初中物理压强和浮力实验题

杨林他们实验小组在探究“浮力大小等于什么”的实验中，利用器材进行了如图的实验，并将实验数据填入下表。

实验次数	物重 $G/N$	空桶重 $G_0/N$	拉力 $F_{拉}/N$	桶与水重 $G_1/N$	浮力 $F_{浮}/N$	排开水重 $G_{排}/N$
1	0.6	0.1	0.3	0.3	0.3	0.2
2	1.1	0.1	0.6	0.6	0.5	0.5
3	3.0	0.1	2.0	1.1		1.0

（1）将表格中第三行的数据补充完整。

（2）在进行数据分析时发现，第一组数据明显与其他组数据反映的规律不符。为了得出结论，他将第一组数据中的桶与水重 $G_1$改为 $0.4N$，排开的水重 $G_{排}$改为 $0.3N$．请你评价他的这种做法：　           　。针对此实验数据，你的做法是　          　。

完成上述实验后，该组同学还想知道物体受到的浮力与液体密度是否有关，利用上面的器材，设计了如下实验，对其中一个物体在水中和盐水中所受浮力进行探究：

①测出物体在空气中的重力 $G$；

②将物体浸没在水中某一深度，读出弹簧测力计示数 $F_1$；

③将该物体浸没在盐水中同一深度，再次读出弹簧测力计示数 $F_2$；

如果 $F_1=F_2$，则说明物体受到的浮力大小与液体密度　            　；

如果 $F_1\ne F_2$，则说明物体受到的浮力大小与液体密度　            　，写出盐水密度的表达式 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　          　。（ ${\rho }_{水}$已知）

在鄂尔多斯车友会举办活动中，张明的自行车停放在烈日下，车胎自己爆裂的事故，他分析后猜想：一定质量的气体，在体积不变时，气体压强与温度有关。根据猜想，他做了如图所示的探究实验：将烧瓶的一端连接在压强计上，用压强计中的水银柱在烧瓶中密闭一定质量的空气。将烧瓶放入水中，给水槽中的水加热，水温上升。每隔一段时间同时用温度计和压强计测量水的温度值（即为瓶中密闭气体的温度值）及密闭空气此时的压强值。在每次测量时都使压强计左侧水银液面保持在图中 $A$点的位置不变，各次测量实验数据记录如下：

气体的温度 ${(}^{°}\text{C})$	20	30	40	50	$\dots$
气体的压强 $\left(\mathit{Pa}\right)$	$1.0\times {10}^5$	$1.03\times {10}^5$	$1.05\times {10}^5$	$1.10\times {10}^5$

（1）实验过程中，瓶中密闭气体的温度是通过测量　        　的温度得到的。

（2）分析上表中实验数据可知，一定量的气体，在　        　保持不变时，　      　。

（3）在炎热的夏天，载重汽车在盘山公路下坡行驶时，要不断往车上喷水，主要是通过水的汽化吸热使轮胎内气体的　      　来减小轮胎内气体的压强，防止爆胎。

某同学要测量一块密度为 $\rho =7.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的铁块的质量。

（1）他把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺左端零刻度线处，如果天平指针偏左，应该向　     　（填“左”或“右”）调节平衡螺母。

（2）称量时天平平衡后，放在右盘中的砝码与游码位置如图所示，则铁块的质量为　　 $g$，体积为　      　 $c{m}^3$。

（3）如果把此铁块挂在弹簧测力计下浸没在水中，弹簧测力计对铁块的拉力为　　 $N$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）如图1所示，人提着滑板在路上行走，手对滑板的力是向　     　的，滑板只在　     　上移动，人提滑板的力没做功。

（2）如图2所示，在倒置的漏斗里放个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开，乒乓球　     　（填“会“或“不会）立即下落，这是由于乒乓球下方空气流速小于上方，乒乓球下方压强　      　（填“大于”“小于”或“等于”）上方的缘故。

某同学准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块（不吸水）的密度。

（1）在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越　      　。

（2）如图甲所示，木块所受的重力为　     　 $N$。

（3）如图乙所示，将滑轮的轴固定在吸盘的挂钧上，挤出吸盘内部的空气，吸盘在　 　的作用下被紧紧压在烧杯底部。如图丙所示，在烧杯中倒入适量的水，用细线将木块栓住，通过弹簧测力计将木块全部拉入水中，此时弹簧测力计示数为 $0.4N$，如果不计摩擦和细线重，木块受到的浮力为　    　 $N$，木块的密度为　　   $\mathit{kg}/m^3$． $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（4）如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体，重复上述实验，此时弹簧测力计示数为 $0.2N$，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中，如图甲所示，用弹簧测力计测出物块所受的重力，然后将物块逐渐浸入水中。

