初中物理物体的浮沉条件及其应用实验题

如图，小明自制土密度计并测定盐水的密度．
实验器材：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水．
实验步骤：
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝，制成土密度计．
②用刻度尺测出竹筷的长度L．
③把土密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h₁（如图所示）．
④________________________________________________________________________．
请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题：（ρ_水＝1.0g／cm³）
（1）竹筷一端缠上铅丝，是为了________________________________________．
（2）密度计是利用________条件工作的．被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积________（选填“越小”或“越大”）．
（3）被测盐水的密度表达式：ρ_盐水＝________．（不计铅丝体积）
（4）小明计算得出盐水的密度为1.05g／cm³，已知烧杯中盐水的体积为400cm³，盐的密度为2.6g／cm³，则盐水中含盐________g．（盐放入水中溶解后，盐和水的总体积不变）

归纳与演绎是科学学习中非常重要的科学方法，下表是兴趣小组归纳“根据 $\rho =\frac{m}{V}$，运用浮力知识间接测量固体密度”的方法，请回答：

方法	实验器材	操作过程	思维过程	数据处理	适用范围
一	弹簧测力计 烧杯 水		$\because m=\frac{G}{g}{V}_{物}=V_{浮}=\frac{F_{浮}}{{\rho }_{水}g}$ $\therefore {\rho }_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{G}{F_{浮}}{\rho }_{水}=\frac{F_1}{F_1-F_2}{\rho }_{水}$	（1） ${\rho }_{物}=$　 $3\times {10}^3$　 千克 $/$米 ${}^3$	${\rho }_{物}>{\rho }_{液}$
二	量筒 细铁丝 水		$\dots \dots$ （2） ${\rho }_{物}=$　　 （用 $V_1$、 $V_2$、 $V_3$、 ${\rho }_{水}$表示）	$\dots \dots$	${\rho }_{物}<{\rho }_{液}$

小明手上有一块橡皮泥，他想测出橡皮泥的密度。小明利用一个量筒、适量的水和细线设计了一个橡皮泥密度的方案，以下是他设计的部分实验步骤，请你按照小明的思路，将实验步骤补全（已知橡皮泥的密度大于水的密度）。
（1）将适量的水倒入量筒中，读出水面所对量筒的示数V₁；
（2）将橡皮泥浸没量筒中，读出水面所对量筒的示数V₂；
（3）____________________，读出水面所对量筒的示数V₃。
已知水的密度为ρ_水，利用上述测出的物理量和已知量写出橡皮泥密度的表达式：
ρ泥=__________。

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　　 $\mathit{kg}/m^3$。

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：天平、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材．实验步骤如图：（g取10N／kg、ρ_蜡<ρ_水）

（1）金属块的重力为________牛．
（2）金属块浸没在水中时排开水的体积为______厘米³．
（3）用公式F_浮＝ρ_水gV_排计算金属块浸没在水中受到的浮力，大小为_________牛．
（4）比较金属块浸没时浮力和重力大小，可知金属块浸没在水中时会________（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）．
（5）用此方案探究蜡块浮沉条件，需改进之处是                             ．

小晨设计了一个实验，用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空桶、溢水烧杯、量筒和水。实验步骤如下：

①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；

②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙；

③将烧杯中20毫升水倒掉，从水中取出金属块，如图丙；

④将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为44毫升，如图丁。

请回答下列问题：

（1）被测金属块的密度是　　克 $/$厘米 ${}^3$。

（2）在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将　　（选填“偏大”、“不变”或“偏小” $)$。

某实验小组探究物体的浮沉条件时，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材．

（1）探究铜块的下沉条件．实验中，他们用两种方法测量了铜块受到的浮力：
方法1：测量过程及示数如图（甲）所示，可得铜块所受的浮力为　_________　N．
方法2：测量过程及示数如图（乙）所示，可得铜块排开水的体积为　_________　mL．
通过以上实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是：　_________　．
（2）探究蜡块上浮的条件．要测量蜡块浸没时的浮力，应选用　_________　（选填“方法1”或方法2“）．

小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。

实验器材有：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。

实验步骤如下：

①用刻度尺测出竹筷的长度 $L$

②竹筷的下端缠上适量的细铅丝

③把自制的密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_1$（如图所示）

④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_2$

根据上面的步骤回答下列问题：

（1）竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是　　（选填“降低重心”或“增大支撑面” $)$使竹筷能竖直漂浮在液面。

