初中物理阿基米德原理的应用实验题

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 ${\rho }_{萝}=$　         　。

下面是珠珠同学测量物体密度的实验

（1）请你将测量合金球密度”的实验过程补充完整。

①把天平放在水平台上，游码放在标尺左端的　     　处，再将平衡螺母向左调节可使天平平衡，说明游码刚归零时，指针静止时指在分度盘中线的　   　（填“左”或“右”）侧

②如图甲用天平测出合金球的质量为　     　g。

③珠珠将合金球放入装有40mL水的量筒中，水面上升到图乙所示的位置，由以上数据可知，该合金球的密度为　            　kg/m³。

（2）实验后，珠珠又邀请爽爽一起测量台球的密度（已知ρ_台球＞ρ_水），天平被其他小组借走了，台球又放不进量筒中，于是他们找到如图丙所示盛有水的玻璃容器，并借助保鲜盒、细线和记号笔，设计了如下实验步骤

①将空保鲜盒放在容器中，使其竖直漂浮在水面上，标记出水面的位置；

②将台球放入保鲜盒中，使其竖直漂浮在水面上，标记出水面的位置；

③用细线拴住台球，将台球浸没在水中（保鲜盒仍然漂浮），标记出水面的位置；图中A、B、C是爽爽标记的水面位置，其中　    　点是步骤②的标记点；

④将保鲜盒和台球取出，向玻璃容器中加水至标记点C；

⑤打开阀门向量筒中放水，待水面下降到B点时，读出量筒中水的体积V₁，继续向这个量筒中放水，待水面下降到A点时，再次读出量筒中水的体积V₂；

⑥台球的密度ρ_台球＝         　（用字母表示，已知水的密度为ρ_水）。

如图所示是建筑工地上常见的一种起重机的简化图，为了保证起重机吊起重物时不会翻倒，在起重机右边配有一个重物m₀；已知OA＝9m，OB＝3m。用它把质量为3×10³kg、底面积为0.5m²、高为2m的长方体物体G从空气中匀速放入水中某一位置，直到物体完全浸没在水中。（g取10N/kg，ρ_水＝1.0×10³kg/m³）。求：

（1）物体G的密度。

（2）起吊前，物体G静止在水平地面上时，它对地面的压强。

（3）若物体G被缓慢匀速从地面上吊起，起G重机横梁始终保持水平，若起重机横梁自重不计，OA、OB的长度不变，右边的配重m_o的质量是多少？

（4）当物体G从空中匀速浸没在水中，若配重m_o的位置、质量都不变，起重机始终保持水平，OA的长度如何变化？变化了多少？

小晴在沙滩上捡到一小块鹅卵石，想用学过的浮力知识测量它的密度，于是把它拿到了实验室。

（1）她设计了用弹簧测力计、烧杯、水、细线测量的方案如下：

a．用细线将鹅卵石系在弹簧测力计下，测出鹅卵石的重力，记为G。

b．在烧杯内装入适量水，并用弹簧测力计提着鹅卵石，使它浸没在水中，记下弹簧测力计的示数F。

c．鹅卵石密度的表达式为ρ_石＝           　（用G、F和ρ_水表示）。

（2）在用弹簧测力计测量鹅卵石的重力时，出现了如图甲所示的现象，使得她放弃了这个方案，她放弃的理由是　                                                　。

（3）她在老师指导下重新设计了用天平、烧杯、水、细线测量鹅卵石密度的方案，并进行了测量。

a．将天平放在水平台上，把游码放到标尺　             　处，当指针静止时如图乙所示，此时应将平衡螺母向　      　（选填“左”或右”）调节，直到横梁平衡。

b．用天平测量鹅卵石的质量，天平平衡时，砝码质量和游码位置如图丙所示，则鹅卵石的质量为　      　g。

c．在烧杯内装入适量的水，用天平测量烧杯和水的总质量为60g。

d．如图丁所示，使烧杯仍在天平左盘，用细线系着鹅卵石，并使其悬在烧杯里的水中，当天平平衡时，天平的示数为68.8g。则鹅卵石的体积为　      　cm³，鹅卵石的密度为　       　g/cm³．（结果保留一位小数，ρ_水＝10×10³kg/m³）

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