初中物理能源与可持续发展实验题

某小组同学在学习了密度知识后，根据“浸入水中的铁块最终静止在容器底部、浸入水中的木块最终漂浮在水面上”的现象，猜想物块的密度可能会对它浸入水中后的最终状态有影响。于是他们用若干体积相同、密度不同的实心物块和足够的水进行试验，并把实验数据及观察到的实验现象记录下表中：

（1）分析比较实验序号1、2、3的数据及现象，可得出的初步结论是：当                 时，物块最终静止在容器底部。
（2）分析比较实验序号      的数据及现象，可得出的初步结论是：当浸入水中实心物块的密度小于水的密度时，物块最终漂浮在水面上。
（3）小明同学认为上述实验数据有限，得到的初步结论未必足以使人信服，应该用更多的实验数据进行验证，于是他决定进一步研究密度范围在     千克／米³左右的实心物块浸入水中。
（4）上述6组实验中，受到水的浮力最小的物块是         （填编号）。

图中是体育教师为某同学测量长跑成绩用的           （填仪器名称），图中的示数是       min      s。

很多同学都喜欢玩橡皮泥，是因为橡皮泥容易捏成各种形状，小萍和小琴想知道橡皮泥的密度到底有多大，她们决定去实验室测一下．实验室老师给她们提供了以下器材：天平（含砝码）、量筒、量杯、水等．
（1）小萍的方案：利用天平和量筒来测量橡皮泥的密度
实验原理：
主要实验步骤：
①用已调好的天平测出一块大小合适的橡皮泥的质量m（如图甲所示）；
②向量筒中倒入适量的水，读出水的体积V₀=18cm³；
③将橡皮泥浸没在量筒内的水中，读出水面所对应的刻度V；（如图乙所示）
④计算出橡皮泥的体积V；
⑤算出橡皮泥的密度ρ．
请将表格中的数据补充完整：

橡皮泥的质量 m/g	水的体积 V0/cm^3	橡皮泥和水的总体积V1/cm^3	橡皮泥的体积 V/cm^3	橡皮泥的密度 ρ/g•cm^﹣3
	18

（2）小琴认为：不用天平，只用量杯（如图丙）和水也可以测出橡皮泥的密度．实验步骤如下：
①取适量水倒入量杯．读出水的体积为v₂；
②将橡皮泥捏成船形，放入量杯，使其漂浮在水面，读出水面所对应的刻度为V₃，计算橡皮泥的质量m= ；（水的密度用表示）
③取出橡皮泥．将它捏成实心体．放入量杯．使它沉人水中．读出水面所对应的刻度为v₄．算出橡皮泥的体积V；
④计算橡皮泥的密度．
（3）请你仔细观察图中的量筒和量杯，发现了什么？ ．由此判断，谁的测量结果误差更大些？   ．

“远征号”潜水艇在我国钓鱼岛执行任务时既能下沉又能上浮，俊析物理兴趣小组的同学对此问题进行了以下探究。
【提出问题】“远征号”潜水艇在执行任务时是如何实现上浮和下沉的呢？
【进行猜想】物体的浮沉取决于物体的重力与浮力的大小
【实验器材】一个小玻璃空药瓶、干抹布、橡皮筋、细线、烧杯、水、刻度尺、薄膜塑料袋、餐巾纸
【进行实验】
(1)将小玻璃空药瓶装入大部份水，旋紧瓶盖，放入水中，观察到小瓶下沉，捞出后用用餐巾纸擦干小瓶，用细线系着挂在橡皮筋下(如图甲所示)，并用刻度尺量出橡皮筋的长度为L₁；
(2)在薄膜塑料袋内放一装满水的烧杯，将此瓶浸没在烧杯中，用薄膜塑料袋收集从烧杯中溢出的水，再将塑料袋及收集的水挂在同一橡皮筋下，用刻度尺且出此时橡皮筋的长度为L₂；此时L₁>L₂，说明浮力____重力(选填“>”、“<”或“=”)，物体会下沉。
(3)倒出小瓶中的水，用餐巾纸擦干小瓶，旋紧瓶盖，将小瓶浸没水中放手后，观察到小瓶上浮，捞出小瓶，用餐巾纸擦干，旋紧瓶盖:挂在同一橡皮筋下，用刻度尺量出此时橡皮筋的长度为L₃，此时应通过比较_____和L₃的长短，就能比较物体受到的浮力与重力的大小，于是，知道物体上浮的条件。
(4）在小瓶不断上浮未露出水面的过程中，它受到的浮力将________(选填“变大”或 “变小”或“不变”)。
(5)改变小瓶中水的多少，重复上面的实脸，进行多次实验。
【实验结论】如图乙所示的潜水艇结构模型和实验所用的小药瓶实现浮沉的共同之处，都是靠改变______ 来实现浮沉的。“远征号”潜水艇在执行任务时就是依据此原理实现上浮和下沉。