（1）在图乙位置时，物块受到的浮力是　　 $N$。

（2）将物块逐渐浸入水中时，发现弹簧测力计的示数逐渐变小，说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而　　。

（3）继续将物块逐渐浸入水中，发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变，最后突然变为0，示数为0时物块处于　　（选填字母）。

$A$．漂浮状态         $B$．悬浮状态         $C$．沉底状态。

在游泳时，小金发现越往深水区走，越感到胸闷，由此猜想液体内部压强可能与液体的深度有关。于是用液体压强计对此进行了探究。

步骤一：将金属盒放入水中深度5厘米处，观察现象；

步骤二：将金属盒放入水中深度15厘米处时，发现金属盒的位置不动，但 $U$形管两侧的液面高度差逐渐减小；

步骤三：调整好器材后，重新实验。在深度5厘米处观察到现象如图（甲 $)A$所示，在深度15厘米处观察到现象如图（甲 $)B$所示。

得出结论：同种液体内部压强随着深度的增加而增大。

请完成下列问题：

（1）该实验过程用到的科学方法有　　（填字母）；

$A$．转换法

$B$．控制变量法

$C$．类比法

（2）步骤二中金属盒在水里的位置不动，但 $U$形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是　　；

（3）小金反思：只进行两次实验就得出结论，结论是不可靠的。还需改变深度更换液体进行多次实验，其目的是　　；

（4）对液体内部压强大小与深度关系的进一步思考。图（乙 $)$为一圆柱形容器，容器内装有密度为 $\rho$的液体， $a$点在深度为 $h$处的水平横截面上，横截面上方的液柱对横截面产生的压力大小等于该液柱的重力。根据压强公式 $p=\frac{F}{S}$，推导出 $a$点所在横截面受到的液体压强 $p_a$与深度 $h$之间的关系式是 $p_a=$　　。

用力将端面已锉平的两块铅柱紧压在一起，然后将它们悬挂起来，并在下方挂一重物，发现两铅柱不分开（如图甲）．对此现象，小金有疑惑：两铅柱不分开的原因是大气压力造成还是其他引力造成？于是小金将图甲所示的铅柱与重物固定在一个玻璃钟罩内（如图乙），逐渐抽出钟罩内的空气．

（1）在抽气的过程中钟罩内气体的压强　　（选填“逐渐变小”“一直不变”或“逐渐变大” $)$．

（2）如果在抽气的过程中，钟罩内两铅柱分开了，则　　（选填“能”或“不

能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

（3）如果在抽成真空时，钟罩内两铅柱也不分开，则　　（选填“能”或“不能” $)$确定图甲所示的两铅柱间有其他引力存在．

如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”和“流体压强与流速关系演示仪”。

（1）如图甲（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）， $O$为支点， $\mathit{OA}=\mathit{OD}=3\mathit{OB}=0.6$米， $\mathit{CD}=0.2$米。在做背景的白纸上作有以 $O$为圆心半径为0.2米的圆。在 $A$点挂5牛顿的重物 $G$，要使杠杆水平平衡，则作用在 $B$点竖直向下的力 $F_B$应为　　牛，撤去 $F_B$后，按图示方向分别施加 $F_C$、 $F_D$两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则 $F_C$、 $F_D$大小关系为　　。

（2）如图乙，在注射器 $A$、 $B$处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管（连接处密封），并 在管上分别系一个未充气的同规格气球（连接处不漏气）。先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可观察到 $A$、 $B$两孔处气球的鼓起情况是　　（填序号）。

① $A$孔处气球大 ② $B$孔处气球大 ③两个气球一样大

某科学兴趣小组在探究“压力和物体重力之间大小关系”时，小科同学提出的猜想是：“压力的大小等于重力。”科学兴趣小组做了相关的实验。

步骤1：选用材料相同、表面粗糙程度相同、重力不同的3个物体，用弹簧测力计测出三个物体的重力；

步骤2：把3个物体依次放在水平受力面上，用专用的仪器测出3次压力大小，实验数据见表1。

步骤3：改变受力面与水平面的倾角，用步骤2的方法，依次测出与水平面成 $18°$角和 $25°$角的压力大小，实验数据见表2和表3。

表1在水平面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
1	5	5
2	10	10
3	15	15

