初中物理物体的浮沉条件及其应用实验题

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识（如图），每条红色或白色标识的长度 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）沉管灌水前的重力；

（2）要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；

（3）沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差。

某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。

（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的　　盘，如图甲所示，蜡块的质量是　　 $g$；

（2）用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中，再用天平测得溢出水的质量为 $10g$，则蜡块的体积是　　 $c{m}^3$，蜡块的密度 ${\rho }_{蜡}=$　　 $g/c{m}^3$；

（3）用刻度尺测出正方体蜡块的高度为 $h_1$，如图乙所示，蜡块漂浮在盐水中，再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为 $h_2$，则盐水的密度 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（用 $h_1$、 $h_2$和 ${\rho }_{蜡}$表示）

有两块边长均为4cm的无色透明的正方体"玻璃"。一块是普通玻璃（密度为）；另一块是"有机玻璃"（密度为）。请你选用所需器材，设计一种方案，在不损坏"玻璃"的原则下区分它们。

实验器材：托盘天平、海绵、细线、大烧杯、刻度尺、浓盐水（密度为）。

请将所选器材、操作方法、现象及结论填入下表（方案不能与示例相同）。

	所选器材	操作方法	现象	结论
示例	托盘天平	将两块"玻璃"分别放在调节好的天平的两个托盘上。	天平一端下降	下降的一端放的是普通玻璃
你的方案

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。图如表示探究过程及有关数据．

(1) 分析图B、C、D，说明浮力大小跟_______________有关．
(2) 分析图______和图_______，说明浮力大小跟液体密度有关．
(3) 物体完全浸没在煤油中所受的浮力是_______N．

魔芋因其具有较高的医学价值和食用价值而被广泛种植，为了选择较好的块茎作为种子，常采用盐水选种的方法来选择饱满的小磨芋种植。以此为背景，某物理兴趣小组作了相关的实验探究：
通过往水中加盐，使磨芋漂浮在水面上。几天后他们惊奇地发现原来浮在水面的磨芋又都沉在容器底部，对此现象，他们提出了以下几种猜想：
猜想1：可能由于水的蒸发，盐水的密度变大，导致磨芋下沉；
猜想2：可能是磨芋在盐水中浸泡几天后质量变大，导致磨芋下沉；
猜想3：可能是磨芋在盐水中浸泡几天后体积变小，导致磨芋下沉；
经过一番讨论，他们马上否定了猜想1，你认为他们否定的理由是____________。
接着他们就猜想2和猜想3进行了如下的实验操作：
（1）取三块磨芋，编上A、B、C号，分别测出其质量和体积；
（2）配制一大杯盐水；
（3）将三块磨芋放在盐水中，使其漂浮，几天后发现磨芋都沉在容器底部，将其捞出、擦干，分别测出其质量和体积。
实验数据如下表：

磨芋的编号	质量/g	体积/cm^3
	放入盐水前	在盐水中下沉后	放入盐水前	在盐水中下沉后
A	44.8	39.2	40	33
B	56.1	48.8	50	41
C	77.3	67.9	69	57

请分析上述实验数据后回答：猜想2是__________（选填：“正确”或“错误”）的；你认为导致磨芋下沉的原因是______________________________。