初中物理压强和浮力实验题

如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于　     　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　     　调节，这样做的目的是　       　，并消除杠杆自重对实验的影响。

（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 $A$中，此时小桶 $A$中水的体积　       　石块的体积。

（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 $B$中，将装有水和石块的 $A$、 $B$两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶 $A$、 $B$的悬挂点距支点 $O$分别为 $13\mathit{cm}$和 $5\mathit{cm}$，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为　      　 $\mathit{kg}/m^3$；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值　       　。

某小组同学利用水和酒精探究浮力大小与哪些因素有关，实验装置如图，通过多次实验，得出如下表所示实验数据： $\left({\rho }_{\mathit{酒精}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

实验序号	液体种类	物体重 力 $G/N$	测力计示数 $F/N$	物体所受浮力 $F_{浮}/N$	排开液体 体积 $V/c{m}^3$
①	水	4	3		100
②	水		2.5	1.5	150
③	水		2	2	200
④	酒精	4	3.2	0.8	100
⑤	酒精		2.8	1.2	150
⑥	酒精		2.4	1.6	200

（1）第一次实验物体所受到的浮力为　　 $N$。

（2）比较三次实验可得出结论：同种液体，物体排开液体体积越大，所受浮力越大。分析比较①、④（或②、⑤或③、⑥ $)$可初步得出：排开液体体积相同时，液体密度　　，物体受到的浮力越大。

（3）第一次实验中，物体排开液体的重力 $G=$　　 $N$．通过比较每次实验物体受到的浮力和排开液体的重力，还可以验证　　原理

（4）该实验选用不同液体进行了多次实验，其目的是　　（选填“寻找普遍遍规律”、“多次实验求平均值减小误差” $)$。

弹簧测力计下悬挂一个 $0.32\mathit{kg}$的重物，把重物完全浸没在水中时，弹簧测力计的示数如图所示， $(g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）弹簧测力计的示数为　       　 $N$。

（2）重物完全浸没在水中时受到的浮力为　       　 $N$。

（3）重物的密度为　       　 $\mathit{kg}/m^3$。

利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素，如图1至图3所示。

（1）图中压力的作用效果是通过海绵发生　　（选填“形变”或“运动状态改变” $)$来体现的，我们　　（选填“可以”或“不可以” $)$用沙子代替海绵来完成实验。

（2）通过比较图1和图2，说明受力面积一定时，压力　　（选填“越大”或“越小” $)$，压力的作用效果越明显，通过比较图　　（填序号）和图3，说明压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（3）实验中主要采用的研究方法是　　（选填“控制变量法”或“理想实验法” $)$。

小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”（乙和丙容器中装的是同种液体）。

（1）实验中，首先必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时，发现 $U$形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性　　（选填“好”或“差” $)$；调节好压强计后， $U$形管两边液面相平。

（2）小敏把探头分别浸入到图甲、乙图中的两种液体（分别是水或者酒精）中，发现图甲中 $U$形管两边液柱的高度差比图乙的小，由此可以得出结论液体内部的压强跟液体的密度有关，他的结论是　　的（选填“正确”或“错误” $)$；　　（如果他的结论正确，此空填写“甲”中溶液是水还是酒精；如果他的结论错误，请填写错误原因）。接着他改变图乙中探头的深度，其探究情况如图丙所示。

（3）比较图　　，得出探头浸入液体中的深度越深， $U$形管两边液柱的高度差就越大，表示液体在此处的压强就越大。

（4）小敏还发现在同种液体中，探头所处深度相同时，只改变探头的方向， $U$形管两边液柱的高度差不变，表明　　。

在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，同学们先提出了如下的猜想：

猜想 $A$：可能与物体浸没在液体中的深度有关。

猜想 $B$：可能与液体的密度有关。

猜想 $C$：可能与物体浸在液体中的体积有关。

为了验证上述猜想，同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线，做了如图所示的实验。

（1）通过实验 $a$和 $c$，可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是　　 $N$。

（2）通过分析比较所有实验，可以验证猜想　　是错误的，而其它猜想是正确的。（选填“ $A$”、“ $B$”或“ $C$” $)$

（3）该实验探究主要运用的科学探究方法是　　。

某同学按照如图所示的操作，探究影响浮力大小的因素。

（1）物体受到的重力为　　 $N$。

（2）物体全部浸没在水中时，受到的浮力是　　 $N$。

（3）由　　两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。

（4）由　　两图可得出结论：物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。

（5）由 $D$、 $E$两图可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的　　有关。

某物理兴趣小组在"探究浮力的大小与哪些因素有关"时，做了如图甲所示实验，图中底面积为50cm ²的圆柱形容器放在水平桌面上，容器内盛有适量的水，底面积为25cm ²的实心圆柱形物体A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下端。图乙为物体A缓慢下移过程中，弹簧测力计示数F与物体A下表面浸入深度h的关系图象。（实验过程中容器内水足够深且不会溢出，物体A不会接触到容器底部，ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g＝10N/kg）

