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文档简介
决胜2020年中考科学压轴题全揭秘专题10密度、浮力、压强探究【考点1】密度探究【例11】某商店在出售一种比市场价便宜很多的银手镯,吊牌上标注着是纯银。为保护消费者权益,质量监督部门通过测密度来鉴定真伪。已知ρ银=10.5g/cm3。下面是他们的测量过程:(1)天平调平:将天平放在水平台上,将游码调到标尺的零刻度线处,此时指针左偏,则应把横梁上的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调,使横梁平衡。(2)将手镯放在左盘,加减砝码,移动游码,天平重新平衡。如图1,则手镯质量m=________g。(3)将手镯放入如图2所示装满水的烧杯中,用量筒测出溢出水的体积如图3。通过计算可知手镯密度为________㎏/m3。(4)若测量手镯体积时,未放入手镯前烧杯中水未装满,则会使密度测量________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)【答案】(1)右(2)66.6(3)83254)偏大【解析】【分析】(1)平衡螺母总是向轻的那端调节;
(2)手镯的质量=砝码质量+游码质量;
(3)首先根据量筒的示数得到手镯的体积,然后根据公式ρ=mV计算手镯的密度;
(4)如果烧杯中的水未装满,那么放入手镯后水面先上升,然后才会有水排出,那么排出水的体积会小于手镯的体积;根据公式ρ=【解答】(1)如果天平指针左偏,那么天平的右盘轻,因此横梁上的平衡螺母应该向右调节;
(2)砝码的质量为:50g+10g+5g=65g,游码的质量为1.6g,因此手镯的质量为:65g+1.6g=66.6g;
(3)手镯的体积为8ml=8cm3,那么它的密度为:ρ=mV=66.6g8c【变式11】小亮为了测量滨州特产“冬枣醋”的密度,进行了如下实验:(1)把天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端的________处,然后调节________,使天平横梁平衡。(2)接下来进行了以下四项操作,如图所示:A.用天平测出空烧杯的质量m0;B.将部分冬枣醋倒入烧杯中,用天平测出烧杯和冬枣醋的总质量m1;C.将烧杯中冬枣醋的一部分倒入量筒,测出这部分冬枣醋的体积V;D.用天平测出烧杯和剩余冬枣醋的总质量m2;以上操作步骤中有一步是多余的,它是步骤________(填步骤序号)。(3)由图可知待测冬枣醋的质量为________克,体积为________厘米3,冬枣醋的密度为________克/厘米3。【答案】(1)零刻度线;平衡螺母(2)A(3)44;40;1.1【解析】【分析】(1)根据天平平衡的调节方法分析解答;
(2)冬枣蜡为液体,因此测量它的质量使用前后两次总质量之差的方法,不使用总质量减空烧杯质量的方法,这样可以减小实验误差;
(3)冬枣蜡的质量=BD,根据量筒的示数读出液体的体积,根据公式ρ=mV计算冬枣蜡的密度。
【解答】(1)把天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端的零刻度线处,然后调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
(2)在上述步骤中,B、D之差可以得到冬枣蜡的质量,C可以得到冬枣蜡的体积,据此可以计算出冬枣蜡的密度,那么多余的步骤是A;
(3)B中总质量为:50g+20g+10g+2.4g=82.4g;
D中总质量为:20g+10g+5g+3.4g=38.4g;
那么冬枣蜡的质量为:82.4g38.4g=44g;
冬枣蜡的体积为40cm3;
【例12】小科利用实验室的器材测量了某品牌可乐的密度。请回答相关问题:⑴小科将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端零刻度线处.发现指针指在如图甲所示位置。此时他应将平衡螺母适当向________(填“左”或“右”)调节,使天平平衡。⑵将装有可乐的烧杯放在天平的左盘中,存右盘中放入50g、20g、10g三个砝码后,天平指针刚好指在分度盘中线位置。⑶将杯中的一部分可乐倒入量筒中,量筒内可乐的体积如图乙所示;⑷测出剩余可乐和烧杯的总质量如图丙所示,则可乐的密度是________g/cm3。⑸计算出密度后,小科发现量筒内的可乐中有很多气泡,这样会使小科测量的密度值________(填”偏大”“偏小”或“不变”)。【答案】左;1.05;偏小【解析】【分析】(1)调节天平平衡时,平衡螺母总是向轻的那端调节;
(4)量筒内可乐的质量等于前后两次天平的示数之差,并读出可乐的体积,根据公式ρ=mV计算密度即可;
(5【解答】(1)根据甲图可知,天平的指针偏右,说明左盘轻,那么平衡螺母应该向左调节;
(4)倒入量筒前,烧杯和可乐的总质量为:50g+20g+10g=80g;
倒入量筒后,剩余的总质量为:20g+10g+5g+3g=38g;
量筒内可乐的质量为:m=80g38g=42g;
可乐的体积为40mL=40cm3;
那么可乐的密度为:ρ=mV=42g40cm3=1.05g/cm【变式12】“测量橙汁的密度”实验(1)为了测量结果更准确,下列实验步骤的合理顺序是________(用字母表示)A.计算橙汁的密度B.用天平测出空烧杯的质量C.烧杯中盛适量的橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量D.调节天平平衡E.将烧杯中的橙汁全部倒入量筒中,读出橙汁的体积(2)测量橙汁和烧杯总质量时,砝码和游码的位置如图甲所示,则总质量为________g。(3)不用量筒,只需添加一个完全相同的烧杯和适量的水,也可以完成该实验。实验步骤如下:a.用已调好的天平测出空烧杯的质量,记为m0;b.向一个烧杯倒入适量橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量,记为m1;c.向另一个烧杯中倒入与橙汁等深度的水(如图乙),用天平测出水和烧杯的总质量,记为m2;d.橙汁的密度ρ橙汁=________(水的密度用ρ水表示)【答案】(1)DCEBA(2)63.4(3)(m1—m0)ρ水/(m2—m0)【解析】【分析】(1)测量液体的密度时,为了减小液体质量的测量误差,不应该先测空烧杯的质量,应该先测液体和烧杯的总质量,然后再测剩余的总质量,这样计算出的液体质量比较准确;
(2)物体的质量=砝码的质量+游码的质量;
(3)烧杯相同,水和橙汁的深度相同,其实就是控制它们的体积相同;利用水的密度已知和水的质量,结合密度公式计算出水的体积,也就是橙汁的体积;最后再利用橙汁的质量和体积结合密度公式计算即可。【解答】(1)为了测量结果更准确,下列实验步骤的合理顺序:先调节天平平衡,然后烧杯中盛适量的橙汁,用天平测出橙汁和烧杯的总质量;接下来将烧杯中的橙汁全部倒入量筒中,读出橙汁的体积,再用天平测出空烧杯的质量,最后计算橙汁的密度,即DCEBA;
(2)砝码的质量是:50g+10g=60g,游码的质量是3.4g,那么橙汁和烧杯总质量为:60g+3.4g=63.4g;
