人教版八年级物理下册 实验题03 浮力的实验（含答案详解）

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人教版八年级物理下册期末考试题型专题复习实验题03浮力的实验（含答案详解）关键词：①影响浮力的因素+②阿基米德原理+③利用浮力测密度【例题】 小华用一个弹簧测力计、一个圆柱体、两个底面积均为200cm2的薄壁烧杯（分别装有一定量的酒精和水），对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究，其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况．如图甲表示探究过程及有关数据．（酒精密度为0.8×103kg/m3，g=10N/kg）（1）实验中使用弹簧测力计测量拉力前，应将测力计处于________方向将指针调至“0”刻度线上．（2）比较图甲中A、B、C的数据，可以得出浮力的大小与________有关．（3）如图甲中D所示，圆柱体浸没在水中所受的浮力是________N.（4）如图乙所示，完成实验后，小华将烧杯中水倒出，将该圆柱体放在烧杯底部，然后向烧杯倒入另一种液体，圆柱体受到的浮力F浮与容器内液体的深度关系如图丙所示，圆柱体始终处于沉底状态，则该圆柱体的底面积为______m2；未倒液体前圆柱体对容器底部的压强为_______Pa，液体的密度为________kg/m3.（5）由图甲中A到C的过程中，圆柱体的重力做功是________J．【答案】     竖直     物体排开液体的体积     4     5×10-3     1.2×103     1.15×103     0.36【解析】第一空．使用弹簧测力计测量拉力前，将测力计处于竖直方向，需要将指针调到零刻度线；第二空．分析A、B、C可知：液体均为酒精，探究过程中控制了液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浮力和物体排开液体体积有关；第三空．图A中弹簧测力计的示数为6N，物体的重力为6N，图甲D中，弹簧测力计的示数为2N，圆柱体浸没在水中所受的浮力F浮=G-F=6N-2N=4N；第四空．根据阿基米德原理得到圆柱体的体积V=V排==4×10-4m3，由图丙可知，容器内水的深度为8cm时，圆柱体受到的浮力为4.6N，浮力不变，说明圆柱体全部浸入液体中，圆柱体的高度是8cm，圆柱体排开液体的体积等于圆柱体的体积，圆柱体的底面积S==5×10-3m2；第五空．未倒液体前圆柱体对容器底部的压强p==1.2×103Pa；第六空．根据阿基米德原理得到液体的密度ρ液==1.15×103kg/m3．第七空．由图甲中A到C的过程中，圆柱体排开酒精的体积V排酒=V=4×10-4m3=400cm3，圆柱体全部浸入酒精中，酒精上升的高度Δh==2cm，圆柱体下降的距离h1=h-Δh=8cm-2cm=6cm，圆柱体的重力做功W=Gh1=6N×0.06m=0.36J．【精华练习题】1．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。其中，铜块和铝块的体积相等。（1）铜块浸没在盐水中时受到的浮力是______N；（2）由①③④⑤四个步骤可知，浮力的大小与______有关，与______无关；（3）比较①④⑦三幅图可得出的结论是浮力的大小跟______有关；（4）要探究物体所受浮力的大小是否与物体的密度有关，应选取①④和______进行对比分析；（5）探究完浮力大小的影响因素后，同学们想进一步探究浮力的大小与物体排开液体所受重力的关系，又进行了如下实验操作：此实验操作的正确顺序是______（用a、b、c、d表示），通过分析数据并进行比较发现：______（用图中符号G1、G2、G3、G4表示），从而得出结论：浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小。2．在“探究影响浮力大小的因素”实验中，同学们根据生活经验，提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想：①与物体浸入液体中的深度有关；②与物体排开液体的体积有关；③与液体的密度有关。请回答:（1）进行探究时，实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体所受浮力大小为______N；（2）分析实验步骤______，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；（3）分析实验步骤a、b、c，可得结论_______________。3．