初中物理压强和浮力实验题

现有一根两端开口的直玻璃管，将其下端蒙上橡皮膜。描述橡皮膜外表面在以下不同情境中的形状变化。

（1）向管内缓缓注水，观察到橡皮膜向外凸。随着加入的水量增多，橡皮膜向外凸的程度会　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$

（2）将注入水后的玻璃管放入装有水的水槽中，慢慢向下移动至如图所示的位置，橡皮膜向外凸的程度会　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（3）当玻璃管移动到管内液面和水槽液面恰好相平时，橡皮膜的形状是　　（选填“凸面”“凹面”或“平面” $)$，试说明理由。　　

在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中，某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度 $\rho$、高度 $h$、圆柱体底面积 $S$是有关的，但有怎样的关系看法不同，于是，在老师的帮助下，小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成、高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验，测出实心圆柱体竖直放置时（如图所示）对水平桌面上海绵的压下深度，实验记录见下表。

序号	物体	底面积 $S/c{m}^2$	高度 $h/\mathit{cm}$	海绵被压下深度 $/\mathit{cm}$
1	合金甲圆柱体 $A$	10	5	0.5
2	合金甲圆柱体 $B$	10	10	1
3	合金甲圆柱体 $C$	20	10	1
4	合金乙圆柱体 $A$	10	5	1.5
5	合金乙圆柱体 $B$	10	10	3
6	合金乙圆柱体 $C$	20	10	3

（1）该小组同学是通过　　来判断压强大小的。

（2）分析实验1、2或4、5可以得出：当圆柱体的材料密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的　　有关。

（3）分析　　可以得出，当圆柱体的密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关。

（4）此探究过程用到的科学探究方法有　　、　　。

（5）实验结束之后，同学们在老师的指导下，以某一合金甲圆柱体为研究对象，推导它对海绵的压强大小的表达式（已知合金的密度为 $\rho$，圆柱体合金的高度为 $h$，底面积为 $S)$。表达式为　　。

（6）上面推导出的表达式　　（选填“能”或“不能” $)$应用于各类固体的压强的计算。

小明学习了浮力知识后，利用家中的物品做了几个小实验。

（1）小明把小萝卜放入水中，小萝卜漂浮在水面上，此时它受到的浮力为 $F_{浮}$，重力是 $G_{萝}$，那么 $F_{浮}$　       　 $G_{萝}$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$” $)$。

（2）小明把小萝卜从水里捞出擦干，再放入足够多的白酒中，小萝卜沉底了，此时排开白酒的体积 $V$排与小萝卜的体积 $V_{萝}$的关系是 $V_{排}$　     　 $V_{萝}$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$”）。

（3）小明还想测量小萝卜的密度，于是找来一个圆柱形茶杯、刻度尺和记号笔。具体做法如下：

①如图甲所示，在茶杯中倒入适量的水，在水面处用记号笔做好标记，用刻度尺测量出水面到茶杯底的竖直距离为 $h_0$；

②如图乙所示，将小萝卜轻轻地放入水中静止后，用刻度尺测量出此时的水面到茶杯底的竖直距离为 $h_1$；

③将茶杯中的水全部倒出，取出小萝卜擦干，再向杯中慢慢地倒入白酒直至　     　为止；

④如图丙所示，将小萝卜轻轻地放入白酒中静止后，用刻度尺测量出此时的白酒液面到茶杯底的竖直距离为 $h_2$。

（4）水的密度用 ${\rho }_{水}$来表示，请你用 ${\rho }_{水}$、 $h_0$、 $h_1$、 $h_2$写出小萝卜的密度表达式 ${\rho }_{萝}=$　         　。

如图甲所示，用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以 $0.05m/s$的速度竖直向上匀速提起，图乙是钢丝绳的拉力 $F$随时间 $t$变化的图象，整个提起过程用时 $100s$，已知河水密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，混凝土的密度为 $2.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，钢铁的密度为 $7.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，不计河水的阻力，求：

（1） $0-60s$内混凝土构件在河水里上升的高度；

（2）开始提起 $(t=0)$时混凝土构件上表面受到水的压强（不计大气压）；

（3） $0-60s$内钢丝绳拉力所做的功；

（4）通过计算说明，此构件的组成是纯混凝土，还是混凝土中带有钢铁骨架？

探究液体内部压强的特点。

（1）用压强计和盛有水的容器进行实验，情形如图甲所示。比较 $A$、 $B$可知：在液体内部的同一深度，向　            　的压强都相等；比较 $A$、 $C$可知：液体内部压强的大小跟　           　有关。

（2）用如图乙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分，隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验，情形如图丙的 $D$、 $E$所示。由此可推断： $a$、 $b$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　    　 ${\rho }_b$， $a$、 $c$两种液体密度的大小关系是 ${\rho }_a$　      　 ${\rho }_c$。

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，　　。

小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体（如图甲所示），当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降，直到浸没在溢水杯内的水中，用小桶收集溢出的水。（g取10N/kg）

（1）圆柱体的质量为　      　kg。

（2）圆柱体浸没在水中时所受浮力为　      　N；圆柱体的密度是　       　kg/m³。

（3）比较　      　两图可知：浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关。

（4）比较c、d两图可知：当物体浸没在同种液体中，所受浮力不随　   　而改变。

（5）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力F随物体下降高度h变化的图象，那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为　         　N，这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟　            　有关。

小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。

（1）紧密蒙在探头下端的橡皮膜，形变程度越大，说明它所受的液体压强越　　；

（2）实验时的情形如图2所示，比较甲图和　　图，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随深度的增加而增大；

