初中物理阿基米德原理的应用实验题

小明同学从家里带了两块积木，到学校实验室测其密度。

（1）将天平放在水平台上，游码调到标尺左端零刻度线处，发现指针偏向分度盘中线的右侧，应向　 　（填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至横梁平衡。

（2）用天平测一块积木的质量，天平平衡时如图甲所示，积木质量为　   　g。

（3）量筒中装适量水如图乙所示，将积木压没在量筒的水中，液面与40mL刻度线相平，则积木体积为　   　cm³，积木密度为　        　kg/m³。

（4）如果考虑到积木吸水，用以上方法测得积木密度值偏　 　（填“大”或“小”）。

（5）小军同学用不同的方法测出了另一块积木的密度，请帮助他把实验步骤补充完整。

①用天平测出积木的质量为m；

②把一块石块系在积木下，用测力计吊着积木和石块，　                 　，静止时读出测力计的示数为F₁；

③把挂在测力计下的积木和石块浸没在水中（如图丙），静止时读出测力计的示数为F₂；

④积木密度表达式：ρ_积木＝　      　（水的密度已知，用ρ_水表示，不考虑积木吸水）。

在测量牛奶密度的实验中，小明和小华用天平和量筒做了如下实验：

（1）将天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的　     　处，发现指针偏向分度盘中线的左侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向　     　（填“左”或“右”）调。

（2）用天平测出空烧杯的质量为21g，在烧杯中倒入适量的牛奶，测出烧杯和牛奶的总质量如图甲所示，则烧杯中牛奶的质量为　     　g；将烧杯中的牛奶全部倒入量筒中，牛奶的体积如图乙所示。牛奶的密度为　       　kg/m³

（3）他们用这种方法测出的牛奶密度为　     　（填“偏大”或“偏小”）。

（4）实验结束后，他们想借助弹簧测力计测量蜡块的密度（ρ_蜡＜ρ_水）。经过一番交流与讨论，他们的实验步骤如图丙所示。

A．如图a，蜡块静止时，弹簧测力计的示数为F₁；

B．如图b，用细线将铁块系在蜡块下方，只将铁块浸没在水中静止时，弹簧测力计示数为F₂；

C．如图c，将铁块和蜡块均浸没在水中静止时，弹簧测力计的示数为F₃；

D．该蜡块密度的表达式为ρ_蜡＝　                。

（5）接着小华发现，当图c中铁块和蜡块都浸没在水中不同深度时，弹簧测力计的示数不变，由此可知，浸没在液体中的物体受到的浮力与　         　无关。把水换成盐水（ρ_水＜ρ_盐水）如图d，弹簧测力计的示数为F₄．因为浮力的大小与液体的　      　有关，所以F₄应　       　F₃（填“大于”、“小于”或“等于”）。

小明和小红想测量某种液体的密度。

（1）小明的测量过程：

①先将天平放在水平桌面上，并将游码移至标尺左端的　      　处，发现指针偏向分度盘中央刻度线右侧，他应该向　    　（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央刻度线。

②向烧杯中倒入适量液体，用天平测出烧杯和液体的总质量m₁＝　     　g（如图甲）；

③将烧杯中的部分液体倒入量筒中，用天平测出烧杯和剩余液体的质量m₂（如图乙）；

④倒入量筒中液体的体积V＝　    　mL（如图丙）。

由以上数据可以得到液体的密度ρ_液＝　      　kg/m³。

（2）小红用水、金属块（密度大于水和被测液体密度）、烧杯、弹簧测力计等也测得了该液体的密度，如图丁所示：

①用细线系住金属块，并挂在弹簧测力计下，测得其重力为G；

②用弹簧测力计拉住金属块使其浸没在水中，测得拉力为F₁；

③用弹簧测力计拉住金属块使其　    　在待测液体中，测得拉力为F₂。

由以上测得物理量得出液体密度的表达式ρ_液＝　        　（水的密度用ρ_水表示）。

为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数。物体未放入前溢水杯装满水，物体浸没后，用量筒测出了溢出水的体积，如图丁所示。

（1）该小组同学通过比较F ₁和F ₂的大小，得到了"浮力大小与物体浸没的深度有关"的结论是否正确 　    　（选填"正确"或"不正确"）。

（2）为了探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择 　 　两图。

（3）物体浸没在水中时，所受浮力大小为 　     　N，盐水的密度为 　      　kg/m ³（g＝10N/kg）

学校创新实验小组欲测量某矿石的密度，而该矿石形状不规则，无法放入量筒，故选用水、烧杯、天平（带砝码和镊子）、细线、铁架台等器材进行实验，主要过程如下：

（1）将天平放置在水平桌面上，把游码拨至标尺的 　    　处，并调节平衡螺母，使天平平衡。

（2）将装有适量水的烧杯放入天平的左盘，先估计烧杯和水的质量，然后用 　 　往天平的右盘 　    　（选填"从小到大"或"从大到小"）试加砝码，并移动游码，直至天平平衡，这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示，则烧杯和水的总质量

为 　    　g。

（3）如图乙所示，用细线系住矿石，悬挂在铁架台上，让矿石浸没在水中，细线和矿石都没有与烧杯接触，天平重新平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g，则矿石的体积为 　     　m ³．（ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³）

（4）如图丙所示，矿石下沉到烧杯底部，天平再次平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g，则矿石的密度为 　     　kg/m ³。

如图甲所示，实心物体被绳子拉着浸没在水中，此时它受到 　 　个力的作用；剪断绳子后该物体运动直至静止，请在图乙中画出浮力F _浮随时间t变化的大致图象。

在物理实验操作考核中，水平桌面上放置底面积为100cm ²的圆柱形容器（不计容器壁厚度），内有12cm的水（如图甲），某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中，拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，当圆柱体下表面距液面为10cm时，系圆柱体的细线恰好松开，圆柱体沉入容器底部（水未溢出）。如图丙所示（g取10N/kg）