小明同学利用如图所示的小烧杯、大水槽、量筒、水、滴管、记号笔、细线等器材测量一块金属块的密度，他设计了如下实验步骤。

(1)将金属块放入烧杯中，使烧杯直立在漂浮大水槽中，用签字笔在烧杯上标出水面的位置； 
(2)用量筒测出________ 的体积为V₁；
(3)将烧杯直立漂浮在大水槽中，向烧杯中倒入适量的水，使_________________；
(4)用量筒测出烧杯中水的体积V₂；
(5)金属块密度的表达式为ρ_金=" ____________________" .

小敏同学想测出一个塑料实心球的密度，但是发现塑料球放入水中会漂在水上，无法测出它的体积。小敏设计了以下实验步骤：

A．用天平测出塑料球的质量，天平如图a所示。记录塑料球的质量为m 。

B．把适量水倒入量筒中，如图b所示，记录此时水的体积为Vb

C．用细线栓一个铁块放入水中，静止时如图c所示，记录此时量筒的示数为Vc

D．剪断细线，让铁块单独静止于水中如图d 所示，记录此时量筒示数为Vd

E.利用密度公式计算出结果。
根据上述实验过程，回答下列问题：
（1）试验中使用天平测出塑料球的质量m=    g ，塑料球体积V=         cm³，计算出塑料球的密度ρ=   kg/m³
（2）本实验如果没有天平，但是有弹簧测力计，那么应该修改步骤    ，请写出你的操作方法                                          。
（3）根据你修改的实验步骤，写出计算塑料球密度的表达式                

为安全起见，妈妈为小明买了一块浮板辅助练习游泳。妈妈认为浮板能漂在水面上是因为它轻，小明认为妈妈的说法不对，科学的说法是因为浮板的密度比水的密度小。为验证自己的说法，小明设计了如下实验：
（1）找一根轻质均匀木棍、细绳（质量忽略不计）和一块标有“净重115g”字样的新肥皂，用如图所示的方法进行测量。测量时，使木棍在____位置平衡，记下A、B的位置，用刻度尺测出OA=10cm，OB-40cm，则浮板的质量为       kg。

（2）把浮板压入装满水的桶中刚好浸没，用塑料袋（质量忽略不计）收集溢出的水，用（1）所述方法测得溢出水的质量为4. 6 kg，则浮板的体积为      m³，密度为        kg/m³；用刻度尺测肥皂的长、宽、厚，算出肥皂的密度为1.33×l0³kg／m³。浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，说明小明的说法是正确的。小明用此浮板游泳时浮板受到的最大浮力为______N。
（3）根据这个实验结果，妈妈说原来用密度比水小的材料制成的物体才能漂浮在水上，这种说法____（选填“正确”或“不正确”）。请举例说明                               .

问题解决--测量浮力：
小雨想要知道一块形状不规则的塑料泡沫浸没在水中时所受浮力的大小，身边只有一个轻质滑轮，一把轻质硬木刻度尺，一个密度小于水的正方体木块，一个盛有适量水的水槽和线绳．
（1）测量步骤（配图说明）；
（2）计算出浮力的大小F_浮=         ．

1）图中温度计的示数是     ºC。（2）如图所示，物体A的长度是________cm。

小红的妈妈有一只翠玉手镯，她想知道手镯的密度。现在只有如下器材：一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。请你按照下面的实验设计思路，把实验步骤补充完整，并利用测量中的表示符号和水的密度ρ_水，写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤：
①水槽中装入适量水，将木块放入水槽中，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h₁；
②将手镯放于木块上，如图所示，用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h₂；

