初中物理验电器的原理及使用实验题

“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。

小阳为了测量某金属块的密度，他找来一根均匀的直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物A挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小阳测出金属块B密度的部分实验步骤，请你按小阳的思路，将实验步骤补充完整。

（1）用刻度尺测出OE的长度L₀。
（2）把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
（3）                                 。
（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量，计算B物体的密度的表达式是：ρ_B＝        。(2分)

为验证阿基米德原理，小明选用实验器材：弹簧测量计、大烧杯、小水桶、小石块、小垫块和水；完成以下几个测量步骤：

A．用弹簧测力计测出石块的重力G物；

B．将石块浸没在烧杯的水中，读出此时弹簧测力计示数F；

C．用弹簧测力计测出小水桶和水的总重力G总；

D．用弹簧测力计测出空水桶的重力G0；

（1）最佳测量步骤为：____。
（2）实验过程中，若斜置在小垫块上的大烧杯中水没有装满，小水桶承接到的水的重力____被石块排开的水的重力（填“大于”、“等于”或“小于”）。
（3）石块浸没在水中所受的浮力表达式____；被石块排开的水的重力表达式____。（用已测得的物理量表示），比较F_浮与G_排的大小。
（4）如图B所示，当石块浸没到水中后，随着石块浸在水中深度增加，弹簧测力计的示数____（“变大”、“不变”或“变小”）。

在量筒内注入适量的水，将一木块放入水中，水面达到的刻度是V1，如图（a）所示；再将一金属块投入水中，水面达到的刻度是V2，如图（b）所示；若将金属块放在木块上，木块恰好没入水中，这时水面达到的刻度是V3．如图（c）所示．金属密度＝________．
  
（a）   （b）    （c）

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=            。

小青和小红都想测量某种液体的密度。

（1）小青的方法是：首先将天平放在水平桌面上，并将游码移至标尺的零刻度线处，发现指针偏向分度盘中央刻度线左侧，她应向______（选填“左”或“右”）侧调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央刻度线。
收集数据：
①向瓶中倒入适量液体，用天平测出瓶和液体的总质量m₁=________g，如图甲所示；
②将瓶中的部分液体倒入量筒中，用天平测出瓶和剩余液体的质量m₂，如图乙所示；
③用量筒测出倒入液体的体积V=_________mL，图丙所示。

由以上数据可以得到液体的密度ρ_液=__________g/cm³。（写出具体数值）
（2）小红用水、石块（密度大于被测液体密度）、烧杯、弹簧测力计也测到了该液体的密度，如图所示（ρ_水为已知）：
①用细线系住石块，并挂在弹簧测力计下，测得其重力为G，如图甲所示；
②用弹簧测力计拉住石块使其浸没在水中，测得拉力为F₁，如图乙所示；
③用弹簧测力计拉住石块使其_______在待测液体中，测得拉力为F₂。
由以上数据可以得出液体密度的表达式ρ_液=__________________，石块密度的表达式ρ_石=_______________（用本次实验收集到的物理量表达，水的密度用ρ_水表达）。
（3）从实验操作的简单、方便这个角度来看_________（选填：“小青”或“小红”）的方法更好。

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=         ．

某兴趣小组在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中，做了如图所示的实验，将同一物体A逐渐浸入到密度为的液体中，并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律，得出以下一些结论：

（1）分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论：当液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越     ；分析比较实验序号     可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，物体所受浮力与浸没在液体中的深度      （选填“有关”或“无关”）。
（2）由实验可知A物体的重力为        N，A物体浸没在液体中时所受的浮力是      N。
（3）同组的小薇同学继续用下面的方法测出了金属块B物体的密度，她具体操作如下：
①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中，待其静止后用刻度尺测出有高度露出液面，如图甲所示，则木块浸入液体中的深度是            ，木块底部所受液体的压强是              （以上两空均用相关的物理量表示）。
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h₁，如图乙。
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央，放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h₂，如图丙。

④则B物体的密度=         （用相关的物理量表示）。实验结束后同学们展开了激烈讨论，认为小薇同学的操作还是有一些不足，请你说出一条不足之处                  。

小明利用弹簧测力计、细线、装有适量水的小桶，测量铁矿石的密度。以下是小明设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
（1）将装有适量水的小桶悬挂在弹簧测力计下方，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₁，并记录在表格中；
（2）用细线拴住铁矿石，将铁矿石放入小桶中，手松开细线，铁矿石沉入桶底，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₂，并记录在表格中；
（3）                                                        ，待小桶静止时，读出弹簧测力计的示数F₃，并记录在表格中；
（4）已知水的密度为ρ_水，利用测量出的物理量和ρ_水计算铁矿石的密度ρ_石 =       ，并将计算结果记录在表格中。

