精练06浮力实验探究（原卷版）

精练06浮力实验探究【知识储备】探究浮力大小跟哪些因素有关由于液体对物体浮力的大小跟液体的密度和排开液体的体积有关，所以在进行实验探究时要运用控制变量法．(1)探究浮力大小与液体密度的关系时，要保持物体排开液体的体积不变，改变液体的密度；(2)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系时，要保持液体的密度不变，改变物体排开液体的体积．探究物体的浮沉条件浸没在液体中的物体可以有两种方法来判断物体的浮与沉(1)根据物体在液体中受到的浮力与重力的大小关系来判断：当F浮＞G时，物体上浮；当F浮＜G时，物体下沉；当F浮＝G时，物体悬浮．(2)根据液体密度与物体密度的相对大小来判断：当ρ液＞ρ物时，物体上浮；当ρ液＜ρ物时，物体下沉；当ρ液＝ρ物时，物体悬浮．利用浮力知识测密度的实验(1)若ρ物＞ρ液，物体完全浸入液体中，根据阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及称重法公式F浮＝G－F，可求出V排＝eq\f(G－F,ρ液g)；又因为G＝mg＝ρ物gV物，此时V物＝V排，可得ρ物＝eq\f(G,G－F)ρ液．根据此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液．(2)若ρ物＜ρ液，物体漂浮在液面上，根据物体漂浮条件G物＝F浮＝ρ液gV排；利用大头针可使物体完全浸入液体中，求出物体的体积V；物体的密度ρ物＝eq\f(m,V)＝eq\f(G物,Vg)＝eq\f(ρ液V排,V).【专题精炼】1．（2023•温州一模）为证明空气浮力的存在，科学兴趣小组利用自行车气嘴、矿泉水瓶、细绳、气球等器材进行了如下实验：步骤一：在矿泉水瓶盖和底部上各钻一个小孔，将两个自行车气嘴分别固定在瓶盖和底部，将气球用细绳与底部的气嘴绑紧，如图甲所示。打开瓶盖，使瓶内外气压一致，再拧紧瓶盖不漏气。步骤二：关闭气嘴2，打开气嘴1；用气泵向矿泉水瓶充入气体，待手压瓶子感觉较硬时停止充气；用天平称出整个装置的质量为m1。步骤三：关闭气嘴1，打开气嘴2；让瓶内的高压气体进入气球，至气球停止胀大；称出整个装置的质量为m2。步骤四：比较m1与m2的大小。（1）实验装置的气密性是本实验成功的关键，写出一种检查图甲装置气密性的方法：。（2）本实验能验证气球在空气中受到浮力，其依据是m1m2。（3）实验中，小组同学发现气球与气嘴2之间漏气，于是设计了如图乙所示的改进型实验装置：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，用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气，观察到现象，说明金属球受到空气浮力的作用。2．（2022秋•温州期末）在学习了浮力的相关知识后，某学习小组想进一步研究物体在空气中所受的浮力与气体密度之间的关系。他们利用如图甲所示装置进行实验，拉力传感器能显示拉力的大小，实验过程中钟罩内温度保持不变。多次改变钟罩内的气体密度，记录拉力传感器的示数F的变化，并将实验结果绘制成如图乙所示图像。（1）实验中，小明改变钟罩内的气体密度的操作是。（2）根据图乙，可得出结论：。（3）同组的小红取一气球装入少量水，吹鼓后扎紧，替代塑料小球重复上述实验。已知相同条件下，气体密度越大，气压越大。请预测，当钟罩内气体密度变大时，拉力传感器示数可能出现的变化，并说明理由。3．（2022秋•萧山区校级月考）小科为了探究“浸在水中的物体所受浮力与浸入深度的关系”，将一挂在弹簧测力计下的长方体金属块缓缓浸入水中（水足够深），在长方体接触容器底之前，分别记下长方体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下表，并且在实验结束后将物体所受的浮力大小及弹簧测力计示数与浸入深度的关系用图像表示出来，其图像如图所示：次数1234568h/cm024681014F/N6.756.255.755.254.754.504.50（1）图中能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图像为（选填“a”或“b”）；（2）分析表格数据，小科得出了物体在浸没前所受浮力的大小跟物体浸入液体的深度有关的结论。