初中物理压强和浮力实验题

运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后，先关闭阀门 $B$和阀门 $D$，再打开阀门　　，当闸室中水位与上游水位　　时，打开阀门 $C$，船驶入上游。

（2）如图2， $A$、 $B$两物体叠放在水平地面上静止。请画出物体 $A$的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=4:1$．放在水平地面上的物体甲的重力 $G_{甲}=125N$，底面积 $S_{甲}=1\times {10}^{-2}{m}^2$．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强 $p_{甲}=1\times {10}^4\mathit{Pa}$，则物体乙的重力 $G_{乙}=$　　。（请写出解题思路）

某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。

（1）物体浸没在水中时受到的浮力是　　 $N$，方向为　　；

（2）物体浸没在酒精中时排开酒精的重力是　　 $N$；

（3）比较　　两幅图可知，浸没在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关；

（4）由 $\mathit{ABCD}$四个步骤可知，浮力的大小有时与深度有关，有时又与深度无关，对此正确的解释是浮力的大小与　　有关。

港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成，工程完成后，从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。（海水密度 $\rho =1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）海底隧道长 $5.7\mathit{km}$，设计时速为 $100\mathit{km}/h$，求汽车通过隧道所用的时间（汽车长度忽略不计）。

（2）海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道，实际安装水深 $45m$，求在海底作业的工人承受的海水压强。

（3）海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成，每节沉管长 $180m$，宽 $38m$，高 $11.4m$，约 $8\times {10}^{4}t$（按 $8\times {10}^{4}t$计算），如图所示，求每节沉管受到的重力。

（4）将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难，请利用学过的浮力知识，给海水中运输沉管提出一个建议。

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。

已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，某兴趣小组用一薄壁量杯（杯壁体积忽略不计）制作了一个测量液体密度的简易装置，操作如下：

（1）在量杯内装入适量细沙后放入水中，量杯在水中竖直静止时，如图甲所示。此时量杯浸入水中的体积为　       　 $\mathit{mL}$；

（2）将该装置放入某液体中，静止时如图乙所示，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$；某同学将一小石子放入量杯，静止时如图丙所示，则小石子质量是　      　 $g$。

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 ${\rho }_a$　      　 ${\rho }_c$。

小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力称”，其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂秤盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。

请你回答下列问题（不计细线、秤盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）

（1）为了制作量程为1kg的浮力称，向秤盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的　　（选填“上”或“下“）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。

（2）取下砝码，当浮筒受到　　力和　　力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。

（3）若将质量为m（m＜1kg）的待测物体放在秤盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ水，则待测物体质量的表达式m＝　　。

（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是　　（选填“零刻度线上升”或“最大刻度线下降“），请你分析带来这一变化的原因是：　　。

如图所示，结合图中的实验情景，按要求回答下列问题：

（1）图甲：空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，这表明：易拉罐所受浮力的大小与　         　有关。

（2）图乙：滚摆在上、下运动的过程中，其　       　能与　       　能相互转化。

（3）图丙：向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，很快会把整杯清水染成蓝色，这一现象表明　        　。

（4）图丁：用此实验装置可研究电阻与导体　      　的关系。

现有两个品种相同的实心西瓜，形状不同，在没有直接测量质量和重力工具的情况下，要判断哪个更重，在以下三种方案中

方案一：将西瓜分别装入相同的网，分别挂在已调节好的等臂杠杆的两端，观察杠杆的倾斜情况；

方案二：将西瓜分别装入相同的网，分别系在一条跨过定滑轮的绳子两端，向上提滑轮，观察哪个先离开地面；

方案三：把两个西瓜放在质地均匀的同一块海绵上，观察海绵形变的大小。

你认为方案　        　不可行，原因是　         　。

如图所示，某小组在“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中：

（1）实验中是通过比较海绵的　       　来比较压力作用效果的大小。这种实验方法叫做　      　法。

（2）通过比较图甲和图乙两次实验，探究压力的作用效果与　      　的关系；通过比较图　    　和图　    　两次实验，探究压力的作用效果与受力面积的关系，这种实验方法是　       　法。

（3）实验结束后，同学们做了进一步的交流讨论，分析静止在水平桌面上的固体，它对桌面的压力和它受到的重力大小相等，这是因为它对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对　    　力；它受到的重力与桌面对它的支持力是一对　     　力。

小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体

的重力的关系。

（1）部分实验操作步骤如图所示，遗漏的主要步骤是　　，若将遗漏的步骤标注为 $D$，最合理的实验步骤顺序是　　（用实验步骤对应的字母表示）。

（2）小明进行实验并把数据记录在下表中。从表中数据可知石块受到的浮力是

　　 $N$，排开液体的重力是　　 $N$．小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验，同组的小丽认为实验还没有结束，理由是　　，接下来的实验操作应该是　　。

