备战2020中考物理专题2-6浮力探究题（附解析）

1 2.6 浮力探究题 1．（2019·福建）如图，“验证阿基米德原理”的实验步骤如下： ①用弹簧测力计测出物体所受的重力 G（图甲）； ②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中，用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水，读出这时测 力计的示数 F（图乙）； ③测出接水后小桶与水所受的总重力 G1（图丙）； ④将小桶中的水倒出，测出小桶所受的重力 G2（图丁）； ⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力，并比较它们的大小是否相同。 回答下列问题： （1）物体浸没在水中，受到水的浮力 F 浮＝　 　，被排开的水所受的重力 G 排＝　 　。（用上述测得 量的符号表示） （2）指出本实验产生误差的原因（写出两点）： （a）　 　； （b）　 　。 （3）物体没有完全浸没在水中，　 　（选填“能”或“不能”）用实验验证阿基米德原理。 【答案】（1）G－F；G1－G2；（2）（a）测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等；（b）小桶中的水 未倒净，排开的水未全部流入小桶等；（3）能。 【解析】 （1）根据称重法测浮力：物体浸没在水中，受到水的浮力：F 浮＝G－F； 被排开的水所受的重力：G 排＝G1－G2； （2）实验产生误差的原因： （a）测力计的精度不够，测量时测力计未保持静止等； （b）小桶中的水未倒净，排开的水未全部流入小桶等。 （3）物体没有完全浸没在水中，按照上面的方法，能用实验验证阿基米德原理。 2．(2019·宁夏)小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验，2 其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。 （1）由图可知：铁圆柱体浸没在水中所受浮力为________N。 （2）由甲、乙、丁图可探究的问题是：________________________________。 （3）由甲、丁、戊图可以得出的结论是：________________________________。 （4）在上述实验的基础上，请你添加合适的物体设计实验，探究浮力大小与物体质量是否有关，请写出你 的实验思路：________________________________________。 【答案】(1) 4 (2)浮力的大小和排开液体体积的关系 (3) 浮力的大小和液体的密度有关，V 排相同时， 液体密度越大，物体受到的浮力越大 (4)添加一个体积相同，质量不同的物体，分别将它们浸没在水中， 比较两次测力计的示数，就可得出结论。 【解析】由称重法求浮力，据甲丁两图可知水中浮力的大小为 5N－1N=4N；甲、乙、丁图变量为排开液体体 积，因此可探究的问题是：浮力的大小和排开液体体积的关系；甲、丁、戊图变量为液体的密度，由阿基 米德原理 F 浮=ρ 液 gV 排可得结论是：浮力的大小和液体的密度有关，V 排相同时，液体密度越大，物体受到 的浮力越大；探究浮力大小与物体质量是否有关，变量为物体的质量，因此应在原有基础上添加一个体积 相同，质量不同的物体，分别将它们浸没在水中，比较两次测力计的示数，就可得出结论。 3．(2019·德州)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中（如图所示），小明先用弹簧测力计测出 金属块的重力，然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度，步骤如图 B、C、D、E、F 所示（液体均未溢出）， 并将其示数记录在表中： 实验步骤 B C D E F 弹簧测力计示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9 （1）分析比较实验步骤 A 和　 　，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较 A、B、 C、D 可知：浮力大小与物体　 　有关；分析实验步骤 A、E、F 可知：浮力的大小还与　 　3 有关。 （2）分析实验数据可知，F 中液体密度　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）水的密度。 （3）金属块浸没在水中时受到的浮力大小是　　N，金属块密度为　　kg/m 3 。（水的密度 ρ 水 ＝ 1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg） 【答案】（l）D、E；排开液体的体积；液体的密度；（2）小于；（3）1；2.7×l03 【解析】（1）研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系，要控制排开液体的体积和密度相 同，只改变浸没在液体中的深度，故由 A、D、E 图可知，物体排开液体的体积相同时，液体的密度相同， 浸没的深度不同，浮力相同，所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关； 研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系，要控制排开液体的密度相同，由分析比较 A、B、C、 D 可知，液体的密度相同时，物体排开液体的体积不同，浮力不同，所以物体受到的浮力大小与物体排开液 体的体积有关。 由分析比较 A、E、F 可知，排开液体的体积相同，而液体的密度不同，浮力大小不同，故可得出结论：物 体受到的浮力大小与液体的密度有关。 （2）根据称重法可知：物块在水中受到的浮力为：F 浮＝G－F＝2.7N－1.7N＝1N；物块在另一液体中受到的 浮力为：F 浮′＝2.7N－1.9N＝0.8N，根据阿基米德原理 F 浮＝ρ 液 gV 排知物体排开液体的体积相同时，密 度越大，受到的浮力越大，故 F 中液体密度小于水的密度。 （3）物块在水中受到的浮力为：F 浮＝G－F＝2.7N－1.7N＝1N； V 排= F浮 ρ液g= 1N 1 × l03kg/m3 × 10N/kg=10﹣4m3 金属块的体积：V＝V 排 金属块的质量：m= G g= 2.7N 10N/kg=0.27kg 金属块的密度：ρ= m V= 0.27kg 10﹣4m3=2.7×l03kg/m3 4．（2019·贵港）如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。 图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4 分别是图甲、乙、丙、丁 中弹簧测力计的示数。请回答以下问题：4 （1）图甲中，弹簧测力计的示数 F1=________N。 （2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为________N。 （3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与________有关；分析图中________两图实 验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。 （4） 实验中釆用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为________法。 【答案】（1）4.8 （2）2 （3）物体排开液体的体积 丙和丁 （4）控制变量 【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为 0.2N，图中指针指在 4 至 5 之间的第 4 条刻度线处，所以 示数为 4.8N；（2）由图甲和图丙知，物体完全浸没在水中时所受的浮力为 F 浮=F1－F3=4.8N－2.8N=2N； （3）由乙、丙两图实验数据得，物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关；为了得出物体所受浮力 大小与液体密度有关，需确保物体排开液体的体积相同，而物体所在的液体的密度不同，所以应分析图丙 和图丁两图的实验数据；（4）因为物体在液体中受到的浮力可能受到多个因素影响，所以在探究本实验时， 需要采用控制变量法。 5．(2019·上海)某小組同学在“探究物体在液体中所受向上的力与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计 拉着一个圆柱体，测力计示数为 F0．现将圆柱体悬空放置在一个烧杯中，倒入液体 A，圆柱体的下表面到液 面的深度为 h，记录下此时弹簧测力计的示数为 F 以及 F0 和 F 的差为△F。接着，将液体 A 替换为液体 B， 重复上述实验，记录数据如下表一、二所示。 表一 液体 A（ρA＝0.8×103 千克/米 3） 实验序号 h（厘米） F（牛） △F（牛） 1 3 8.5 1.5 2 6 7 3 3 9 5.5 4.5 4 12 5 5 表二　液体 B（ρB＝1.0×103 千克/米 3）5 实验序号 h（厘米） F（牛） △F（牛） 5 3 8.5 1.2 6 6 7.6 2.4 7 9 6.4 3.6 8 12 6 4 ①根据实验序号 1、2、3 或 5、6、7 的数据，分析比较弹簧测力计的示数 F 与圆柱体的下表面到液面的深 度 h 的大小关系，可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，　 　。 ②根据实验序号 1、2、3 或 5、6、7 的数据，分析比较△F 与圆柱体的下表面到液面的深度 h 的大小关系， 可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，　 　。 ③根据实验序号 1、5 或 2、6 或 3、7 的数据，分析比较△F 与圆柱体的下表面到液面的深度 h 的大小关系， 可得出的初步结论是　 　。 ④本实验中，圆柱体的重力为　 　牛，高度为　 　厘米。 【答案】①弹簧测力计示数 F 随圆柱体的下表面到液面的深度增大而减小；②△F 与圆柱体的下表面到液面 的深度 h 成正比；③同一物体在不同液体中，圆柱体的下表面到液面的深度 h 不变时，液体密度 ρ 越大， △F 越大；④10.0；10.0。 【解析】 ①根据实验序号 1、2、3 或 5、6、7 的数据，分析比较弹簧测力计的示数 F 与圆柱体的下表面到液面的深 度 h 的大小关系，可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，弹簧测力计示数 F 随圆柱体的下表面到 液面的深度增大而减小； ②纵向比较表一序号 1、2、3 或表二序号 5、6、7 的数据，可知，圆柱体的下表面到液面的深度 h 为原来 的几倍，△F 也为原来的几倍，可得出的初步结论是：同一物体在同种液体中，△F 与圆柱体的下表面到液 面的深度 h 成正比； ③ρA＝1.0×103kg/m3＞ρB＝0.8×103kg/m3， 根据实验序号 1、5 或 2、6 或 3、7 的数据，可得出的初步结论是：同一物体在不同液体中，圆柱体的下表 面到液面的深度 h 不变时，液体密度 ρ 越大，△F 越大； ④F0＝G，根据称重法测浮力，△F＝F0－F， 故本实验中，圆柱体的重力为：G＝△F+F＝1.5N+8.5N＝10.0N； 由②，比较表一序号 1、2、3 或表二序号 5、6、7 的数据，可知同一物体在同种液体中，△F 与圆柱体的下6 表面到液面的深度 h 成正比；但序号 4、8 实验不符合这个规律；根据阿基米德原理，F 浮＝ρ 液 gV 排，在物 体没有浸没时，F 浮＝ρ 液 gSh，故受到的浮力与圆柱体的下表面到液面的深度 h 成正比，浸没在液体中的 物体受到的浮力与深度无关，说明 4 与 8 这两中情况下，圆柱体已浸没在液体中了，由阿基米德原理得： 1、4 两次实验受到的浮力之比为： ρAgSh1 ρAgSh ＝ 1.5N 5N ，h＝ 1.5N 5N ×3cm＝10cm。即圆柱体的高度为 10.0 厘米。 6．（2019·毕节）如图甲，向放在水平桌面的两个乒乓球中间打气，会看到两个乒乓球　 　（选填“分 开”或“靠近”）； （2）如图乙、丙、丁是探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置，浸没在液体中的物体都相同。若选　 　 两个装置，可以探究浮力大小是否与物体所处深度有关。 【答案】（1）靠近；（2）乙、丙 【解析】（1）乒乓球中间流速大，压强变小，乒乓球外侧大气压不变，乒乓球外侧压强大于内侧压强，所 以乒乓球向中间靠近； （2）乙、丙两个装置中，烧杯中盛的都是水，液体的密度相同；同一物体浸没在水中，排开液体的体积相 同；不同的是物体在水中浸没的深度，因此探究的是浮力与物体在液体中的深度的关系。 7．（2019·贵阳）小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”，其构造如图所示，在 水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定一个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的 一端悬挂秤盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针 作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止 后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。 请你回答下列问题（不计细线、秤盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦） （1）为了制作量程为 1kg 的浮力秤，向秤盘添加 1kg 的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的______7 （选填“上”或“下”）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度 线。 （2）取下砝码，当浮筒受到______力和______力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度 所指的位置应标定为零刻度线，再均匀地标定其余刻度线。 （3）若将质量为 m（m”、“”、“