小美想探究“浮力大小与哪些因素有关”，依次进行了如图所示的实验，用弹簧测力计挂着金属块缓慢地没入液体中不同深度，步骤如图A、B、C、D、E、F（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：（1）在本次实验中，弹簧测力计使用前应该在___________（填“竖直”或“水平”）方向调零，由图中可知表中步骤A弹簧测力计示数为___________N；（2）根据表中A、B、C、D数据分析得出：同种液体中，物体受到的浮力大小与___________有关；比较A、E、F可知物体受到的浮力大小还与___________有关；比较A、D、E可知物体受到的浮力大小与物体进入液体的深度___________（填“有关”或“无关”）；（3）小美根据表格中的数据计算，得出了合金块的密度为___________kg/m3；若将A步骤放在E步骤后测量，则会使得合金块的密度测量值___________（填“偏大”“偏小”“不变”）；（4）容器的底面积为100cm2，若在C步骤中，拴着合金块的细绳突然断了，绳子断裂前后水对容器的压强增大了___________Pa。4．某实验小组利用弹簧测力计、物块、溢水水杯等器材，按照图中ABCD所示的步骤，进行“探究阿基米德原理”的实验。（1）把物块浸没在盛满水的溢水杯中，物块受到的浮力大小是______N。物块排开水所受的重力可由______（填字母代号）两个步骤测出。由以上步骤可初步得到浸在水中的物体所受浮力大小与物体排开水所受重力之间的关系；（2）利用图中的数据，可求得物块的密度是______kg/m3；（3）大大咧咧的小依在实验步骤C的测量中，把物块浸没时不小心将溢水杯中的水溅出，这样会导致测得的“物体排开液体所受的重力”______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；（4）非常热爱物理的小钟同学在学习了阿基米德原理后、想利用该原理来测量她家厨房所用酱油的密度。于是利用家里的电子秤，底面积为100cm2的柱形容器，一个底面面积为10cm2、高4cm的柱形木块（不吸液体），酱油等物品进行了如下实验操作：①在杯子底部安装一个体积大小忽略不计的定滑轮，定滑轮离容器底的距离为0.4cm，再用线绕过滑轮，并附电子秤测出它们的质量，示数如图a所示；②往杯中装入适量的酱油，测出杯子和酱油的总质量如图b所示；③将木块与细线相连并轻轻放入杯中漂浮，此时电子秤的示数如图c所示；④拉动细线，使木块逐渐浸没在酱油中，木块没有触碰到滑轮和杯子侧壁，分别记下木块在不同位置时电子秤的示数，如图d、e、f所示；请帮助小钟同学完成数据的处理和分析：A．比较分析图c、d、e、f中电子秤的示数可知，浸在液体中的木块所受的浮力大小与______有关，与浸没的深度______（选填“有关”或“无关”）；B．根据测量数据计算出酱油的密度______g/cm3；C．小钟翻阅说明书发现该电子秤的最大称量值为3000.0g，在原有实验器材不变的情况下（只更换烧杯中的液体），理论上所能测量的液体密度最大值是______g/cm3。5．小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材，探究浮力的大小跟哪些因素有关。小虹提出如下猜想，设计并进行了实验。猜想a：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关猜想b：浮力大小与物体排开液体的体积有关猜想c：浮力大小与液体的密度有关（1）小虹确定了测量浮力的方法：用弹簧测力计先测出物体的重力G，接着将物体浸入液体中静止时，读出测力计对物体的拉力F拉，可计算出物体所受的浮力F浮。其测量原理利用了______；A．F浮与G是一对平衡力             B．F浮与G是相互作用力C．F浮与F拉是相互作用力            D．F浮和F拉的合力与G平衡（2）小虹按照如图甲所示的操作步骤继续进行实验，由测量数据可得：B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为______；（3）分析图中A步骤与______步骤的数据，可以验证猜想a是错误的（填写步骤的序号）；（4）分析实验步骤A、B、C，可以说明浮力大小与______有关；（5）当圆柱体物块从接触水面开始，到浸没于水中，直至浸没到更深位置（未触底），在图乙中画出能表示此过程中物体所受浮力F与物体下表面浸入水中深度h关系的大致图像______；（6）进一步学习了阿基米德原理之后，利用如图所示的测量数据，还可以计算出其它一些物理量（水的密度已知）。下列物理量中能计算出的是______。A．物块的体积        B．物块的密度       C．盐水的体积       D．盐水的密度6．小华用金属块、细线、弹簧测力计等实验器材探究影响浮力大小的因素。弹簧测力计的量程为0~5N，分度值为0.1N。