（3）比较图甲图和丙图，可以初步得出结论：液体内部压强与液体　　有关；

（4）小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究：

①向溢水杯中注水，直到溢水口水流出时停止加水，最后溢水杯中的水面恰好与溢水口　　；

②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没，如图丁所示，此时弹簧测力计的示数为　　 $N$，溢出的水全部流入小量筒中，排开水的体积为　　 $\mathit{mL}$，此时探头所受的浮力为　　 $N$；

③探头从丁图位置不断缓慢往下放（细线足够长，实验过程中橡皮膜没有破裂），排开水的质量　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$，弹簧测力计的示数会　　（选填字母）。

$A$．一直变大 $B$．先不变后变小 $C$．先变大后变小 $D$．先变小后变大

我们可以利用矿泉水瓶做小实验来说明一些物理知识

（1）双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，如果施加的力增大，瓶子变形程度就加大，这表明力的作用效果跟力的　　有关。

（2）不要在野外乱丢矿泉水瓶，瓶子装水形成　　（填“凹透镜”或者“凸透镜），对光线有　　（填“会聚”或者“发散” $)$作用，容易造成火灾。

（3）往空矿泉水瓶内注入少量的热水，盖紧瓶盖，待水冷却后发现瓶子向内凹陷，这说明了　　的存在。

小敏同学参加研学旅行时，在湖边捡到一块漂亮的小石块，她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度，她的测量方案如下：

①用细绳将一直杆悬挂，调节至水平位置平衡，记下细绳在直杆上的结点位置 $O$；

②将一重物悬于结点 $O$左侧的 $A$点，小石块悬于结点 $O$的右侧，调整小石块的位置，如图所示，当小石块悬于 $B$点时，直杆在水平位置平衡；

③用刻度尺测量 $\mathit{OA}$的长度为 $L_1$， $\mathit{OB}$的长度为 $L_2$；

④保持重物的悬点位置 $A$不变，将结点 $O$右侧的小石块浸没在盛水的杯中（且未与杯底、杯壁接触），调整小石块的悬点位置，当小石块悬于 $C$点时，直杆在水平位置平衡；

⑤用刻度尺测量 $\mathit{OC}$的长度为 $L_3$。

请根据她的测量方案回答以下问题

（1）实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中，第一次调节水平平衡是　　，第二次调节水平平衡是　　；（选填“ $a$”或“ $b$” $)$

$a$．消除直杆自重的影响 $b$．便于测量力臂

（2）实验中长度　　（选填“ $L_1$”、“ $L_2$”或“ $L_3$” $)$的测量是多余的；

（3） $C$点应该在 $B$点的　　（选填“左”或“右” $)$侧；

（4）小石块密度的表达式为 $\rho =$　　（选用字母 ${\rho }_{水}$、 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）。

物理兴趣小组在探究浮力的大小与哪些因素有关时（如图甲），他们先用弹簧测力计称出长方体铁块的重力，再把铁块置于水面上方某一位置，将铁块缓慢下移，并逐渐浸入水中至不同深度处，他们根据记录的实验数据绘制出弹簧测力计示数 $F$与铁块下降高度 $h$关系的图象（如图乙）。

（1）铁块浸没水中之前，弹簧测力计的示数变化说明了浮力的大小与　　有关；

（2）铁块浸没在水中受到水的浮力为　　 $N$；此时他们保持铁块浸没在水中不动，向水里加入适量的食盐并搅拌，发现弹簧测力计的示数　　（选填“变大”或“变小” $)$，说明浮力的大小与液体密度有关。

探究影响浮力大小的因素时，小红做了如图所示的实验，请你根据她的实验探究回答下列问题：

①比较图 $B$和 $C$可知，物体受到的浮力大小与排开液体的　体积　有关；

②比较图 $C$和 $E$可知，物体受到的浮力大小与液体的　　有关；

③比较图 $C$和　　可知，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；

④图 $E$中物体受到浮力大小为　　 $N$；

⑤比较图 $C$和 $E$可知，水对杯底部的压强　　酒精对杯底部的压强（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

在探究“影响压力作用效果的因素”实验中，某小组同学利用小桌、砝码、海绵等物品在水平桌面上进行探究。

（1）实验中用　 反映压力的作用效果，采用了转换法。

（2）比较甲、乙两图的实验可以得出　　；比较丙图和　　图，可以得出压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。

（3）本实验还采用了　　的研究方法。

网上购物带动了快递业的发展，包裹的分捡常需借助传送带。

（1）传送带的表面往往比较粗糙，其目的是　　。

（2）包裹与传送带一起做水平匀速直线运动时，包裹共受到　　个力的作用。

（3）已知长方体包裹长50厘米，宽30厘米，高10厘米，质量为15千克。如果包裹平放在水平传送带上（如图），则对传送带的压强为多少帕？ $(g$取10牛 $/$千克）

2020年11月10日，"奋斗者"号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了 的中国载人深潜新纪录，标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣，实验如图所示。

（1）图甲是 形管压强计，金属盒上的橡皮膜应该选用 　　（选填"薄"或"厚" 一些的较好，从结构来看，压强计 　　（选填"是"或"不是" 连通器。

（2）比较乙、丙两次实验可知：同种液体内部压强随深度的增加而 　　；比较乙、丁两次实验可初步判断：液体内部压强与液体密度 　　（选填"有关"或"无关" 。

（3）根据液体内部压强的规律可知，"奋斗者"号深潜到 时每平方米的舱体受到的海水压力为 　　 （取 ，相当于质量为 　　 的物体受到的重力。

（4）若图丁的实验中 形管左右两侧水面的高度差为 ，则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 　　 ；在图乙的实验中，保持金属盒位置不变，在容器中加入适量清水与其均匀混合后（液体不溢出），橡皮膜受到的液体压强将 　　（选填"变大""变小"或"无法判断" 。