(3)水的体积为:V水=m水ρ水=m2-m0ρ水;那么橙汁的体积为:V橙汁=V水=m2-【考点2】浮力探究【例21】在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积,实验数据记录在表中。液体种类实验序号物体重力G物(N)弹簧测力计示数F(N)物体受到的浮力F浮(N)排开液体体积V排(cm3)水ρ水=1.0g/cm3121.50.55021.01.010030.51.5150酒精ρ酒精=0.8g/cm3421.60.45051.20.810060.81.2150(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可得出的初步结论是:________。(2)分析比较实验序号________可得出的初步结论是:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。(3)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂了一个重1.5N的物块,如图甲所示,当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘________N处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。【答案】(1)当物体密度相同时,排开液体的体积越大,受到浮力越大。(2)1、4或2、5或3、6
(3)0.7【解析】【分析】(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知,液体的密度相同,物体浸入液体中的体积不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法求出受到浮力的大小,即可得出结论;
(2)物体所受浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关,在探究浮力的大小与液体密度的关系时,应控制排开液体的体积不变,改变液体的密度,据此选择实验序号;
(3)根据阿基米德原理可知,同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大,根据称重法可知弹簧测力计示数的变化;根据阿基米德原理求出,物体在酒精中受到的浮力,根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置。
【解答】(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知,液体的密度相同,物体浸入液体中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,即所受的浮力变大,因此可得结论:当物体密度相同时,排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)在探究浮力的大小与液体密度的关系时,应控制排开液体的体积不变,改变液体的密度因此应该分析实验序号:1、4或者2、5或者3、6;
(3)当他把物块浸没在水中时,受到的浮力:F浮=GF′=1.5N0.5N=1N,
根据阿基米德原理得:1N=ρ水gV排①
当他把物块浸没在酒精中时,F浮酒=ρ酒gV排②
∵两者排开液体的体积相等,
∴①②两式相比可得:1NF浮酒=ρ水ρ酒;
即:1NF浮酒=1g/cm30.8g/cm3
解得:F浮酒=0.8N;
此时弹簧测力计的示数为:【例21】小雨在“验证阿基米德原理”的实验操作步骤如图所示,实验过程如下。A.用细线将橡皮挂在弹簧测力计下,测出橡皮的重力;B.将水倒入溢水杯中;C.将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时读出弹簧测力计的示数;D.将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,读出此时弹簧测力计的示数;E.记录、分析实验数据,得出实验结论;F.整理实验器材。请根据小雨的实验过程回答下面问题:(1)指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤:________。(2)在B步骤中对溢水杯中的水量有何要求?________。(3)将橡皮从水面上方某一高度处缓缓下降,使其逐渐浸入水中直至完全浸没,整个过程中弹簧测力计的示数如何变化?________。(4)若A、C、D三个图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3,漏掉的实验操作中的弹簧测力计示数为F4,那么当满足________关系式时(用字母表达式表示),阿基米德原理就得到了验证。【答案】(1)测量空桶的重力(2)水面要达到溢水杯口(3)变小4)F1−F2=F3−F4【解析】【分析】(1)验证阿基米德原理,其实就是证明浮力和排开液体重力的关系。在实验中,浮力靠称量法得到,即F浮=GF拉;而排开水的重力G排=G总G桶,那么需要测量空桶的重力和溢出水和小桶的重力之和;分析发现,漏掉的步骤就是没有测量空桶的重力;
(2)如果水面没有到达溢水杯口,那么放入物体后,水面先上升到杯口,然后才会有水流出,这样测出的溢出水的重力偏小,造成测量误差;
(3)首先根据V排的变化分析浮力的大小变化,然后根据F拉=GF浮分析测力计的示数变化;
(4)根据图片可知,F1就是物体的重力,而F2就是物体浸没在水中测力计的示数,那么二者之差就是此时物体受到的浮力;而F3是桶和水的总重力,F4是空桶的重力,二者之差就是排开水的重力。根据阿基米德原理F浮=G排可知,它们之间的关系为F1−F2=F3−F4。【解答】(1)小雨在实验操作中漏掉的一个步骤:测量空桶的重力。
(2)在B步骤中对溢水杯中的水量要求:水面要达到溢水杯口;
(3)将橡皮从水面上方某一高度处缓缓下降,使其逐渐浸入水中直至完全浸没,橡皮排开水的体积不断增大,那么它受到的浮力不断增大;根据公式F拉=GF浮可知,弹簧测力计的示数逐渐变小;
(4)若A、C、D三个图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3,漏掉的实验操作中的弹簧测力计示数为F4,那么当满足F1−F2=F3−F4关系式时,阿基米德原理就得到了验证。【变式22】如图所示,某同学在没有弹簧测力计的情况下,用一根弹簧代替做了探究“阿基米德原理”的创新实验。(1)如图甲,在弹簧的下端挂一个小桶,小桶的下面吊一个石块,记下弹簧伸长后下端到达的位置0,将此时弹簧受到的拉力记为F,小桶与石块的总重记为G,则F1________G(选填“>”“<”“=”);(2)如图乙,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,待排出的水全部流到旁边的小水杯中,将此时弹簧受到的拉力记为F2,则小石块受到的浮力F浮=________
(用含G和F2的式子表示)(3)为得到石块受到的浮力和排开液体(小水杯中的水)的重力的关系,请你简要叙述在如图甲、乙实验之后下一步的实验设计________
。【答案】(1)=(2)F浮=GF2
(3)把小杯中水全部倒入小桶中,观察弹簧是否到达原来位置【解析】【分析】F浮=G排=ρ液·g·V排,F浮是浮力,G排是物体排开液体后受到的重力,ρ液是液体的密度,g通常是9.8N/kg,V排是物体排开液体的体积。
【解答】(1)F1=G,因为弹簧对小桶的拉力计为F,和小桶和石块的总重是一对平衡力,大小相等,即F1=G。
(2)如图乙,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,待排出的水全部流到旁边的小水杯中,将此时弹簧受到的拉力记为F2,这个F2是减去了那些排出的水的重力的值,而小石块的体积就是那些排开液体的体积,弹簧对小桶的拉力计为F,和小桶和石块的总重是一对平衡力,大小相等,即F1=G。当石块浸没在水中时,待排出的水全部流到旁边的小水杯中,将此时弹簧受到的拉力记为F2,因为F浮=ρ液·g·V排,小桶与石块的总重记为G,而所以小石块受到的浮力F浮=GF2。