（1）小华根据生活经验提出了两个猜想，并举出了许多的实例，其中符合猜想1的实例是___________（填序号）；（2）为了验证猜想1，小华将金属块用细线系好挂在弹簧测力计下，金属块缓缓浸入水中（如图甲所示），并先后绘制了金属块所受拉力和浮力随浸入水中深度变化的图像（如图乙所示）；             ①金属块所受浮力的变化情况的图像是_________（选填“a”或“b”）；②金属块浸没在水中后受到的浮力为__________N；③实验表明，猜想1是__________（选填“正确”或“错误”）的；④实验中用手提着弹簧测力计，会使测力计示数不稳定，你的改进建议是________；（3）为了验证猜想2，小华用细线将金属块系好挂在弹簧测力计下，将金属块依次浸没在几种不同液体中。在图丙中能反映弹簧测力计示数F与液体密度ρ之间关系的图像是___________；（4）小华想用一个重5N、体积为200cm3的合金块和实验中的弹簧测力计、细线等器材改装成“密度计”。理论上，该“密度计”可以鉴别密度差异不小于___________g/cm3的液体。（g取10N/kg）7．小明在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干水，密度未知的某种液体，细线等。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）小明进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为______N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：（2）在实验步骤B中铜块所受浮力F浮＝______N；（3）分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟______有关：分析实验步骤A、E、F，可以得出结论______；（4）小明用表格中的数据算出了某种液体的密度是______g/cm3（结果保留一位小数）；（5）小明在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），烧杯底部受到水的压强增加了______Pa。（已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm）8．小侨同学想要探究“浮力的大小和哪些因素有关”，他用一个弹簧测力计、一个金属块，两个相同的烧杯（分别装有适量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。（1）由A、B可得出金属块此时在水中所受的浮力是______N；（2）观察A、B、C、D可得出金属块受到的浮力大小与______有关，比较A、E、F可知浮力大小与______有关，观察A、D、E可得出金属块受到的浮力大小与______无关；（3）在条件允许的情况下，为了使实验现象更明显，所选金属块的体积应______（选填“较小”或“较大”）；（4）已知容器的底面积为200cm2，则对比A、B步骤，B中容器对桌面的压强增大了______Pa；（5）小侨接下来利用浮力测量奥特曼模型的密度（模型 ρ水、F浮= ρ液gV排可得，在排开液体体积相同的浮情况下，液体的密度越大，物体所受的浮力越大，即探头在戊图中所受的浮力较大，所需要的拉力小。10．     0.5     物体排开液体的体积     无关               偏大     C     2.4【解析】【详解】（1）[1]从图A可以看到，弹簧测力计拉力为4N，则该圆锥形物体的重力为4N，再观察图B，弹簧测力计的拉力为3.5N，对圆锥形物体受力分析，它受到重力、浮力、测力计拉力而处于平衡状态，则B图中物体所受的浮力为B图中物体所受的浮力为0.5N。[2]由图中步骤B、C可知，圆锥形物体浸没在液体中的体积不同，测力计的示数也不同，说明受到的浮力大小也不同，可得出结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。[3]由图中步骤A、C、D可知物体浸在水中的体积相同，深度不同，弹簧测力计的示数相同，根据可知，物体受到的浮力相同，说明了物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。（2）[4]从图A可以看到，该圆锥形物体的重力为4N，则它的质量为该圆锥形物体的质量为0.4kg；由图C可知，该物体完全浸没在水中，测力计的拉力为3N，该物体的重力为4N，则受到的浮力为根据阿基米德原理可知，该物体的体积为该物体的体积为；根据密度公式可知，圆锥形物体的密度为圆锥形物体的密度为。[5]由图A、E可知，该圆锥形物体的重力为4N，该物体浸没在未知液体中，测力计的拉力为，则该物体在未知液体中，受到的浮力为该物体排开未知液体的体积为，根据阿基米德原理可知，该未知液体的密度为该未知液体的密度为。