初中物理压强和浮力实验题

我市某中学有一个“温度计探究”综合实践活动小组，开展了有关温度计的专题探究。他们通过查阅资料得知17世纪时，意大利伟大的物理学家伽利略曾设计过一种温度计，其结构为：一根麦秆粗细的玻璃管，一端与鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱，根据管内水柱的高度的变化，可测出相应的环境温度。为了探究“伽利略温度计”的工作过程，课题小组的同学按照资料中描述，自制了如图所示的测温装置，图中A为一给小塑料瓶，B为饮料吸管，通过一个软木塞与A连通，管的下端竖直插在一个大水槽中，使吸管内外的水面有一高度差h。经过讨论，课题组精心设计了一份实验方案，并认真地进行实验探究： 


（1）在不同温度下，课题组分别测出了对应的水柱高度h,记录的实验数据如下表所示：
（2）根据表中数据,计算出空格M内的相邻高度的高度差数值为   m,通过表中数据分析，可得出结论：                             . 
①水柱高度h随温度的升高而        （填升高、降低或不变）；
②若在不同的高度，吸管上刻有对应的温度值，则吸管上温度的数值从上往下看，依次是由        （选填：“由大到小”或“由小到大”）；
（3）通过实验探究，课题组同学还发现,若用此“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处是           （至少写出一点）。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

在探究浮力大小实验中：
实验器材：金属块、细线、             、小桶、溢水杯和适量的水。
实验步骤：⑴测量并记下金属块的重力G₁和小空桶的的重力G₂；
⑵将金属块浸没在水中，并记下此时弹簧测力计的示数F；
⑶用弹簧测力计测溢出水及小桶的总重力G₃。
⑷通过比较        和         ，从而得出结论。
实验结论：                         。（可用公式表示）

科学家发现从空气中取得的氮的密度是1．257 2 kg/m³，从氨中取得的密度是1．250 5 kg/m³。数据的细微差异引起了科学家的注意，进一步研究中发现了新的气体——氩。这一实验说明密度是物质的一种     ，应用密度可以     物质。
小华同学像科学家一样去探索水的密度。
[设计实验与进行实验]
（1）用调节好的天平测出空烧杯的质量m₁;
（2）向烧杯中倒入适量的水，测出它们的总质量m₂，则这些水的质量为   ;
（3）再将烧杯中的水倒入如图所示的量杯中，测出水的体积V;
（4）计算出水的密度ρ=   。
[评估] 请找出实验中的两个不足之处：
（1）                       （2）                     
[提出问题]改进实验后，小华同学测得这些水的密度为1g/cm³，水常见的形态有固态、液态、气态。她想水在固态和液态时的密度是一样的吗?

如图所示的三个高度相同的实心铁块放在水平桌面上，已知正方体铁块A最重，圆柱体铁块C的底面积最小。哪个铁块对桌面的压强最大呢？同学们提出了以下三种猜想：

猜想一：正方体铁块A最重，所以它对桌面的压强最大。
猜想二：圆柱体铁块C的底面积最小，所以它对桌面的压强最大。
猜想三：三铁块的高度相同，所以它们对桌面的压强相等。
（1）以图中长方体铁块B为研究对象，推导它对桌
面的压强大小的表达式，根据表达式分析判断上述哪一个猜想是正确的。（已知铁的密度为ρ，长方体铁块的高度为h，底面积为S。）
压强表达式的推导：p=                                               。
分析判断：由上面压强的表达式可知，铁块对桌面的压强只与         有关，所以猜想           是正确的。
（2）利用海绵或其他简易器材，设计一个实验粗略验证上面的猜想。

生活处处有物理，只要你留心，身边的许多物品都可以用来做物理小实验。现有一个矿泉水瓶，一块海绵，适量的水，请利用这些物品设计物理小实验，只需写出简单的实验做法及对应的物理 知识即可。（要求：物理知识不能重复）

示例：矿泉水瓶放手从高处落下，说明矿泉水瓶受到重力作用。

（1）　　

（2）　　。

2020年11月10日，"奋斗者"号在马里亚纳海沟成功坐底，创造了 的中国载人深潜新纪录，标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣，实验如图所示。