(3)为得到石块受到的浮力和排开液体(小水杯中的水)的重力的关系,设计的实验是把小杯中水全部倒入小桶中,观察弹簧是否到达原来位置。
故答案为:(1)=(2)F浮=GF2(3)把小杯中水全部倒入小桶中,观察弹簧是否到达原来位置【考点3】压强探究【例31】在“研究影响液体内部压强”的实验中:(1)压强计是通过观察U型管的两端液面的________来显示橡皮膜所受压强大小。(2)比较图甲和图乙,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随液体________的增加而增大。(3)如果我们要讨论液体内部压强是否与液体密度有关,应选择________进行比较。【答案】(1)两侧液面高度差(2)深度(3)乙、丙【解析】【分析】(1)当橡皮膜上不受压强时,U型管两边的液面相平;如果橡皮膜上受到压强时,U型管两边的液面会出现高度差;
(2)比较甲和乙实验中,哪个因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法描述结论;
(3)探究液体压强与密度有关时,必须改变液体密度控制深度相同。
【解答】(1)压强计是通过观察U型管的两端液面的两侧液面高度差来显示橡皮膜所受压强大小。
(2)比较图甲和图乙,液体都是水即密度相同,二者深度不同,U型管两边的液面高度差不同,得到结论:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大。
(3)探究液体压强与密度有关时,必须改变液体密度控制深度相同,因此应该选乙和丙。【变式31】用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”;(1)如图(a)所示,压强计是通过比较________来反映被测压强大小的;当金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景,此时U形管左支管液面上方的压强________右支管液面上方的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”),调节的方法是________(选填“A”或“B”);A.将此时右边支管中高出的液体倒出
B.取下软管重新安装(2)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中(已知其中一杯为水,另一杯为盐水),如图(b)和(c)所示,他发现图(b)中U形管两边的液柱高度差较小,由此确定图(b)杯子中盛的是水。小明的结论是否正确________,理由是________。【答案】(1)U形管两侧液面的高度差;大于;B(2)正确;金属盒浸入液体中较深,但压强小【解析】【分析】(1)当金属盒上没有受到压强时,U形管两边的液面高度相等;当它受到压强时,U形管两边的液柱就会出现高度差;U形管左边的液柱低,根据p左=p0+p右可知,p左>p右;如果要调节两边的液柱相平,最简单的办法就是取下重新安装;
(2)根据图片可知,b图中U形管两边的液柱高度差小,说明它的压强p小,且b图中探头的深度h大;根据公式p=ρ液gh可知,左边液体的密度肯定小于右边液体的密度,即左边是水。
【解答】(1)如图(a)所示,压强计是通过比较U形管两侧液面的高度差来反映被测压强大小的;当金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景,此时U形管左支管液面上方的压强大于右支管液面上方的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”),调节的方法是取下软管重新安装,故选B;
(2)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入到两杯液体中(已知其中一杯为水,另一杯为盐水),如图(b)和(c)所示,他发现图(b)中U形管两边的液柱高度差较小,由此确定图(b)杯子中盛的是水。小明的结论正确,理由是:金属盒浸入液体中较深,但压强小。【例32】小刚同学为了探究“压力的作用效果与哪些因素有关”时,设计了如图所示的实验:(1)小刚使用海绵的好处是________。(2)比较图b和图c可以得出:________,压强越大。(3)通过观察图________后得出,在压力一定时,受力面积越小,压强越大。(4)该实验中小刚用到的科学方法有________。【答案】(1)海绵受力时形变会比较明显,使实验现象更明显
(2)在受力面积一定时,压力越大(3)b、d(4)控制变量法、转化法【解析】【分析】(1)如果用物体的形变反映压力的作用效果,那么所选的物体受力后的形变必须明显;
(2)分析b和c中哪个因素相同,哪个因素不同,然后根据现象描述结论即可;
(3)根据结论可知,所选的实验中压力相等而受力面积不同;
(4)探究一个因素对物理量的影响必须控制其它因素相同,这就是控制变量法;将不易观察到的现象用与它相关的其它现象来反映,这就是转换法。【解答】(1)小刚使用海绵的好处是海绵受力时形变会比较明显,使实验现象更明显。
(2)b图和c图中受力面积相等,c的压力大,c中的海绵形变程度更大,得到:在受力面积一定时,压力越大,压强越大;
(3)b和d中压力相等,d的受力面积小,海面形变程度更大,因此:通过观察图b和d后得出,在压力一定时,受力面积越小,压强越大;
(4)用海绵的形变程度反映压力的作用效果,这里运用了转换法;探究受力面积对压力作用效果的影响时,保持压力相等,这里运用了控制变量法。
故答案为:(1)海绵受力时形变会比较明显,使实验现象更明显;(2)在受力面积一定时,压力越大;(3)控制变量法、转换法【变式32】小明同学利用A、B两物体、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验。如图所示。(1)实验中小明是通过观察________来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是________法。(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是________。(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图________和________所示实验。(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是________。【答案】(1)泡沫的凹陷程度;转换法(2)在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
(3)甲;丙(4)没有控制压力大小相同【解析】【分析】(1)泡沫受到压力凹陷非常明显,可以反映压力作用效果;将不易观察到的现象转化为容易观察到的相关的现象,这叫转换法;
(2)先描述甲、乙实验中相同的因素,再描述不同的因素对物理量的影响即可;
(3)根据控制变量法进行选择即可;
(4)探究受力面积对压强的影响要控制压力相等,据此解答。【解答】(1)实验中小明是通过观察泡沫的凹陷程度来比较压力作用效果的,这种科学探究方法是转换法。
(2)甲、乙实验受力面积相同,但压力不同,因此结论是:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,必须改变受力面积控制压力相同,应通过比较图甲和丙实验得到;
(4)探究受力面积对压强的影响要控制压力相等,但小明没有控制压力相等,所以实验结论不可靠。