小明认为小科的结论是错误的，其原因是。4．（2022•金华模拟）小明学习了浮力知识后，利用家中的物品做了几个小实验。（1）小明把小萝卜放入水中，小萝卜漂浮在水面上，此时它受到的浮力为F浮，重力是G萝，那么F浮G萝（选填“＞”、“＜”或“＝”）。（2）小明把小萝卜从水里捞出擦干，再放入足够多的白酒中，小萝卜沉底了，此时排开白酒的体积V排与小萝卜的体积V萝的关系是V排V萝（选填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）小明还想测量小萝卜的密度，于是找来一个圆柱形茶杯、刻度尺和记号笔。具体做法如下：①如图甲所示，在茶杯中倒入适量的水，在水面处用记号笔做好标记，用刻度尺测量出水面到茶杯底的竖直距离为h0；②如图乙所示，将小萝卜轻轻地放入水中静止后，用刻度尺测量出此时的水面到茶杯底的竖直距离为h1；③将茶杯中的水全部倒出，取出小萝卜擦干，再向杯中慢慢地倒入白酒直至为止；④如图丙所示，将小萝卜轻轻地放入白酒中静止后，用刻度尺测量出此时的白酒液面到茶杯底的竖直距离为h2。（4）水的密度用ρ水来表示，请你用ρ水、h0、h1、h2写出小萝卜的密度表达式ρ萝＝。5．（2021秋•义乌市月考）为了直观验证阿基米德原理，小明改进了实验装置，如图所示，把弹簧测力计上端固定在铁架台上，用粗铁丝做一个框，挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块，下面放一小杯。铁架台的支架上放置一只溢水杯，溢水杯跟金属块、粗铁丝框、小杯都不接触。（1）平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架，使金属块完全浸没入水中（如图甲→乙→丙），在此过程中，弹簧测力计示数保持不变，说明。（2）然后再平稳缓慢地降低溢水杯支架，使金属块完全离开水面（如图丁），可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为牛，此时浮力的测量数值将比真实数值（填“偏大”或“偏小”），原因是。6．（2020秋•莲都区期末）某科学兴趣小组为验证阿基米德原理做了相关实验，实验步骤如下（如图甲所示）：①将石块挂在弹簧测力计上，读出弹簧测力计的示数G物；②将空桶挂在弹簧测力计上，读出弹簧测力计的示数G空桶；③溢水杯中装满水，将石块缓缓地放入水中直至浸没，读出弹簧测力计的示数F1；④将装有溢出水的小桶挂在弹簧测力计上，读出弹簧测力计的示数F2；（1）图甲①中弹簧测力计的示数为N；（2）小科和同组的小明根据相关实验数据分别画出了A、B两条不同的曲线（如图乙），其中能正确描述浮力F与时间t的关系的曲线是（选填“A”或“B”）；（3）按照上述操作步骤，当实验中的测量结果满足关系时（用G物、G空桶、F1、F2表示），则该实验说明物体浸在水中时阿基米德原理成立；（4）以下关于该实验的说法，正确的是。A.图②中空桶内有少量水会影响阿基米德原理的正确得出B.图③中溢水杯内未盛满水会影响阿基米德原理的正确得出C.若用木块等漂浮物体不能验证阿基米德原理D.通过上述实验步骤能直接得出结论：F浮＝ρ液gV排液7．（2020秋•越城区期末）某校九年级二班的同学在学习“探究浮力的大小等于什么”这节课后。小组反复讨论，改进了老师的实验，改进后的实验装置如图：其中A、B是弹簧测力计，C为重物，D为薄塑料袋（质量不计），E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入红色的水，F是可升降平台，G为铁架台。（1）实验前，在选择A、B两个弹簧测力计时，很多同学认为选择任何规格的弹簧测力计都可以，而小军同学认为应选择的弹簧测力计。（2）实验中。同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，观察到弹簧测力计A的示数；弹簧测力计B的示数（选填“增大”、“减小”或“不变”）．比较弹簧测力计A的示数变化量△FA和弹簧测力计B的示数变化量△FB，它们的大小关系是△FA△FB（选填“＞”、“＜”或“＝”）。（3）通过分析，你认为改进后的装置优点是什么：（请写出一条）。8．