（1）图甲是 形管压强计，金属盒上的橡皮膜应该选用 　　（选填"薄"或"厚" 一些的较好，从结构来看，压强计 　　（选填"是"或"不是" 连通器。

（2）比较乙、丙两次实验可知：同种液体内部压强随深度的增加而 　　；比较乙、丁两次实验可初步判断：液体内部压强与液体密度 　　（选填"有关"或"无关" 。

（3）根据液体内部压强的规律可知，"奋斗者"号深潜到 时每平方米的舱体受到的海水压力为 　　 （取 ，相当于质量为 　　 的物体受到的重力。

（4）若图丁的实验中 形管左右两侧水面的高度差为 ，则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 　　 ；在图乙的实验中，保持金属盒位置不变，在容器中加入适量清水与其均匀混合后（液体不溢出），橡皮膜受到的液体压强将 　　（选填"变大""变小"或"无法判断" 。

如图所示，用微小压强计探究液体内部压强的特点。甲、乙、丙三个烧杯中盛有不同密度的盐水，甲图中盐水的密度与丁图相同。探头在液体中的深度甲与乙相同，丙与丁相同。

（1）为使实验现象更明显，压强计 形管中的液体最好用 　　（选填"水"或"水银" ；

（2）要探究液体压强与深度的关系，应选 　　两图；

（3）四个烧杯中，盐水密度最大的是 　　图。

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。

（1）请你写出能够支持猜想③的一个生活现象： 　              　。

（2）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P所受浮力大小为 　              　N。

（3）分析a、c、d三次实验，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度 　              　（选填"有关"或"无关"）；分析 　              　三次实验，可知浮力大小与物体排开液体的体积有关；分析a、d、e三次实验，可知在物体排开液体的体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力 　              　（选填"越大"或"越小"）。

（4）本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素，从实验数据还可求出物体P的密度为 　              　kg/m ³。（已知ρ _水＝1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg）

如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于　     　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　     　调节，这样做的目的是　       　，并消除杠杆自重对实验的影响。

（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶 $A$中，此时小桶 $A$中水的体积　       　石块的体积。

（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶 $B$中，将装有水和石块的 $A$、 $B$两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶 $A$、 $B$的悬挂点距支点 $O$分别为 $13\mathit{cm}$和 $5\mathit{cm}$，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为　      　 $\mathit{kg}/m^3$；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值　       　。

利用容积为 $10c{m}^3$的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。

（1）实验的原理是　　；

（2）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是　　，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔；

（3）如图所示，水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞　　时，记下弹簧测力计的示数为 $19N$；

（4）用刻度尺测出注射器　　长度为 $5\mathit{cm}$，这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积；

（5）则大气压的值为　　 $\mathit{Pa}$；

（6）提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议：　　。

如图所示，结合图中的实验情景，按要求回答下列问题：

（1）图甲：空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，这表明：易拉罐所受浮力的大小与　         　有关。

（2）图乙：滚摆在上、下运动的过程中，其　       　能与　       　能相互转化。

（3）图丙：向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，很快会把整杯清水染成蓝色，这一现象表明　        　。

（4）图丁：用此实验装置可研究电阻与导体　      　的关系。

如图所示，是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验操作，请你回答下列问题：（g取10N/kg）

（1）分析图①②③，说明浮力的大小与　            　有关。

（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系，可选用　     　图进行操作。

（3）物体A浸没在水中时，受到的浮力是　       　N，物体A的体积是　       　m³。

（4）用图中实验数据计算盐水的密度是　        　kg/m³。

（5）该实验主要运用的科学探究方法是　       　。

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下的猜想：
①可能跟物体浸入液体的深度有关；
②可能跟物体的重力有关；
③可能跟物体的体积有关；
④可能跟物体浸入液体的体积有关；
⑤可能跟液体的密度有关．
为了验证上述猜想，小明做了如图所示的实验；他在弹簧测力计下端挂一个铁块，依次把它缓缓地浸入水中不同位置，在这一实验中：

（1）铁块分别在水中1至2至3位置，可观察到测力计示数将      （填：如何变化）；
（2）在3至4位置中，可观察到测力计示数      （选填“变大”、“变小”或“不变”）；这说明      ．
（3）比较实验的整个过程，分析弹簧测力计的示数的变化规律，可以得出结论      ．能证明上述猜想      是正确的．

一实验小组为进行某项探究实验活动，课前给实验室老师送去了一份器材清单，老师根据清单为他们准备的器材如图所示．

用图中的器材可探究的主题有：
A．液体内部压强大小与液体深度的关系；（填写器材序号）　         　_．
B．液体内部压强大小与液体密度的关系；（填写器材序号）　               　．
C．浮力大小与液体深度的关系；（填写器材序号）　                 　．