实验步骤	$A$	$B$	$C$	$D$
弹簧测力计示数 $/N$	1.6	1.8	0.5	0.3

（3）实验结束后，小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关，可取　　相同的铁块和铝块，使其浸没在同种液体中，比较浮力的大小。

如图是生活中常用的小茶杯，请你在下列器材中选择合理的器材，利用浮力等相关知识设计一个测量小茶杯密度的实验。

备选器材：若干个量筒、溢水杯和烧杯，记号笔、足量水（小茶杯可以放入溢水杯、烧杯，但放不进量筒）

要求：

（1）简述实验步骤（如需将小茶杯放入水中，请明确表述小茶杯放入水中的具体操作）：用符号表示有关的物理量。

（2）利用测出的物理量写出小茶杯密度的表达式。（水的密度用 ${\rho }_{水}$表示）

探究浮力的大小

数据 结论	如图，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。 ①图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力　　（填“大”或“小” $)$，说明浮力的大小与　　有关 ②图丁中金属块受到的浮力大小等于　　 $N$ ③比较图　　可知，浮力的大小与液体的密度有关。
数据 结论	如图，用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验： ④木块受到的浮力 $F_{浮}=$　　 $N$。 ⑤木块排开的水所受的重力 $G_{\mathit{排水}}=$　　 $N$。 ⑥比较数据可知：浮在水上的木块受到的浮力大小　　（填“大于”、“等于”或“小于” $)$它排开的水所受的重力。

在学习浮力的相关知识时，小军对影响浮力大小的因素产生了浓厚的兴趣。

（1）小军记起自己在游泳池里从浅水区走向深水区时，会感觉到身体越来越轻。由此他想：浮力的大小与物体浸入水中的体积有什么关系呢？

于是，他按图甲所示的方法，将物体浸入水中，并不断改变物体浸入水中的体积。观察弹簧测力计示数的变化。记录的实验数据如表一所示。

表一

物体浸入水中的体积	$\frac{1}{5}V$	$\frac{2}{5}V$	$\frac{3}{5}V$	$\frac{4}{5}V$	$V$
弹簧测力计的示数 $/N$	3.4	2.9	2.3	1.8	1.2

分析表一中的实验数据，小军得出的结论是：物体浸入水中的体积越大，受到的浮力　　（选填“越小”、“越大”或“不变” $)$。

（2）小军又联想到“死海不死”的传说 $---$人在死海中即使不会游泳也沉不下去。就想：浮力的大小一定还与液体的密度有关！

为了证实自己的想法，小军先把鸡蛋放入清水中，发现鸡蛋沉入水底；然后缓缓向水中加盐并不断地搅拌，随着盐水越来越浓，发现鸡蛋竟然能浮在液面上！

这个简易实验说明，小军关于浮力的大小与液体的密度有关的猜想是　　 $($ “正确”、“错误”或“不确定” $)$的。

（3）小军结合密度和重力的知识，对前面两个实验的结论进行了深入思考后，认为浮力的大小应该与物体排开的液体所受重力的大小有更直接的关系。

为了找到浮力的大小与物体排开的液体所受重力的大小之间的关系，他又利用水和石块进行了图乙所示的实验。相关实验数据的记录如表二所示。

表二

石块重 $G_{石}/N$	空杯重 $G_{杯}/N$	石块浸没在水中时弹簧测力计的示数 $F/N$	杯和水的总重 $G_{总}/N$	石块浸没在水中时受到的浮力 $F_{\mathit{杯浮}}/N$	石块排开水所受的重力 $G_{重}/N$
2.0	1.0	1.4	1.6

请你帮小军完成表二

（4）分析表二的实验数据得出的结论是：石块受到的浮力的大小与它排开水所受重力的大小　　。

（5）为了更全面地总结出浮力的大小跟物体排开液体所受重力的大小之间的关系，接下来小军还要　　。

安安和康康在实验室里发现了一个可爱的卡通小玩偶，如图甲所示．他们选择不同的方法测量它的密度．

（1）康康用天平（砝码）、量筒、细线和水测量小玩偶的密度．

①当天平右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平在水平位置平衡，则小玩偶的质量为　　 $g$；

②在量筒中装有适量的水，小玩偶放入量筒前后水面变化的情况如图丙所示，则小玩偶的体积为　　 $c{m}^3$；

③小玩偶的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$．

（2）安安利用弹簧则力计、烧杯，细线和水，用另一种方法量小玩偶的密度，如图丁所示，她进行了如下操作

$:$

①在弹簧测力计下悬挂小玩偶，弹簧测力计静止时示数为 $F_G$．

②将小玩偶浸没水中，静止时读出弹簧测力计示数为 $F_1$，她用 $F_G$、 $F_1$和 ${\rho }_{水}$，计算出小玩偶的密度，如若小玩偶未完全浸入水中，那么安安所测得的小玩偶密度将会偏　　（选填“大”或“小” $)$．