浮力与其形状有关。小明得出错误结论的原因是：他只关注了铁片形状的改变，忽视了________________对浮力大小的影响。
（6）根据图中的相关数据计算得出：①金属块的密度是：      kg/m³；②煤油的密度是：       kg/m³。

小明同学在探究影响浮力大小的因素时，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）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；根据a与e两图所标的实验数据，可知物体A浸没在盐水中所受的浮力为        N。
（2）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出：物体A的体积为        cm³，盐水的密度为        kg/m³，物体A的密度为        kg/m³。
（3）小明对abcd四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关．对此正确的解释是：        。

随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭。小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识事关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是        冲程，为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过        的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的      较大。

（2）如图乙是加油站加油机的图片。和大多数物质一样，汽油也有热胀冷缩的性质，随着气温的变化，汽油密度会发生变化，受此因素影响，在每吨汽油价格不变的情况下，每升汽油的价格应相应变化。当气温上升时，有关汽油密度和价格的变化下列说法正确的是（   ）

A．密度变大，价格下调

B．密度变大，价格上调

C．密度变小，价格下调

D．密度变小，价格上调

（3）太阳能汽车利用太阳能来驱动? 真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染。某太阳能汽车如图丙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板。若汽车上的太阳能电池板的有效面积为5m²，它正对太阳时电池能够产生200V的电压，并对车上的电动机提供10.5A的电流，太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×10³W/m²，则电池的输出功率为          W,将太阳能转化为电能的效率为        。

中学物理课外实验小组，为了探究物体浸在水中不同深度所受浮力的变化情况，进行了如下的实验：将一挂在弹簧测力计下的圆柱型金属体（高度为10cm）缓慢浸入水中（水足够深），如图所示，从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数F。实验数据如下表：

实验次序	1	2	3	4	5	6	7	8
h/cm	0	2	4	6	8	10	12	14
F/N	4.75	4.25	3.75	3.25	2.75	2.25	2.25
F浮/N	0	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50		2.50

 
（1）请将实验记录表填写完整；
（2）依据表中数据，在图所示的坐标系中画出浮力F_浮与深度h关系的图像；

（3）通过对图像的分析，你得到的结论是：                                    。

小明帮爷爷浇菜园．他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关．于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究．
（1）分析图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力________．
（2）实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如图戊所示．（ρ_水＝1.0×10³kg／m³，g取10N／kg）分析图像可知：
①曲线________（填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况．
②该金属圆柱体所受的重力为________N．
（3）爷爷鼓励小明对“浸在液体中的物体所受浮力大小是否与液体的密度有关”这一问题进行探究．请你帮小明选择合适的器材，并写出实验步骤．
器材：
步骤：

某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是________．
（2）如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为29.9N．

（3）如图所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为________cm，计算出活塞的横截面积；

（4）计算得到大气压强的数值为________Pa．
（5）同学们发现实验误差较大，请分析，该实验过程导致误差的因素有（请写出两条）：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________．

“帕斯卡裂桶实验”的演示，激发了学生“探究影响液体压强大小因素”的兴趣．他们设计了如图所示的实验探究方案，图（a）、（b）、（d）中金属盒在液体中的深度相同．实验测得几种情况下压强计的U形管两侧液面高度差的大小关系是h₄＞h₁＝h₂＞h₃．
（1）实验中液体压强的大小变化是通过比较________________的变化来判断的，这种方法通常称为转换法．
（2）由图（a）和图________两次实验数据比较可以得出：液体的压强随深度的增加而增大．
（3）由图（a）和图（d）两次实验数据比较可以得出：________________________．

为了探究液体内部压强与哪些因素有关，部分同学提出如下猜想：
猜想1：液体内部的压强可能与液体的深度有关
猜想2：同一深度，方向不同，液体的压强可能不同
猜想3：液体内部的压强，可能与液体的密度有关
为了验证上述猜想1和猜想2，他们用压强计研究水内部的压强，得到的数据如下表：

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
深度（cm）	5	5	5	10	10	10	15	15	15
橡皮膜方向	上	下	侧	上	下	侧	上	下	侧
压强计液面高度差（cm）	4.3	4.3	4.3	9.2	9.2	9.2	13.8	13.8	13.8

（1）请你分析实验数据并回答：为了验证猜想1，应选序号为________的实验数据；猜想2的结论是________________________________________．
（2）为了验证猜想3是否正确，在以上实验的基础上，请写出你设计的实验探究方案．

在探究“影响液体内部压强大小的因素“实验中：
（1）如图甲用手按压强计的橡皮膜，U形管内水面出现高度差；将橡皮膜放入酒精中，U形管内水面也出现高度差，这说明________．这种研究问题的方法是________法．
（2）若在使用压强计前发现U形管中有高度差，通过________方法可以进行调节：①从U形管内向外倒出适量水；②拆除软管重新安装；③向U形管内加适量水．（选填序号）
（3）比较乙、丙实验可知，液体内部压强与液体的________有关；比较丙、丁实验可知，液体内部压强与液体的________有关．