表2在 $18°$角斜面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
4	5	4.75
5	10	9.5
6	15	14.25

表3在 $25°$角斜面上所测数据
序号	重力 $/N$	压力 $/N$
7	5	4.5
8	10	9.0
9	15	13.5

请回答：

（1）比较序号　　的数据可得：当同一物体静止在同一受力面上时，受力面与水平方向夹角越大，物体产生的压力越小；小科同学的猜想是　　的。（选填“合理”或“不合理” $)$

（2）进一步分析压力和物体重力之间的大小关系：先分析同表中的关系，再比较不同表之间的关系，综合可得出结论：　　。

小明在学习物体浮沉条件时，由于调制食盐水密度的操作不够精准，导致实验中鸡蛋很难悬浮在食盐水中，于是他对实验进行了改进：分别用量筒和烧杯等器材配制了三杯不同质量分数的酒精溶液，其中图甲 $B$烧杯中的酒精与水的体积比为 $9:6$．用注射器吸取密度为0.9克 $/$厘米 ${}^3$的食用油分别在三杯酒精溶液中部注射一团油滴，一段时间后，如图甲所示。再过一段时候后，小明观察到油滴所处的状态如图乙所示。

为此，他作了如下探究：

【提出问题】______

【建立假设】假设一：可能是油滴的密度变小了。

假设二“可能是酒精溶液的密度变大了。

【实验方案】针对“假设一”的实验：用注射器吸取图乙任一烧杯中的油滴，将油滴注入到某一溶液中，观察其浮沉状况。

针对“假设二”的实验：先测定酒精溶液密度为 ${\rho }_1$，敞口放置一段时间后再次测定它的密度为 ${\rho }_2$，比较 ${\rho }_1$和 ${\rho }_2$的大小。

【得出结论】油滴密度不变，酒精溶液密度变大。

请回答：

（1）根据小明所作的假设，推测小明所提出的问题是：　油滴沉浮变化的原因是什么　？

（2）针对“假设一”的实验中，“某一溶液”是　　，

（3）小明经过思考，对“酒精溶液密度变大”这一结论作出合理的解释，即　　。

将一只手的食指浸入水中，你会感受到浮力的作用。你想知道食指所受的浮力大小吗？请从如图所提供的实验器材中选择合理的实验器材，设计出两种测出你的食指受到浮力的实验方案，并完成填空。（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$

方案一：

（1）写出你需要测量的物理量及其符号：　　。

（2）食指所受浮力大小的表达式为： $F_{浮}=$　　。

方案二：

（1）写出你需要测量的物理量及其符号：　　。

（2）食指所受浮力大小的表达式为： $F_{浮}=$　　。

根据如图中提供的实验信息，回答下列问题：

（1）图①和②研究的是浮力与　　的关系；

（2）图③和图④研究的是　　与高度的关系；

（3）图　　的实验装置能研究电动机原理。

浸没在液体中的物体受到的浮力，实质上是由于液体对其上、下表面的压力不同造成的。在液体中，深度越深，液体压强越大，物体受到的压力也越大。浸没在液体中的物体所受到的浮力大小与浸没在液体中的深度是否有关呢？为探究这个问题，实验室准备了弹簧测力计、天平、石块、木块、细线、烧杯、水。请你根据需要选择器材，完成以下题目。

（1）提出问题：

（2）实验器材：

（3）实验步骤：

（4）分析与论证：

（5）交流与合作：与同学进行交流时，有同学提出实验过程中未保证物体“浸没”在水中，你认为他能不能得到正确的结论？为什么？

如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为 $5\times {10}^{-3}$米 ${}^3$．（滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计）

（1）用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？　　。

（2）制作该演示器中的空心金属球，用了体积为 $5\times {10}^{-5}$米 ${}^3$的金属材料求该金属材料的密度。

（3）小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为1.2千克 $/$米 ${}^3$，现通过气泵向玻璃容器内压入空气，使容器内空气密度增大到3.0千克 $/$米 ${}^3$，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛，请通过计算说明。