故答案为:(1)泡沫的凹陷程度,转换法;(2)在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;(3)甲,丙;(4)没有控制压力大小相同【例33】小明用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=________。步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞________时,下弹簧测力计的示数为5.2N。步骤三:用刻度尺测出注射器________长度为4.00cm步骤四:算出大气压强值为________Pa。同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于________。②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的________(摩擦力/大气压力)为0.3N。小华根据改进后测得的数据,重新计算大气压的值。【答案】F/S;刚被拉动;有刻度部分的;1.04×105Pa;排空注射器内的空气;摩擦力【解析】【分析】根据压强公式p=FS分析解答;
步骤一:注射器的活塞受到测力计的拉力和大气压力,当它刚被拉动时,它受到平衡力,即大气压力等于测力计的示数;
步骤三:活塞的横截面积S=VL,V为注射器的容积,而L为针筒中有刻度部分的长度;
步骤四:首先根据公式S=VL计算出活塞的横截面积,然后根据公式p=FS【解答】本实验的原理是二力平衡p=FS;
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度为4.00cm;
步骤四:活塞的横截面积:S=VL=2cm34cm=0.5cm2=5×10-5【变式33】某实验小组利用注射器、弹簧测力计、毫米刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:第一步,把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气。然后用橡皮帽封住注射器的小孔。第二步,如图甲所示,用细尼龙绳将注射器活塞与弹簧秤相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始相对注射器筒滑动时,记下弹簧测力计的示数(即大气压强对活塞的压力)F=30N。第三步,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度l(如图乙)。第四步,计算出此时大气压强p。试帮助实验小组完成数据处理和分析:(1)注射器全部刻度的长度l=________cm。(2)计算得到大气压强p=________Pa。(3)同学们发现实验误差较大,请分析该实验过程中导致误差的因素有(请写出一条除读数误差外的原因):________。【答案】(1)6.0(2)9×104
(3)①空气没有排尽②活塞与筒壁之间有摩擦(其它答案合理也可)【解析】【分析】将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气。【解答】(1)从图中可以看出,注射器可容纳的药水容积为20ml=20cm3,这20cm3的刻度长度由刻度尺可看出为6.00cm。
(2)根据图乙所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6cm,所以活塞的横截面积为S=V/h=20cm3
/6cm=3.6cm2
,可计算出大气压强的值为:P=F/S=30N/3.6×104m2
=9×104Pa
(3)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气,如果空气没有排尽就会造成实验过程中有误差,又或者活塞与筒壁之间的摩擦导致实验过程中的误差。
故答案为:(1)6.0(2)9×104(3)①空气没有排尽②活塞与筒壁之间有摩擦(其它答案合理也可)1.如图所示,小丽利用天平、玻璃杯、体积为20cm3的金属块、细线等器材测量蜂蜜的密度.⑴将天平放在水平台上,将游码放到标尺左端的零刻度线上,调节横梁平衡;⑵在玻璃杯中倒入适量的蜂蜜如图甲所示,用天平称出蜂蜜和玻璃杯的总质量m0,其示数如图乙所示,m0=________g;⑶将金属块浸没在蜂蜜中,金属块不接触玻璃杯并保持静止且蜂蜜无溢出,如图丙所示。天平平衡后,砝码总质量加上游码在标尺上对应的刻度值为m=150.4g,则蜂蜜密度ρ=________g/cm3⑷小明用天平测出同种蜂蜜和玻璃杯的总质量后,将浓稠粘滞的蜂蜜沿量筒壁缓缓倒入量筒内测量体积,再用天平测出剩余蜂蜜和玻璃杯总质量.对比小丽的测量方法,小明所测得的密度值________(选填“偏大”或“偏小”)。【答案】122.4;1.4;偏大【解析】【分析】(2)根据物体质量=砝码质量+游码质量计算蜂蜜和玻璃杯的总质量;
(3)天平左盘中质量的增大量其实就是金属块排开蜂蜜的质量,然后根据公式ρ液=m排V排计算蜂蜜的密度;
【解答】(2)砝码质量为:100g+20g=120g;游码质量为2.4g,那么m0=120g+2.4g=122.4g;
(3)金属块排开蜂蜜的质量为:m排=150.4g122.4g=28g;
金属块排开蜂蜜的体积为:V排=20cm3;
那么蜂蜜的密度为:ρ液=m排V排=28g20cm2.某班同学在“探究某种液体的特性”的实验中,利用天平和一个可以直接读出液体体积的医用注射器进行多次测量。(1)某次实验操作如下:用注射器吸取一部分液体(如图甲所示,注射器内没有空气),将装有液体的注射器放在已调平的天平左盘称量,天平平衡时右盘砝码的质量及游码的位置如图乙所示。由图可读出注射器内液体体积为________毫升,注射器的总质量为________克。(2)多次如上测量,得到注射器的总质量与对应的液体体积,画出如图丙所示图像,由此可得到该液体的密度是________千克/米3。(3)受此实验启发,小明只用该注射器和部分纯净水在家里测出了冰的密度。他的做法是:在注射器内装18毫升的水,将注射器放入冰箱冷冻室足够时间,取出后测出冰的体积是20毫升,则冰的密度为________克/厘米3。【答案】(1)15;24(2)0.8×103(3)0.9【解析】【分析】(1)根据甲图判断注射器的分度值,然后根据液面位置读出体积;注射器的总质量=砝码质量+游码质量;
(2)根据丙图可知,当液体的体积为30毫升时,注射器的总质量为36g,根据公式m总=m注+m液为等量条件,列出方程组计算即可;
(3)水和冰的质量相同,首先根据m水=ρ水V水计算出冰的质量,然后根据ρ冰=m冰V冰计算密度即可。
【解答】(1)根据甲图可知,注射器的分度值为1mL,那么液体的体积为15mL=15cm3;根据乙图可知,注射器和液体的总质量为:20g+4g=24g;
(2)根据丙图可知,当液体的体积为30毫升时,注射器的总质量为36g,
根据公式m总=m注+m液得到:
24g=m注+ρ液×15cm3;
36g=m注+ρ液×30cm3;
解得:ρ液=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;m注=12g;
(3)冰的质量为:m冰=m水=ρ水V水=1g/cm3×18cm33.欣儿手头上有完全相同的1元硬币10枚,为了测出其中一枚硬币的密度,她设计了一个小实验.实验器材有空金属筒、量杯和水;主要的实验步骤如下:A.将10枚硬币全部放入水中,此时量杯中水面处刻度如图所示;B.将10枚硬币放入金属筒中,让金属筒漂浮在量杯中,记下此时水面处的刻度值为53mL;C.将空金属筒放入盛有适量水的量杯中,让其漂浮,记下此时水面处的刻度值为22mL。(1)合理的实验顺序是________(只填字母序号)(2)由实验可知硬币的密度ρ=________kg/m3;(3)实验中,欣儿运用了下列哪些实验方法?