（2022•义乌市一模）小明学习了浮力知识后，在家中进行了“物体浮沉条件”等相关研究，过程如下：①图甲和乙：取两个完全相同的玻璃杯，倒入等体积的水和白酒，液面高度均为h0；②图丙：把萝卜放入装有水的玻璃杯中，萝卜漂浮在水面上，此时液面高度为h1；③图丁：把乙中的部分白酒倒入丙中，萝卜沉底，此时液面高度为h2；④图戊：倒出若干白酒后，乙中剩余白酒液面高度为h3。请回答以下问题：（1）把部分白酒倒入丙中后，萝卜受到的浮力变，从而使萝卜沉底。（2）若不考虑水和白酒混合前后体积变化，ρ水表示水密度，请你用相关字母表示萝卜的密度ρ萝＝。（3）若图丙中的萝卜会吸水，且吸水后质量和体积均变大，但仍处于漂浮状态，此时的液面高度为h′1。则h′1h1（选填“＞”、“＝”或“＜”）。9．（2022•温州二模）某项目化学习小组同学制作“浮漂器”，成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线。②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平。③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。由步骤①②得出石块所受浮力F浮＝G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排＝G砝码。因此，F浮＝G排，即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。（1）泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。确定泡沫块高度，应考虑的因素有。（可多选）A．支撑杆的高度B．托盘的质量C．溢水杯的质量D．泡沫块的密度E．液体的密度（2）步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯，判断杯中水为“适量”的依据是。（3）分析步骤②③，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排＝G砝码。推测其观察到的现象为。（4）有同学认为，往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷，改进方法有（写出一种）。10．（2022•上城区一模）小徐同学想把弹簧测力计改装成液体密度计。他用重力为1.2N的空桶分别盛满酒精、水、盐水三种液体，用弹簧测力计依次测出三种液体和小桶的总重力，所得数据记录于下表中。液体种类酒精水盐水液体密度ρ/kg•m﹣30.8×1031.0×1031.1×103弹簧测力计的示数F/N2.02.22.3（1）应将弹簧测力计的1.2N处标记为刻度。（2）利用该“密度计”可测得液体的密度最大为kg/m3。（3）已知该“密度计”的最小刻度值为0.1×103kg/m3，则用它（选填“能”或“不能”）精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度。11．（2022•婺城区模拟）探究“浮力的大小等于什么”时，实验进行了如图所示的步骤。回答下列问题：（1）小石块受到的浮力为N。（2）实验是通过比较物体的重力与的重力，得出结论。（3）第三步将小盒置于盛有水的溢水杯中，若溢水杯中的水面略低于出水口，则导致测得的F浮（填“＞”或“＜”）G排液。（4）为了使实验结论更为可信，将石块换成钩码等其它物体再进行几次实验，其主要目的是（填字母编号）。A．多次测量求平均值，以减小偶然误差B．多次测量找规律，排除偶然性C．探究浮力的大小与哪些因素有关12．（2021•南浔区模拟）阿基米德原理告诉我们：“浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”。小刚在学习了该原理后思考：物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的重力大小有关吗？于是他猜想：物体受到的浮力大小可能还跟物体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验。（1）要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关，小