初中物理压强和浮力实验题

一般情况下，人在水中会下沉，在死海中却能漂浮在水面上。为此，小李同学猜想：浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想，他设计了如图所示的实验进行探究：

（1）铝块在水中受到的浮力 $F_{浮}=$　　 $N$。

（2）比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小，小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论，你认为这个结论是　　（选填“正确“或“错误” $)$的，原因是　　。

（3）小赵同学认为用以下方法检验更为简便：将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中，看到鸡蛋在水中下沉，在浓盐水中悬浮如图丁所示。分析鸡蛋受力可知，在水中下沉是因为它受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力；在浓盐水中悬浮时，根据　　的知识可得，鸡蛋受到的浮力　　（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$重力，从而可以得出结论：浮力的大小与液体的密度　　（选填“有关”或“无关” $)$。

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？

小王同学到宜宾翠屏山玩耍时，在去哪吒洞的路上捡到一个形状奇特且不溶于水的物体，他想知道这个不明物体是由什么材料构成，于是在实验室进行了如下操作：

参考密度表
物质	密度 $(\mathit{kg}/m^3)$
大理石	$(2.6-2.8)\times {10}^3$
石膏	$(1.6-1.9)\times {10}^3$
硬塑料	$(1.2-1.6)\times {10}^3$
铝合金	$4.0\times {10}^3$

（1）已知空玻璃杯的质量为 $53.8g$

（2）将该物体放入装有适量水的透明玻璃杯中，发现物体下沉至杯底，如图（甲 $)$，说明该物体的密度　　水的密度，物体对杯底的压力　　其重力（以上两空均选填“大于”、“等于”或“小于” $)$；

（3）往杯中逐渐加入食盐并搅拌，直至观察到物体悬浮如图（乙 $)$；

（4）取出物体，用调好的天平测玻璃杯和盐水的总质量，如图（丙 $)$总质量为　　 $g$；

（5）将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒，如图（丁 $)$体积为　　 $\mathit{mL}$；

（6）通过以上实验，可以得到物体的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$，这个物体是由　　构成的。

在“研究影响液体内部压强”的实验中：

（1）压强计是通过观察 $U$形管的两端液面的　　来显示橡皮膜所受压强大小。

（2）比较图甲和图乙，可以初步得出结论：在同种液体中，液体内部压强随液体　　的增加而增大。

（3）如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关，应选择　　进行比较。

（4）已知乙图中 $U$形管左侧液柱高为 $4\mathit{cm}$，右侧液柱高为 $10\mathit{cm}$，则 $U$形管底部受到的液体的压强为　　 $\mathit{Pa}({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

小陈同学在老师的指导下完成了以下实验：

①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示；

②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮；

③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉；

④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数 $F$与玻璃瓶下表面浸入水中深度 $h$的关系图象如图丙所示。

（1）装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是　　 $N$。

（2） $\mathit{BC}$段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度　　（选填“有关”、“无关）。

（3）在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为　　 $N$。

（4）小陈认真分析以上实验数据和现象后发现，物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关，其中上浮的条件是　　。

（5）若圆柱形容器的底面积为 $100c{m}^2$，在乙图中，当玻璃瓶浸没后，水又对容器底的压强增加了　　 $\mathit{Pa}$。

（6）细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有 $100\mathit{mL}$的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为 $3.1N$，根据以上数据他算出了铁块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

利用容积为 $10c{m}^3$的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。

（1）实验的原理是　　；

（2）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是　　，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔；

（3）如图所示，水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞　　时，记下弹簧测力计的示数为 $19N$；

（4）用刻度尺测出注射器　　长度为 $5\mathit{cm}$，这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积；

（5）则大气压的值为　　 $\mathit{Pa}$；

（6）提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议：　　。

小冬学习了“认识浮力”后，爱动脑筋的小冬提出了问题：浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢？经过思考，他在学校实验室找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材，设计并进行了如图探究实验。

（1）金属块在图 $C$中受到的浮力为　　 $N$。

（2）分析 $B$、 $C$两图知道：当金属块浸没入水中后，所受浮力的大小与它浸入水的深度　　（选填“有关”或“无关” $)$。因为此时金属块浸入水的　　没有发生变化。

（3）小冬　　（选填“能”或“不能” $)$利用图 $A$和 $D$探究浮力的大小与液体密度有关，理由是　　。

（4）综合上述实验得到的结论是：浸在液体中的物体受到浮力的大小与　　和　　有关。

（5）根据收集到的实验数据，小冬还计算出了金属块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$． $(g=10N/\mathit{kg})$。

某同学在做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”时，进行了如下操作：

$A$．如图甲，用测力计测出某物体所受的重力

$B$．如图乙，把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中，读出此时测力计的示数，同时，用小桶收集物体排开的水。

$C$．如图丙，测出小桶和物体排开的水所受的总重力。

$D$．如图丁，测出小桶所受的重力。

同时将测量的实验数据记录在下面的表格中

物体所受的重力 $/N$	物体在水中时 测力计读数 $/N$	浮力 $/N$	小桶和排开水所受的总重力 $/N$	小桶所受的重力 $/N$	排开水所受的重力 $/N$
2	1		2.2

（1）由于粗心缺少了一些数据，请根据上图将表格补充完整。

（2）为了较小实验误差，可以调整实验步骤顺序为　　（只填字母序号）

（3）分析实验，可得出实验结论　　。

某实验小组利用甲图所示的器材，来探究“浮力的大小与哪些因素有关”：

（1）选择器材，验证猜想：

探究一：只选择器材 $a$、 $c$、 $d$、 $e$，就可以探究“浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关”；

探究二：只选择器材　　（选填器材编号），就可以探究“浮力的大小是否与液体的密度有关”；

探究三：只选择器材 $a$、 $b$、 $d$、 $e$，就可以探究　　。

（2）在上述过程中采用的研究方法主要是　　。

$A$．比值法 $B$．等效法 $C$．控制变量法 $D$．估算法

（3）完成以上探究后，他们又按乙图所示的步骤进行了测量物质密度的实验。

①称量出 $a$金属块的重力 $G=F_1=4.8N$；将它浸没在水中时，弹簧测力计的示数 $F_2=$　　 $N$，则此时物体所受浮力为 $F_{浮}=$　　 $N$；

②将 $a$金属块浸没到煤油中，此时弹簧测力计的示数 $F_3=4.0N$，由此可知煤油的密度为 ${\rho }_{\mathit{煤油}}=$　　 $\mathit{kg}/m^3$。

如图所示，小李在实验室中做了如下实验：

①用弹簧测力计测出物体 $A$受到的重力；

②用弹簧测力计测出物体 $A$浸没在水中时受到的拉力；

③用天平称量出酒精和容器的总质量；

④物体 $A$仍然挂在弹簧测力计下，浸没在酒精中，但不触底，容器中的酒精也未溢出，通过增减砝码和移动游码，仍使天平保持平衡。根据以上实验步骤回答下列问题：

（1）物体浸没在水中所受的浮力 $F_1=$　　 $N$；浸设在酒精中所受的浮力 $F_2=$　　 $N$；

（2）当物体 $A$浸没在酒精中，天平仍保持平衡时，右盘中只有两个砝码，其质量分别为　　、　　 $g$，此时游码在标尺上指示的质量值是　　 $g$．（已知酒精的密度为 $0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

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” $)$。

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　　。

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。

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）

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。