（2）密度计是利用浮力　　重力的条件工作的，竹筷下表面受到水的压强　　竹筷下表面受到盐水的压强（均选填“大于”、“等于”、或“小于” $)$

（3）被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积　　（选填“越小’”或“越大” $)$

（4）被测盐水的密度表达式： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（不计铅丝体积，水的密度为 ${\rho }_{水})$

为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的？这一现象引起了小科的思考。

【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用，因为它们是一对　　力，所以竹筷应该能够竖直地静止在水面上，但事实并不如此。

【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。如图所示，把一个质量适当的金属块，固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后，分别轻轻地竖直放在水和浓盐水中，观察它是否始终保持竖直。观察到的实验现象如表：

	$a$	$b$	$c$	$d$
水	不能	不能	能	能
浓盐水	不能	不能	不能	能

【分析】（1）把金属块和塑料管视为一个物体，金属块位置的改变，会改变物体的　　位置。相同条件下，这一位置越低，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

（2）分析金属块固定在 $c$点时，细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知，相同条件下，浮力作用点的位置相对细管底端越　　（填“高”或“低” $)$，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

其实，上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释，有待于继续研究 $\dots$

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′＝　　。

小明用六个重力G均为10牛，体积不同的球体，研究放入球体前后容器底部受到水的压力增加量△F的情况。他分别将球体放入盛有等质量水的相同容器中，待球体静止，得到容器底部受到水的压力增加量△F，实验数据和实验现象如表

实验序号	1	2	3	4	5	6
放入的球体	A	B	C	D	E	F
△F（牛 $)$	5	6	8	10	10	10
实验现象

（1）观察序号1或2或3中的实验现象并比较△F和G的大小关系，可得出的初步结论是：当放入的球体在水中沉底时， 　　。

观察序号4或5或6中实验现象并比较△F和G的大小关系，可得出的初步结论是， 　　。

（2）小明得出"在盛有等质量水的相同容器中，当放入球体的重力相同时，球体的体积越大，△F越大"的结论。由表中实验序号 　　的现象，数据及相关条件可判断小明得出的结论不正确。

（3）分析表中序号1-6的现象，数据及相关条件，可得出：在盛有等质量水的相同容器中，当放入球体的重力相同时， 　　体积越大，△F越大。

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）。

小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。

实验器材有：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。

实验步骤如下：

①用刻度尺测出竹筷的长度 $L$

②竹筷的下端缠上适量的细铅丝

③把自制的密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_1$（如图所示）

④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度 $h_2$

根据上面的步骤回答下列问题：

（1）竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是　　（选填“降低重心”或“增大支撑面” $)$使竹筷能竖直漂浮在液面。

（2）密度计是利用浮力　　重力的条件工作的，竹筷下表面受到水的压强　　竹筷下表面受到盐水的压强（均选填“大于”、“等于”、或“小于” $)$

（3）被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积　　（选填“越小’”或“越大” $)$

（4）被测盐水的密度表达式： ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（不计铅丝体积，水的密度为 ${\rho }_{水})$

如图为某型号中型履带式水陆两栖突击车，它采用了轻质铝合金装甲车体进一步

增强了水中浮渡能力该两栖车装配有输出功率为 $1.1\times {10}^{6}W$的发动机。

（1）在海面训练过程中，发射多枚炮弹后，车体向上浮起了一些，车体底部受到水的压强将　　；在陆地上行驶，履带可以　　车体对地的压强（均选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

（2）两栖车的总质量约为 $30t$，在深水中漂浮时，它受到的浮力是多少牛？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（3）两栖车在陆地上以 $36\mathit{km}/h$匀速行驶 $72\mathit{km}$时，若两栖车发动机的输出功率全部用于做机械功，发动机做了多少焦耳的功？

为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯、金属块、木块、细线、水及其他简单辅助器材．

第一小组：探究金属块的下沉条件．实验中，他们用两种方法测量了物体受到的浮力：
方法1：称重法．测量过程及示数如图（甲）所示，则金属块所受的浮力为                    N．
方法2：阿基米德原理法．测量过程与示数如图（乙）所示，则排开水的体积为               mL，根据F_浮=G_排=ρ_水V_排g可计算出浮力．
第二小组：探究木块上浮的条件．要测量木块浸没时的浮力，你准备选用上述两方法中的方法      （选填“1”或“2”），并简要说明操作中还应采取的措施：                              ．