(填字母序号)。A.
控制变量法
B.
转换法
C.
类比法
D.
累积法【答案】(1)CBA(2)7750(3)B,D【解析】【分析】(1)根据公式ρ=mV可知,测量密度其实就是测量物体的质量和体积。首先在量杯中注入水,并放入小金属筒,然后再将硬币放入小筒,前后两次量筒的示数之差,其实就是硬币漂浮时排开水的体积,据此可以计算出硬币的质量;接下来,将硬币拿出放入水中,第一次和这次量筒内水的体积之差就是硬币的体积,最后根据密度公式计算即可得到硬币的密度;为了减小误差,应该先测质量后测体积;
(2)已知硬币的质量和体积根据公式ρ=mV计算出硬币的密度;
(3)没有量筒,无法直接测出硬币的质量,但是转换为测量硬币漂浮时的浮力,这种方法叫转换法;一枚硬币的质量和体积都比较小,不易测量,从而测量10枚硬币,将原来的数据成倍放大,这种方法叫累积法。
【解答】(1)合理的实验顺序为:
C.将空金属筒放入盛有适量水的量杯中,让其漂浮,记下此时水面处的刻度值为22mL;
B.将10枚硬币放入金属筒中,让金属筒漂浮在量杯中,记下此时水面处的刻度值为53mL;
A.将10枚硬币全部放入水中,此时量杯中水面处刻度如图所示。
即CBA;
(2)根据CB可知,硬币的质量m=m排=ρ水V排=1g/cm3×(53cm322cm3)=31g;
硬币的体积为:V=26cm322cm3=4cm3;
那么硬币的密度为:ρ=mV=31g4.为测量某种液体的密度,小应取了适量该液体的样品,按三种方案进行实验:(1)实验前将天平放在________桌面上,把游码放在零刻度处,若发现指针指在分度盘的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向________(选填“右”或“左”)调节。(2)实验记录数据:方案一:m1=30g,m2=52g,V1=________ml(读数见图乙)方案二:m3=52.8g,m4=________g(读数见图丙),V2=10ml方案三:m1=30g,m3=52.88,V3=19ml,其中方案三中液体密度大小为________g/cm3(3)分析比较上述三种实验方案,你觉得比较合理的应该是______(选填“方案一”、“方案二”或“方案三”)。【答案】(1)水平;右(2)20;42.4;1.2g/cm3(3)方案二【解析】【分析】(1)天平使用前要放在水面上,游码归零后,根据天平指针的偏转方向,反向调节平衡螺母;(2)由量筒读取方案一的体积V1;天平读数时应将砝码与游码的示数相加;根据密度公式计算出方案三的液体密度值;(3)分析方案一和方案三的实验误差,可知最佳测量方案。
【解答】(1)实验前将天平放在水平桌面上,游码归零后,发现指针左偏平衡螺母应向右调节;
(2)方案一,由乙图可知体积V1=20ml;方案二,由图丙可知m4=20g+20g+2.4g=42.4g;方案三,液体的密度大小为:ρ=mV=m3-m1V=52.8g-30g19cm3=1.2g/cm3;
(3)方案一:测量质量时,由于量筒内的液体不能全部倒入烧杯中,测得液体质量偏小,测量的液体密度偏小,误差较大;方案三:测液体体积时,由于烧杯的液体不能全部倒入量筒中,测得液体体积偏小,测量的液体密度偏大,误差较大;方案二比较合理。
故答案为:(1)水平;右;(2)5.同学们在实验室测量某种小矿石的密度,选用天平.量筒.小矿石.细线和水,进行如下的实验操作:A.在量筒中倒入适量的水,记下水的体积;将小矿石用细线系好后,慢慢地浸没在水中,记下小矿石和水的总体积.B.把天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使横梁平衡.C.将小矿石放在左盘中,在右盘中增减砝码并移动游码,直至横梁恢复平衡.(1)为了减少实验误差,最佳的实验操作顺序是:________.(填写字母)(2)在调节天平时,发现指针的位置如图所示,此时应将平衡螺母向________调.(选填“左”或“右”)(3)用调节好的天平称量小矿石的质量,天平平衡时,右盘中砝码的质量和游码的位置如图所示,用量筒测量小矿石的体积如图所示,由此可以算出小矿石的密度为ρ=________g/cm3.(4)量筒不小心被打碎了,老师说只用天平还能测量出陈醋的密度.某组同学添加了两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整:①调节好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;②将一个烧杯装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;③用另一个烧杯装满陈醋,用天平测出________为m2;④根据测得的物理量求出了该陈醋的密度p.(5)针对(4)中的实验设计进行评估讨论后,同学发现该实验设计存在不足之处是:在操作过程中,烧杯装满液体,易洒出,不方便操作.整理实验器材时发现,天平的左盘有一个缺角,则测量结果________.(选填“偏大”“偏小”或“仍然准确”).【答案】(1)BCA(2)左(3)2.64)烧杯与陈醋的总质量(5)仍然准确【解析】【分析】(1)根据公式ρ=mV可知,测量矿石的密度其实就是测量它的质量和体积。因为测量体积使用排水法,为了防止矿石沾水对它的质量的影响,通常先测质量后测体积,据此排列即可;
(2)平衡螺母总是向轻的那端调节;
(3)矿石的质量=砝码质量+游码质量,矿石的体积等于两个量筒的示数之差,最后根据公式ρ=mV计算密度;
(4)两个相同的烧杯内装满水和装满陈醋时,它们的体积相等;而它们的质量等于烧杯和液体的总质量与空烧杯的质量之差,最后根据体积相等,利用密度公式列出等式计算密度即可;
【解答】(1)最佳的实验操作顺序为:
B.把天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使横梁平衡.