小阳喜欢动手做实验，下面是她课后在实验室为测量物质的密度进行的一些尝试。

（1）小阳先将盐水倒入量筒，如图甲所示，则盐水的体积为_________cm³。接着用天平测出空烧杯的质量为30g，然后她将量筒中的盐水全部倒入烧杯，用天平测量烧杯和盐水的总质量，天平平衡时的情景如图乙所示，则烧杯和盐水的总质量为_________g。请你根据以上实验数据计算出盐水的密度为_________kg/m³，这种方法测量的盐水密度会比真实值_________ (选填“大”或“小”)。
（2）小阳紧接着想要测量一种蜡块的密度。但是量筒却被其他同学拿走了，聪明的小阳想到了一种利用现有器材测量蜡块密度的方法：
第一步：把蜡块放入图乙烧杯的盐水中漂浮，调节天平平衡，记下天平的示数为81g；
第二步：再用一个体积不计的细铁丝把蜡块全部压入盐水中稳定后，重新调节天平平衡，记下天平的示数为85g；
请利用上面（1）问中得出盐水的密度和测得的相关数据帮助小阳完成下列计算：蜡块的质量是_________g；漂浮时蜡块所受的浮力大小是_________N，蜡块被全部压入盐水中时所受的浮力大小是_________N；蜡块的体积是_________cm³，蜡块的密度是_________g/cm³。

为探究“浮在液面上的实心球体露出液面的体积与哪些因素有关”，某小组同学用甲、乙两种不同物质制成的若干实心球体，放入盛水量筒中进行实验，他们将测量及计算得到的有关数据记录在表中。

ρ乙＜ρ甲＜ρ水
实验序号	1	2	3	4	5	6	7	8
物质	甲	乙
球体的体积（cm^3）	10	15	20	30	10	12	20	30
球体浸入水中的体积（cm^3）	8	12	16	24	5	6	10	15
球体露出水面的体积（cm^3）	2	3	4	6	5	6	10	15

（1）分析表格中的数据可知，浮在液面上的实心球体露出液面的体积与                 有关。
（2）若用甲物质制成体积为25厘米³的实心球体，当它浮在水面上时露出水面的体积应为       cm³。
（3）如图为一种自动贮水器的示意图，若图中的浮子是用乙物质制成的，如果换用甲物质制成相同体积的实心球体为浮子，贮水器中的最高水位         （选填“升高”或“降低”）

小明的父亲是一位配钥匙的师傅，他发现有一种钥匙坯和5角硬币的颜色都是黄灿灿的，为探究它们是否是同一种材质，设计如图实验：

（1）取一枚钥匙坯放入小空桶，称出它们的总重F₁；
⑵取一枚5角硬币放人小空桶，称出它们的总重F₂；
⑶将那枚钥匙坯轻轻放人已装满水的溢水杯中，用小空桶收集溢出的水，称出水及桶的总重F₃；
（4）将那枚5角硬币也轻轻放人溢水杯中(钥匙坯仍在其中)，用刚才装水的小桶继续收集这次溢出的水，称出桶及两次溢出水的总重F₄。
①在该实验中，小明遗漏了一步重要的测量(并用字母表示)：                。
②小明认为，如果则可以认为它们是同一材质。根据你补充的步骤，上述等式应修改为：               。
③实验时，钥匙坯、硬币各取一枚好不好？请作答并简述理由__________________。

小聪同学在学习了阿基米德原理时想到“物体受到浮力大小可能还跟物体的密度有关?”、“没有天平和量筒，只用弹簧测力计和水也能测铁块等的密度”，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块（已知铜的密度大于铁的密度），进行了如图的实验。

（1）步骤C中的铁块在水中所受到的浮力为      N．
（2）验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关？小聪应该选取图中的步骤      （填字母符号）进行对比．根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块受到的浮力      （选填“大于”、“等于”或“小于”）铁块受到的浮力．由此得出物体所受的浮力火小与物体的密度      （选填“有关”或“无关”）
（3）该实验还可以研究其他的浮力问题，按照图中的A、C、D步骤实验。可以得出的结论是：液体密度一定时，                                。
（4）利用本实验的数据，测得铁块的密度大小是      kg/m³。

(7分)（1）如图所示，温度计的分度值为       ，此时的气温为       。
（2）弹簧测力计如图，弹簧测力计的量程为      ，读数为      N。

（3）小刚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
和酒精)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。下图表示探究过程及有关数据。
a.分析②、③、④，说明浮力大小跟                    有关。
b.分析       ，说明浮力大小跟液体的密度有关。
c.物体完全浸没在酒精中所受的浮力是             N。

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时，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16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、2、3的位置，观察弹簧测力计的示数将          ，在位置3、4中，弹簧测力计的示数又将         （填变大、变小或不变）。这说明                                。
（2）比较实验的整个过程，分析弹簧测力计的示数的变化规律，可以得到的结论是                 。能证明上述猜想       是正确。（填序号）