（1）图甲中弹簧测力计示数F为 　     　N；

（2）物体A位于h＝10cm时，向水里加入适量的食盐并搅拌，稳定后发现弹簧测力计的示数F变小，说明浮力的大小与液体的密度 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（3）利用图乙数据，可求出物体A的密度为 　     　kg/m ³；

（4）h从0增到10cm时，水对容器底部的压强增大了 　     　Pa。

小明同学在探究浮力的实验中：

（1）如图甲，把半径为 $3\mathit{cm}$、密度均匀的实心小球 $A$用细线挂在弹簧测力计上，测得其重力为　　 $N$，他用手竖直向上轻轻托起小球，弹簧测力计示数将变　　。

（2）他又将小球 $A$缓慢放入盛有适量水的烧杯中，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向　　，当小球顶部距水面 $7\mathit{cm}$时，弹簧测力计示数为 $1.9N$，如图乙，小球受到的浮力大小是　　 $N$。

（3）为进一步研究浮力产生的原因，小明自制了薄壁实验箱，左右分别是柱形箱 $B$和 $C$， $B$箱下部有一圆孔与 $C$箱相通，他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体 $M$放在圆孔上紧密接触，并向 $B$箱中加入适量的水使 $M$浸没且沉在箱底，如图丙。现往 $C$箱加水至与 $M$下表面相平时， $M$下表面橡皮膜　　（选填“受到”或“不受” $)$水的压力作用；继续向 $C$箱中加水至 $M$上下表面橡皮膜形变程度相同时，则 $M$上下表面受到水的压力　　（选填“相等”或“不相等” $)$；再向 $C$箱中加一定量的水， $M$上下表面形变程度如图丁，则下表面受到水的压力　　（选填“大于”“小于”或“等于” $)$上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。

（4）同组小斌同学根据第（2）小题中小球受到的浮力大小和第（3）小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球 $A$受到水对它向下的压力是　　 $N$．（圆面积公式 $S=\pi r^2$，取 $\pi =3)$

小聪学习了固体压强后，爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强，液体内部压强究竟有哪些特点，小聪进行了大胆猜想：

猜想1：液体内部可能有压强

猜想2：液体内部的压强大小可能与方向有关

猜想3：液体内部的压强大小可能与液体深度有关

猜想4：液体内部的压强大小可能与液体的密度有关

$\dots$

为了验证以上猜想是否正确，小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材，设计并完成了实验探究。请你完成下列问题：（1）实验前，要通过调试，使压强计 $U$形管两边的液面　　，小聪在调试时发现，用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时， $U$形管两边液面几乎没有变化。如图所示，说明该压强计　　（选填“漏气”或“不漏气” $)$。（2）为了验证猜想1，小聪把探头放入水中，再观察压强计 $U$形管两边液面是否有　　来判断探头处是否受到水的压强。

（3）在验证其余猜想的过程中，小聪收集到如下表中的数据，根据表中的数据：

序号	液体	深度 $ℎ\left(\mathit{mm}\right)$	压强计
			橡皮膜方向	液面高度差 $\left(\mathit{mm}\right)$
1	水	20.0	朝上	18.5
2			朝下	18.5
3			朝左	18.5
4			朝右	18.5
5		40.0	朝上	36.8
6		60.0	朝上	54.6
7	酒精	60.0	朝上	43.5

①比较序号1、2、3、4的数据，可得出的结论是　　。

②为了验证猜想3，小聪完成的实验操作应该是表中序号为　　的实验。

③比较序号6、7两组数据，可得出液体的压强与液体　　有关。

（4）小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和　　法。

某学习小组想测量一块形状不规则的小矿石的密度，他们手边只有以下器材：

天平一台，但没有砝码两个质量相近的烧杯量筒（其内径略小于矿石块的尺寸，无法将石块直接放入其中）

细线、滴管和足量的水（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$，该小组利用上述器材设计了如下实验方案，请你帮助他们完善方案。