C.将小矿石放在左盘中,在右盘中增减砝码并移动游码,直至横梁恢复平衡;
A.在量筒中倒入适量的水,记下水的体积;将小矿石用细线系好后,慢慢地浸没在水中,记下小矿石和水的总体积。
(2)天平的指针偏右,说明左盘轻,因此平衡螺母应该向左调节;
(3)矿石的质量为:50g+2g=52g;
矿石的体积:80mL60mL=20mL;
那么矿石的密度为:ρ=mV=52g20cm3=2.6g/cm3;
(4)③用另一个烧杯装满陈醋,用天平测出烧杯与陈醋的总质量6.小敏同学想测出一个塑料实心球的密度,但是发现塑料球放入水中会漂浮在水上,无法测出它的体积。小敏设计了以下实验步骤:A.用天平测出塑料球的质量,天平如图a所示。记录塑料球的质量为m。B.把适量水倒入量筒中,如图b所示,记录此时水的体积为V1C.用细线栓一个铁块放入水中,静止时如图c所示,记录此时量筒的示数为V2D.剪断细线,让铁块单独静止于水中如图d所示,记录此时量筒示数为V3E.利用密度公式计算出结果。根据上述实验过程,回答下列问题:(1)实验中使用天平测出塑料球的质量,计算出塑料球的密度ρ=_________kg/m3(2)本实验中步骤________是多余的。(3)本实验中如果没有天平,但有弹簧测力计,请写出你的操作步骤________.【答案】(1)0.56×103(2)B(3)用弹簧测力计测出塑料球受到的重力G【解析】【分析】(1)c、d两个量筒示数的差就是塑料球的体积,根据天平读出塑料球的质量,最后根据公式ρ=mV计算塑料球的密度;
(2)a步骤测量塑料球的质量,不可缺少;c中量筒的示数=水+塑料球的体积+铁块的体积,而d中量筒的示数=水+铁块的体积,那么c、d两个量筒示数之差就是塑料球的体积,这时再根据公式ρ=mV计算即可得到塑料球的密度,因此b测量水的体积是多余的。
(3)根据公式G=mg可知,已知物体的重力可以根据m=Gg计算出物体的质量。
【解答】(1)塑料球的质量:m=10g+1.2g=11.2g;
塑料球的体积:V=46cm326cm3=20cm3;
那么塑料球的密度为:ρ=mV=11.2g20cm3次数1234567h(cm)024681012F(N)6.756.255.755.254.754.254.257.小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,如图所示,将一挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如表:(1)分析表中第1列到第5列数据,可以得出的结论是:没有完全浸没的金属圆柱体受到的浮力大小与________成正比;(2)分析表中第6列到第7列数据,说明完全浸没的金属圆柱体受到的浮力的大小与它所处的深度________关;(选填“有”或“无”)(3)分析表中实验数据,可以得出圆柱体的横截面积是________平方厘米;(4)下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图像是________【答案】(1)h(2)无(3)25(4)B【解析】【分析】(1)首先根据F浮=GF计算物体受到的浮力,然后求出浮力和对应深度的比值,如果比值相等,那么它们就成正比例关系;
(2)分析表中实验数据,看物体浸没在水中时,物体受到的浮力与深度的关系,然后得出结论。
(3)根据表格可知,当深度为10cm时,测力计的示数不变,即浮力不变,也就是圆柱体全部浸没水中;根据F浮=GF计算出完全浸没时的浮力,再根据阿基米德原理计算出物体的体积,从而计算出其横截面积;
(4)根据表格确定浮力的大小变化规律即可。
【解答】(1)根据公式F浮=GF计算出第2~5次实验中圆柱体受到的浮力分别为0.5N、1N、1.5N和2N,且浮力和对应深度的比值都是2.25,因此没有完全浸没的金属圆柱体受到的浮力与深度成正比;
(2)由表中第6列和第7列数据可知,物体浸没在水中后,随物体浸入深度的变化,弹簧测力计示数不变,物体受到的浮力不变,由此可见:物体浸没后,物体受到的浮力与深度无关。
(3)由表格中数据知,
物块完全浸没时的浮力F浮=GF=6.75N4.25N=2.5N;
物体的体积V=V排=F浮ρ水g=2.5N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.5×10-4m3=250cm3;
当物体在水中深度为10cm时,物体刚好完全浸没,
8.小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系.他把金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图所示.(1)上述四种情况,________图中金属块所受到的浮力最小.(2)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与________有关.(3)如图所示,当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中,从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中,以下能表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是________【答案】(1)甲(2)液体密度(3)C【解析】【分析】(1)当金属块在测力计下保持静止时,它受到的浮力F浮=GF拉,根据测力计的示数判断受到浮力的大小;
(2)分析丙和丁两个实验中哪个因素不同即可;
(3)首先根据F浮=ρ液gV排判断金属块受到浮力的大小变化,然后根据F拉=GF浮分析测力计示数变化情况即可。
【解答】(1)根据公式F浮=GF拉可知,金属块的重力不变,测力计的示数越大,它受到的浮力越小。因为甲图中测力计的示数最大,所以这时金属块受到的浮力最小;
(2)丙和丁两个实验中,金属块排开水的体积相同,但是液体的密度不变,因此是为了探究浮力大小与液体密度的关系;
(3)当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中,从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中,金属块排开水的体积先增大后不变;根据公式F浮=ρ液gV排可知,金属块受到的浮力先增大后不变;根据公式F拉=GF浮可知,弹簧测力计的示数先变小后不变。
故选C。9.某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:①在量筒中加入适量水,读出量筒内水面位置的刻度②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数④读出量简内水面位置升高后的刻度⑤计算铁块排开水的体积,求出铁块排开的水受到的重力。(1)实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是________。铁块浸没时弹簧测力计的示数/N铁块在水中受到的浮力/N水的体积/cm3水和铁块的总体积/cm³排开水的体积/cm³排开的水受到的重力/N
补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。实验后,该组同学进行了反思:(2)实验步骤①在量筒中加入适量水,“适量”两字的要求是________。(3)小潘同学认为通过以上实验得出结论不可靠,下列能成为她的理由是
。A.