（3）[6]如果在步骤E中不小心使物体接触了容器底且与容器底部有力的作用，则容器底对物体有一个向上的支持力作用，即，对物体受力分析，它受到支持力、浮力、测力计的拉力、重力的作用，而处于平衡状态，即可知道受到的浮力大小不变，自身重力大小不变，由于多了一个支持力，导致测力计的拉力比原来图E的拉力要小，当实际计算时，只考虑到浮力、拉力、重力，没有考虑到支持力，那么重力减去拉力，得到的浮力是偏大的，再根据阿基米德原理，求得的液体密度是偏大的。（4）[7]观察该圆锥形物体，为上大下小，因此随着圆锥形物体浸入水中的深度增加，排开水的体积也在增加，然而排开水的体积增大的数量在变大，根据可知，浮力变大，并且浮力增大的数值在变大，根据可知，测力计的示数在变小，并且测力计示数减小的数值在变大，即图中图线逐渐变陡，直到圆锥形物体完全浸没后，浮力不变，测力计的示数也不变。故选C。（5）[8]设该物体的密度为，体积为，该物体浸没在E液体中时发现弹簧秤的示数是其所受浮力的两倍，则可知，对该物体受力分析，它受到重力、浮力、测力计的拉力，处于平衡状态，可得到转化可得解得该物体的密度是2.4g/cm3。11．     1N          排开液体的体积          不变【解析】【详解】（1）[1][2]由图A、D知，金属块完全浸没后，受的浮力为浮力的方向竖直向上，故如下图所示：（2）[3]比较B、C、D图可知，液体的密度相同，排开液体的体积不相同，弹簧测力计的示数不同，浮力不同，可以探究浮力的大小与物体排开液体的体积有关系。（3）[4][5]设圆筒的重力G0，由图丁可知，当玻璃筒内没有液体时，玻璃筒浸入水的深度为a，排开水的体积则当玻璃筒内液体的深度为c时，玻璃筒浸入水的深度为b，玻璃筒内液体的重力玻璃筒受到的浮力则解得故该液体密度值为；考虑筒底厚度，当h水＝0时，h1＝m，假设此时h2＝d，如下图所示：排开水的体积则则当h1＝c时，液体的深度h液＝c﹣m，水的深度为h2＝b，此时液体的重力玻璃筒受到的浮力由玻璃筒漂浮可得解得由下图可知因为△ABF≌△ACE，则因为△CBD≌△CAE，则所以，则即即故因此，筒底厚度对液体密度测量值没有影响。12．          物体排开的液体的体积     无关     0.4                    小于【解析】【分析】【详解】（1）[1] 实心圆柱体的重力G，如图甲所示；接着将实心圆柱体挂在测力计下方，使物体浸入液体中静止时，读出测力计对实心圆柱体的拉力F，由于圆柱体在水中受到浮力，此时弹簧测力计的示数减小，减小的量等于圆柱体受到的浮力，实心圆柱体所受的浮力的表达式为（2）[2]根据图甲、乙、丙可知，物体浸入液体的体积越大，物体受到的浮力越大，故物体受到的浮力与物体排开的液体的体积有关。[3]根据图甲、丙、丁可知，物体排开的液体体积不变时，增加物体在水中的深度，浮力不变，故物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度无关。（3）[4]由图数据可得图乙中实心圆柱体受到水的浮力为[5]实心圆柱体的体积为[6]圆柱体在盐水中受到的浮力图戊中盐水的密度（4）[7]③将杯中水倒掉，先将生姜放入烧杯中，然后将烧杯装满水，生姜未上浮。用电子秤测出烧杯、水和生姜的总质量，记为m3，此时杯子和水的质量为②将烧杯装满水，用电子秤测出烧杯及水的总质量，记为m2；两次测量杯中的水的质量差生姜的体积等于两次测量杯中的水的质量差所占的体积他们所测得的生姜密度为[8] 若做完实验后才发现，电子秤盘上无任何物体时电子秤的示数为“0.1g”，则他们所测生姜的平均密度真实值二者相减因为生姜的密度大于水的密度，所以，所以他们所测得生姜的平均密度小于生姜的真实平均密度。13．     2.8     竖直     排开液体的体积     B、C     无     液体的密度     下沉     1.1                    【解析】【分析】【详解】（1）[1]测力计分度值为0.2N，圆柱体所受重力为2.8N。[2]图中，浮力、重力绳的拉力在一条直线上，重力的方向竖直向下，因此所受浮力的方向竖直向上。（2）[3]分析A、B两图可知，排开液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计示数不同，根据称重法可知，物体受到的浮力不同，故浮力的大小与排开液体的体积有关。（3）[4][5]研究浮力与浸入水的深度的关系，要控制排开液体的体积和密度相同，故分析B、C两图可知，当圆柱体浸没水中后，此时圆柱体浸入水的体积不再变化，根据阿基米德原理可知，浮力不变，则所受浮力的大小与它浸入水中的深度无关。（4）[5][6]通过比较图C和图D可知，排开液体的体积相同，而液体的密度不同，故可以探究浮力大小跟排开液体的密度是否有关。[7]D图中，石块受到的浮力F浮=GF=2.8N1.3N=1.5N