实验方案（主要实验步骤） $:$

（1）将两个烧杯分别放入天平的两个托盘上，各注入适量的水（保证后面的操作中水均不会从烧杯溢出），使天平平衡。如果在后面的步骤中要将矿石块放到左盘上的烧杯内，则对左盘烧杯的注水量还应有何要求：　　。

（2）向量筒中加入适量的水，记下体积 $V_1$。

（3）手提细线吊住矿石块，将它浸没在左盘的烧杯中，且不与烧杯接触，用滴管将量筒中的水滴入　　盘的烧杯中，直到天平平衡。

（4）记下此时量筒中剩余水的体积 $V_2$．矿石块所受浮力 $F_{浮}=$　　。

（5）　　，再用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡。

（6）记下量筒中最后剩余水的体积 $V_3$。

（7）矿石块的密度 $\rho =$　　。

下表是小利同学利用如图所示的实验装置探究液体压强规律时所测得的部分数据。

实验 次数	深度 $h/\mathit{cm}$	橡皮膜在水 中的方向	$U$形管左右液面 高度差△ $h/\mathit{cm}$
1	3	朝上	2.6
2	6	朝上	5.4
3	9	朝上	8.2
4	9	朝下	8.0
5	9	朝左	8.2
6	9	朝右	8.2

（1）实验时通过观察　　来判断液体内部压强的大小；实验所得的数据有一组是错误的，其实验序号为　　。

（2）通过分析比较实验序号　　的数据得出结论：同种液体内部，深度越深，压强越大。请列举出一个与此相关的实例：　　。

小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下：

$A$．测出铁块所受重力 $G$；

$B$．测出空桶所受重力 $G_1$；

$C$．将溢水杯中装满水；

$D$．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数 $F$；

$E$．测出小桶和被排开水的总重 $G_2$；

$F$．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材

（1）以上步骤中，若得到　　（填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的。

（2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为 $F_1$，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为 $F_2$，其中定滑轮的作用是　　，此时木块所受浮力 $F_{浮}=$　　，木块的体积 $V_{木}=$　　（用字母表示）

如图所示，有一柱状的薄透明玻璃容器（在它的外面有表示高度的刻度纸）和一底面积是 $20c{m}^2$，高 $8\mathit{cm}$并刻有高度的圆柱体（密度大于水的密度，用细线系着）。某实验小组利用这两个器材探究：当物体浸入柱状容器的水中时，水对容器底增大的压强与水对物体的浮力之间有什么关系。

他们先往容器中加水至 $10.00\mathit{cm}$刻度处（图中己标出），再用细线吊圆柱体，让圆柱体浸入列水中的深度 $h$先后是： $2.00\mathit{cm}$， $4.00\mathit{cm}$， $6.00\mathit{cm}$、 $8.00\mathit{cm}$，读出容器底到水面对应增加深度△ $h$，利用阿基米德原理公式和液体压强公式分别计算出对应的浮力 $F_{浮}$和水对容器底增加的压强△ $p$，结果如下表：

$F_{浮}/N$	0.4	0.8	1.2	1.6
△ $p/\mathit{Pa}$	100	200	300	400

（1）分析表中数据可知，当圆柱体浸入柱状容器的水中时，水对容器底增大的压强与水对物体的浮力成　　，如果物体浸没后继续增大它在水中的深度， $F_{浮}$和△ $p$都　　（选填“增大”或“不变”或“减小” $)$；

（2）同学们又从另一个角度讨论了这种关系的成因：当物体浸入水中时，水对物体施加了竖直向上的浮力，由于　　物体对水也会施加大小相等的竖直向下的压力，使容器底部增大的压力大小为 $F_{浮}$（柱状容器底面积为 $S)$，那么△ $p=$　　（用所给物理量字母表示）；

（3）根据本次实验数据，计算出容器底面积 $S=$　　 $c{m}^2$，圆柱体浸没在水中时，水面所对的刻度是　　 $\mathit{cm}$。

小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图所示的四次实验，高兴地发现浮力的大小与深度有关，而且深度越深浮力越大，老师肯定了他的实验，又带他做了一次实验，小明同学便恍然大悟。你认为：

（1）他在探究过程中存在的问题是　　；

（2）老师的实验操作是：　　观察测力计的示数是否不同；

（3）结合五次实验，得到的正确结论是：液体密度一定时，　　。