没有进行多次重复实验
B.
没有换用其它液体进行实验
C.
没有进行物体部分浸入水中时的实验【答案】(1)水和铁块的总体积(2)能够完全浸没铁块,而又不会溢出(3)A,B,C【解析】【分析】(1)要比较浮力和排开液体的重力的关系,就要想办法测出浮力和排开液体的重力。当铁块完全浸没在水中时,可以根据公式F浮=GF计算浮力,因此需要测量铁块的重力和测力计的示数;而可根据V排=V=V总V水计算出铁块排开水的体积,因此需要测量水和铁块的总体积和水的体积,最终根据密度公式计算出排开水的重力;
(2)向量筒中加入水后,既能完全淹没金属块,又不至于超过量筒的量程;
(2)为得到普遍性的规律,应该换用不同的实验器材多做几次实验,采集更多的实验数据。
【解答】(1)根据称量法F浮=GF计算铁块浸没时受到的浮力,即需要用弹簧测力计测量空气中物体的重力和水中弹簧测力计的拉力,因此表格中少“铁块的重力/N”;
(2)实验步骤①在量筒中加入适量水,“适量”两字的要求是:能够完全浸没铁块,而又不会溢1。
(3)为得到普遍性的规律,应换用不同液体,进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验,多测几组数据进行分析,从而得出结论,故选ABC。10.小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受的浮力________。(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)分析图象可知:①曲线________(选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。②该金属圆柱体所受的重力为________N,金属圆柱体的密度为________kg/m3。【答案】(1)越大(2)a;2.7;2.7×103【解析】【分析】(1)根据图中物体浸入深度的变化判断浸入液体体积的变化,然后根据物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化,结合F浮=GF拉分析浮力大小和排开液体体积之间的关系;
(2)①判断浮力和拉力的大小变化趋势,然后与图像比对即可;
②根据拉力变化的图象可知,物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G;根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力,根据F浮=ρ水gV排求出物体的体积,再根据G=mg=ρgV求出物体的密度。
【解答】(1)根据图片可知,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的拉力越小;根据F浮=GF拉可知,物体重力不变,那么物体受的浮力会越大,所以浮力的大小与排开液体的体积有关;
(2)①因为在物体全部浸没前,物体进入到液体中的深度越深,排开液体的体积越大,根据F浮=ρgV排可知,物体受到的浮力越大;当物体全部浸没后,排开液体的体积不变,则浮力不再变化,因此浮力的变化趋势为先变大后不变,所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系;
②图象b是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化图象,
当物体没有浸入到水中时,拉力与重力相等,即物体的重力G=F=2.7N;
由图象a可知,圆柱体完全浸没后,圆柱体受的浮力为F浮=1.0N,
物体的体积V=V排=F浮ρ水11.某课外兴趣小组同学学习了浮力后,做了以下实验。(1)利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。④读出量筒内水面位置升高后的刻度。⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是________。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。实验后,该组同学进行了反思:a.量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出________,从而不能得出实验结论。b.通过以上实验得出结论不可靠,理由是________。A.没有进行多次重复实验B.没有换用其它液体进行实验C.没有进行物体部分浸入水中时的实验(2)该小组同学又利用如右图的实验器材做实验,通过观察图中b、e两图,得出了“浮力的大小与液体密度有关”的结论,你认为这样得出结论是否合理?并说明理由________。【答案】(1)铁块的重力/N;水和铁块的总体积或铁块排开水的体积;ABC
(2)不合理。没有控制变量V排相同【解析】【分析】(1)根据F浮=GF计算浮力的方法进行分析;
a.向量筒中不能加入太多的水,应该注“适量”水,水要能浸没物体,而且在放入物体后不能超过量筒的量程;
b.为得到普遍性的规律,应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验,多测几组数据进行分析。
(2)探究浮力的大小与液体密度的关系时,必须控制排开液体的体积相同,而改变液体密度,据此分析即可。
【解答】(1)根据F浮=GF可知,要得到铁块受到的浮力,需要用弹簧测力计测量空气中物体的重力和水中弹簧测力计的拉力;而表格中只有弹簧测力计的拉力,而没有铁块的重力,因此该项是:铁块的重力/N;
a.量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出水和铁块的总体积或铁块排开水的体积,从而不能得出实验结论。
b.通过以上实验得出结论不可靠,理由是:没有进行多次重复实验、没有换用其它液体进行实验和没有进行物体部分浸入水中时的实验,故选ABC。
(2)我认为这样得出的结论不合理,理由是:没有控制变量V排相同。
12.小晨和同组的同学们在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,将两端开口的玻璃管一端扎上橡皮薄膜,竖直插入水或盐水的不同深度处,观察到橡皮薄膜分别向上凸起,实验现象如图1(a)、(b)、(c)所示。(1)根据实验现象实验小组的同学提出猜想:①根据图1(b)和(c),小组同学一致认为:液体内部压强可能与________有关;②根据图1(a)和(b),小组同学产生了不同的观点:小晨认为液体内部某点压强可能与距液面的距离h有关;小萍则认为液体内部某点压强可能与距容器底部的距离d有关;(2)为进一步验证猜想,小组同学接着将一端扎有橡皮膜的玻璃管分别竖直插入甲、乙两种不同液体中,并设法改变h和d,通过在玻璃管中加入适量的水,使橡皮薄膜在液体的不同位置处都能保持平整,如图2所示。然后通过测量玻璃管中所加水的质量,再设法求得橡皮薄膜所受的液体压强p,并将实验有关数据分别记录在表一、表二中;①分析比较实验序号1与6(或2与7,或3与8,或4与9,或5与10)的数据及相关条件,得出的初步结论是:当距液面的距离h相同,距容器底部的距离d相同,________;②小晨分析实验序号3与4与5(或8与9与10)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部,当离开容器底部的距离d相同,液体内部压强p与h成正比;小萍分析实验序号1与2与3(或6与7与8)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部压强p与d成反比。小晨和小萍的结论,你认为是错误的是________