求：

（1）圆柱体浸没在水中时所受到的浮力；

（2）圆柱体的体积；

（3）圆柱体沉入底部时，水对容器底部的压强。

考感市某采石场出产一种质地均匀，硬度高，抗风化的优质石料，小华同学将石料加工成边长为4cm的正方体，用天平测得该正方体石料的质量为179.2g（g＝10N/kg）

（1）这种石料的密度是 　  　kg/m ³

（2）如果将这个正方体小石块放入水深0.2m的水池中，小石块将 　 　（填"漂浮"、"悬浮"、"下沉"），小石块静止时受到水的浮力是 　 　N

（3）某地用这种石料做英雄纪念碑的碑体，碑体为高10m，横截面积为3m ²柱体，矗立在2m高的基座上，如图所示，求碑体对基座的压强。

为了测量某种液体的密度，“艾学习”同学设计了如下实验步骤：

A．用测力计测出小金属块在空气中的重力为G

B．将适量的待测液体倒入量筒中，读数为V₁

C．将测力计下面所挂小金属块完全浸没在量筒里的液体中，静止时测力计读数为F₁

D．记下金属块浸没在液体中时，量筒内液面处读数为V₂。

E．快速提起液体中的小金属块，读出此时测力计示数为F₂和量筒液面处读数为V₃。

问题：（1）为减少误差，合理的实验顺序编号为　　；

（2）用实验步骤中的测量值符号（和g）表示该液体的密度ρ＝　　。

某同学利用滑轮、完全相同但质量未知的若干个钩码、溢水杯、量筒等器材，测量一个物块的密度。他设计的实验步骤如下：

步骤一：用一根质量不计的细线一端系住物块，另一端绕过定滑轮挂住3个钩码，每个钩码的质量是20g，此时物块、钩码静止不动，并将注满水的溢水杯置于物块下方，如图甲所示；

步骤二：移去1个钩码后，物块下降浸入水中再次静止不动，此时物块有一半的体积露出水面；

步骤三：将溢出的水全部倒入量筒中，水的体积如图乙所示。

实验中不计一切摩擦，则

（1）溢出水的体积为　 　cm³；

（2）物块的质量为　　g；

（3）物块的密度为　 　g/cm³

（4）若在完成步骤二后，向溢水杯中加入足量的食盐，被食盐充分溶解后木块露出水面的体积将　　（选填”大于“”等于“或”小于“）物块体积的一半。

小明同学捡到一块金属块，他想通过测量金属块的密度判断这个金属块的材料是什么，小明可用的实验仪器有托盘天平和弹簧测力计。

①小明将天平放在水平实验台上后，接下来将游码的左侧跟标尺的　　对齐，再调节平衡螺母，使天平平衡。

②用调节好的天平测量金属块质量，正确操作后天平再次达到平衡，如图甲所示，此时读出该金属块的质量为　　，重力为　　

③在实验过程中，小明将金属块儿挂于弹簧测力计上，然后放在水中直至完全浸没，此时弹簧测力计读数如图乙所示为　　。

④小明通过查阅密度表得知如下几种金属的密度（见下表），通过科学的计算，可以求出金属的密度，则该金属块的材料是　　。

金属	铅	铜	钢铁	铝
密度

在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中，某同学提出了如下的猜想：①浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关；②浮力的大小可能跟物体排开液体的体积有关；③浮力的大小可能跟液体的密度有关。并做了下图所示的实验，请根据要求完成问题

（1）图C中物体所受的浮力为　　N；

（2）由图D和图　　可验证猜想③；

（3）该同学由图B和图C能否得出“浮力的大小可能跟物体浸入液体的深度有关”的结论？

答：　　（填“能”或“不能”）理由是　　

（4）本实验中盐水的密度　 　kg/m³

小云同学在学习了“阿基米德原理”后，发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度。下面是他设计测量盐水密度的实验步骤：

（1）如图甲，把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上，测出合金块的重力G＝4.0N；

（2）如图乙，将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中，记下弹簧测力计的示数F＝　　N；

（3）计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F_浮＝　 　N；

（4）根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ＝　 　kg/m³．（ρ_合金＝8.0×10³kg/m³、g取10N/kg）

实验完成后，小云同学继续思考：如果在步骤（2）中合金块只有部分浸入盐水中（如图丙），则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要　　（选填“偏大”或“偏小”）。

如图所示，把一个底面积为S，高为l的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h₁和h₂，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力。

（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是　　，浮力的方向是　　。

（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”。请从浮力产生原因的角度推导出这一结论。

实验室常用盐水来做浮力实验，小明学习了浮力实验后，利用密度测量的知识在家里设计了一个测定盐水密度的实验。

所用器材用：一个边长为a的正方体小塑料块，两个菜碗，一把刻度尺，水和盐水。

小明拟定的实验步骤如下：

A．往一只菜碗中加入适量的水，让正方体小塑料块漂浮在水面上，在小塑料块的水面位置处做上标记；

B．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料块上量出其浸没在水中的深度h；

C．往另一只菜碗中加入适量的盐水，让正方体小塑料块漂浮在液面上，在小塑料块的液面位置处做上标记；

D．取出正方体小塑料块，用刻度尺在小塑料边上量出其浸没在盐水中的深度l，已知水的密度为ρ，则：

（1）正方体小塑料块漂浮在水平面上时所受浮力大小为　，由此可以求出小塑料块的质量m＝　　；

（2）正方体小塑料块所受水的浮力F₁　 　所受盐水的浮力F₂（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

（3）求出盐水的密度ρ′＝　　。