③                                       。
翠玉手镯密度的数学表达式：ρ=            。

为了测量某种不吸水的软塑泥的密度，刘强同学设计了如图实验步骤：
甲：将适量的水装入量杯，水面处刻度值为V₁；
乙：将塑料软泥捏成小碗形状，小碗漂浮在量杯中的水面上，水面处刻度值为V₂；
丙：将塑料软泥捏成实心团，放入量杯中的水里，泥团漂浮在水面上，用细钢针轻压泥团，使泥团完全浸没水中，水面处刻度值为V₃；
丁：将泥团取出，吸干表面水滴，用细线系着泥团称重，测力计示数为F．

（1）请给步骤丙这种方法取一个名字      ；
（2）选取甲、乙、丙三步法测塑泥密度，用V₁、V₂、V₃、ρ_水表示ρ_泥= ；
（3）选取甲、乙、丙三步法测塑泥密度，用V₁、V₃、F、g表示ρ_泥= ．

除图中的仪器外，还可提供足够的水，测量漂浮在水面的玩具鸭所受重力. 简要写出合理方案（可用画图或文字表述），并用题目所给及所测的物理量推导出玩具鸭所受重力的表达式。（玩具鸭不放入量筒）.

小明按照课本中“综合实践活动”的要求制作简易密度计．

（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口．塞入金属丝作为配重为了降低吸管的_______，从而让它能够竖直的漂浮在液面上。小明制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时，浮力      重力（大于/小于/等于）。
（2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h，用ρ_液、ρ_水分别表示液体和水的密度，则ρ_液       ρ_水（大于/小于/等于），h与ρ_水、ρ_液及H的关系式是h＝          ．
（3）小明做了五次实验，获得的数据如下：

实验次数	1	2	3	4	5
液体密度ρ/（g/cm^-3）	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
浸入的深度h/（cm）	6.3	5.6	5	4.5	4.2

 
小明根据实验数据在吸管上标出0.8、0.9、1.0、1.1、1.2刻度线（单位g/cm³）。结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的     （上/下）方，相邻刻线的间距           （均匀/不均匀）．
（4）通过比较实验2和3，_____（可以”“不可以”）研究浮力大小与液体密度的关系，原因是_____________               。
（5）制作完毕后，小明发现1.1和1.2两刻度线的距离较小，请提出一个方法使两条刻度线之间的距离大一些，使测量结果更精确。方法：                                  ____。

（2014·青岛）归纳式探究-研究带电粒子在回旋加速器中的运动：
（1）磁体周围存在磁场，磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T．我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小．磁感应强度大的地方，磁感线密；磁感应强度小的地方，磁感线疏．
条形磁体外部的磁感线分布如图甲所示，则a、b两点磁感应强度较大的是  ．
磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．
（2）回旋加速器的原理如图乙所示，D₁和D₂是两个中空的半径为R的半圆金属盒，被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，它们接在电压一定的交流电源上，从D₁的圆心O处释放不同的带电粒子（加速度可以忽略，重力不计），粒子在两金属盒之间被不断加速，最终离开回旋加速器时，获得一定的最大动能．改变带电粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度B，金属盒半径R，带电粒子的最大动能E_k随之改变．得到数据如表：

次数	m/kg	q/C	B/T	R/m	Ek/J
1	3.2×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	1	4×10^-16
2	6.4×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	1	2×10^-16
3	3.2×10^-27	4.8×10^-19	1×10^-2	1	36×10^-16
4	6.4×10^-27	1.6×10^-19	2×10^-2	1	8×10^-16
5	1.6×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	3	72×10^-16

①E_k= k   ，其中k=     （填上数值和单位）．
②对于同一带电粒子．在不同的同旋加速器中，要获得相同的最大动能，则金属盒半径R与磁感应强度B的关系可以用图象中的图线   表示．

科技小组举办了以“土豆”为主题的实践创新活动，活动内容是测量土豆的密度。在测量土豆密度时，由于没有天平，只有量筒，且整个土豆无法放入量筒中，小明用如下方法，测出土豆的密度。

（1）在烧杯中装入适量的水，让轻质小盘漂浮在水面上。
（2）如图甲所示，将土豆切下一块，放入盘中使其漂浮，在烧杯液面处记下标记。
（3）将盘中的土豆取出后，用盛有50ml水的量筒向烧杯中加水至标记处，量筒中剩余水的体积28ml.
（4）将取出的土豆放入量筒中，如图乙所示，土豆的体积为            cm³，土豆的密度为       g/cm³.
（5）实验完成后，小明发现在向烧杯中加水的过程中，不小心将一部分水，倒入小盘中，则他测出的土豆密度与土豆真实密度相比       （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。