,理由是________。【答案】(1)液体密度(2)液体密度越大,液体内部压强越大;小萍;小萍所选的数据没有控制h相同【解析】【分析】(1)①比较图b和c中哪个因素不同即可;
(2)①比较实验1和6可知,液体深度相同,但液体密度不同,据此解答;
②当探究液体压强与离开容器底部距离的关系时,必须保证液体密度和深度相同。
【解答】(1)①实验b和c中,深度h相同,但液体密度不同,因此:液体内部压强可能与液体密度有关;
(2)①实验1和6中,6中液体密度大小,液体压强就大,因此得到结论:当距液面的距离h相同,距容器底部的距离d相同,液体密度越大,液体内部压强越大;
②我认为小萍的结论是错误的,因为:小萍所选的数据没有控制h相同。
故答案为:(1)①液体密度;(2)①液体密度越大,液体内部压强越大;②小萍,小萍所选的数据没有控制h相同13.水平实验桌面上有微小压强计、刻度尺和装有适量水的A、B两个烧杯。小亮学习了液体内部压强跟哪些因素有关的知识后,又提出了新的猜想,为此他利用提供的实验器材进行了如下实验探究。①将微小压强计的金属盒放入A烧杯的水中,金属盒到烧杯底的距离L为6厘米,如图甲所示,记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h1。②将微小压强计的金属盒放入B烧杯的水中,金属盒到烧杯底的距离L为10厘米,如图乙所示,记录微小压强计U形管两侧的液面高度差h2。小亮发现h1>h2,于是小亮得出结论“液体内部任意一点的压强与该点到容器底的距离L有关”。请你利用这些器材,设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。【答案】解:实验步骤:①将微小压强计的金属盒放入烧杯的水中,用刻度尺分别测量金属盒到烧杯底的距离L1,金属盒到水面的距离H,读出压强计U形管两侧的液面高度差h1,将以上数据记录下来。②向烧杯中倒入适量的水,调整金属盒所在的位置,使金属盒到水面的距离仍为H,用刻度尺测量金属盒到烧杯底部的距离L2,读出压强计U形管两侧的液面高度差h2,将以上数据记录在表格中。实验现象:通过数据可发现L1≠L2,h1=h2。由此证明液体内部任意一点的压强与该点到容器底的距离L无关,所以小亮的观点是错误的。【解析】【分析】设计实验步骤时要保持深度相同即金属盒到水面的距离不变,改变金属盒到烧杯底的距离;实验现象发现金属盒到烧杯底的距离不同时,压强计U形管两侧的液面高度差不变。14.小科同学利用如下图所示的器材探究液体内部压强的特点。(1)他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水,当管内的红墨水静止时,U形管左右两侧液面的高度________。(2)如图乙所示,他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后,多次改变探头在水中的深度,并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差。这是为了探究________。(3)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在下列液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差最大的是______。A.
酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
B.
植物油(ρ植物油=0.9×103kg/m3)
C.
盐水(ρ盐水=1.1×103kg/m3)【答案】(1)相同(2)液体内部压强与深度的关系(3)C【解析】【分析】(1)U形管的实质是连通器,当连通器中的同种液体不流动时,两侧的液面保持相平;(2)液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映,这是转换法;液体压强和液体的密度、深度有关,实验中采用控制变量法来设计实验.(3)根据p=ρgh来分析压强和液体密度的关系.此题主要考查的是学生对液体压强的影响因素实验的理解和掌握,解答此类题目要注意控制变量法和转换法的运用.【解答】解:(1)图甲中的U形管相当于一连通器,液体不流动时,两侧的液面保持相平;(2)实验中液体的密度不变,改变探头在水中的深度,研究的是液体内部压强与深度的关系.(3)探头在下列液体中的深度相同,根据p=ρgh可知,深度相同,液体的密度越大压强越大,所以在盐水中的压强最大,U形管左右两侧液面的高度差最大故答案为:(1)相同;(2)液体内部压强与深度的关系.(3)C15.一些同学观察到建筑物的支柱一般都为圆柱和四棱柱,他们想了解支柱的最大承受压力与支柱的形状是否有关,为此甲、乙、丙三位同学分别进行了如下实验:
①每人各选三张相同的白纸,按图374a所示分别折成空心的四棱柱、圆柱、三棱柱(如图b),接合处用双面胶粘住;
②三位同学分别在四棱柱上放一硬质塑料板,然后:甲同学往塑料板上不断添加砝码,直到支柱被压塌,记录添加砝码的总质量(如图c);乙同学往塑料板上不断添加钩码(每个钩码质量为50克),直到支柱被压塌,记录添加钩码的总质量;丙同学往塑料板上不断添加细沙,直到支柱被压塌,用天平称出添加细沙的总质量并记录。
③再分别用圆柱和三棱柱重复实验步骤②,记录相关实验数据。(1)此实验中甲同学添加砝码的合理顺序应该是
________
(填“从大到小”或“从小到大”)。(2)最能精确反映支柱所能承受最大压力的是
________
同学所做的实验。(3)下表为丙同学测得的实验数据:
支柱形状
四棱柱
圆柱
三棱柱
翅料板与细沙总质量/克
392
400
243根据丙同学测得的数据,三个支柱中能承受的最大压力为
________
牛。【答案】(1)从小到大
(2)丙
(3)4【解析】【分析】(1)实验中天平使用时,加减砝码的原则:是按照从大到小的顺序;而该实验的要求不同,与天平使用是不一样的。
(2)是否精确反映支柱所能承受最大压力,关键是增加压力的大小时是否是均匀缓慢的增加,不能跨越式的增加。
(3)支柱中承受最大压力的就是所加的物体的质量最大的。【解答
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