8. 如图所示,$a$、$b$ 是两种物质质量与体积的关系图像,分别用 $a$、$b$ 两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,松手稳定后 (

A.乙漂浮,乙受到的浮力小
B.甲漂浮,甲受到的浮力大
C.乙下沉,甲受到的浮力大
D.甲下沉,乙受到的浮力大
A
)A.乙漂浮,乙受到的浮力小
B.甲漂浮,甲受到的浮力大
C.乙下沉,甲受到的浮力大
D.甲下沉,乙受到的浮力大
答案
A
解析
【分析】
1. 先通过图像计算两种物质的密度:从图像中选取对应数据,利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$求出$a$、$b$的密度;
2. 判断浮沉状态:将物质密度与水的密度($1g/cm^3$)比较,密度大于水则下沉,小于水则漂浮;
3. 比较浮力大小:根据阿基米德原理$F_浮=\rho_水gV_排$,结合物体排开水的体积大小(甲下沉排开体积等于自身体积,乙漂浮排开体积小于自身体积,且甲乙体积相等),判断浮力大小。
【解析】
步骤1:计算$a$、$b$的密度
由图像可知:
当$V_a=2.0cm^3$时,$m_a=3.0g$,根据$\rho=\frac{m}{V}$,得
$\rho_a=\frac{m_a}{V_a}=\frac{3.0g}{2.0cm^3}=1.5g/cm^3$;
当$V_b=2.0cm^3$时,$m_b=1.0g$,得
$\rho_b=\frac{m_b}{V_b}=\frac{1.0g}{2.0cm^3}=0.5g/cm^3$。
步骤2:判断浮沉状态
水的密度$\rho_水=1g/cm^3$,
因为$\rho_a=1.5g/cm^3>\rho_水$,所以甲物体浸没在水中后会下沉;
因为$\rho_b=0.5g/cm^3<\rho_水$,所以乙物体浸没在水中后会上浮,最终漂浮。
步骤3:比较浮力大小
已知甲、乙体积相等,设为$V$。
甲下沉,排开水的体积$V_{排甲}=V$;
乙漂浮,排开水的体积$V_{排乙}<V$;
根据阿基米德原理$F_浮=\rho_水gV_排$,$\rho_水$和$g$相同,$V_{排甲}>V_{排乙}$,所以$F_{浮甲}>F_{浮乙}$,即乙受到的浮力更小。
综上,乙漂浮,乙受到的浮力小,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
密度的计算、物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合图像考查密度计算、浮沉条件和阿基米德原理的综合应用,关键是从图像中准确获取数据计算密度,再结合浮沉条件和浮力公式分析判断,需要学生具备图像分析和综合应用物理公式的能力。
【难度系数】
0.7
1. 先通过图像计算两种物质的密度:从图像中选取对应数据,利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$求出$a$、$b$的密度;
2. 判断浮沉状态:将物质密度与水的密度($1g/cm^3$)比较,密度大于水则下沉,小于水则漂浮;
3. 比较浮力大小:根据阿基米德原理$F_浮=\rho_水gV_排$,结合物体排开水的体积大小(甲下沉排开体积等于自身体积,乙漂浮排开体积小于自身体积,且甲乙体积相等),判断浮力大小。
【解析】
步骤1:计算$a$、$b$的密度
由图像可知:
当$V_a=2.0cm^3$时,$m_a=3.0g$,根据$\rho=\frac{m}{V}$,得
$\rho_a=\frac{m_a}{V_a}=\frac{3.0g}{2.0cm^3}=1.5g/cm^3$;
当$V_b=2.0cm^3$时,$m_b=1.0g$,得
$\rho_b=\frac{m_b}{V_b}=\frac{1.0g}{2.0cm^3}=0.5g/cm^3$。
步骤2:判断浮沉状态
水的密度$\rho_水=1g/cm^3$,
因为$\rho_a=1.5g/cm^3>\rho_水$,所以甲物体浸没在水中后会下沉;
因为$\rho_b=0.5g/cm^3<\rho_水$,所以乙物体浸没在水中后会上浮,最终漂浮。
步骤3:比较浮力大小
已知甲、乙体积相等,设为$V$。
甲下沉,排开水的体积$V_{排甲}=V$;
乙漂浮,排开水的体积$V_{排乙}<V$;
根据阿基米德原理$F_浮=\rho_水gV_排$,$\rho_水$和$g$相同,$V_{排甲}>V_{排乙}$,所以$F_{浮甲}>F_{浮乙}$,即乙受到的浮力更小。
综上,乙漂浮,乙受到的浮力小,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
密度的计算、物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合图像考查密度计算、浮沉条件和阿基米德原理的综合应用,关键是从图像中准确获取数据计算密度,再结合浮沉条件和浮力公式分析判断,需要学生具备图像分析和综合应用物理公式的能力。
【难度系数】
0.7
9. 如图所示,潜水艇从海水高密度区驶入低密度海水区,“掉深”的过程. 某潜水艇从 $a$ 处驶入低密度海水区,“掉深”到 $b$ 处. 与 $a$ 处相比,潜水艇在 $b$ 处 (

A.受到浮力大小变小
B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变
D.排开液体重力变大
A
)A.受到浮力大小变小
B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变
D.排开液体重力变大
答案
A
解析
【分析】
要解决这道题,可按以下思路分析:
1. 回忆阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力,公式为$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,且$F_{浮}=G_{排}$。
2. 确定变量:潜水艇体积不变,因此从$a$处到$b$处,排开海水的体积$V_{排}$不变;但海水从高密度区变为低密度区,液体密度$\rho_{液}$减小。
3. 分析浮力变化:将已知变量代入阿基米德原理公式,判断浮力的变化情况。
4. 分析排开液体重力:根据$F_{浮}=G_{排}$,结合浮力的变化,判断排开液体重力的变化,最后逐一分析选项。
【解析】
1. 排开液体体积分析:潜水艇自身体积不变,因此从$a$处到$b$处,排开海水的体积$V_{排}$保持不变。
2. 液体密度分析:潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区,海水的密度$\rho_{液}$减小。
3. 浮力大小判断:根据阿基米德原理公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,其中$g$为常量,$V_{排}$不变,$\rho_{液}$减小,因此潜水艇受到的浮力$F_{浮}$变小,故A选项正确,B选项错误。
4. 排开液体重力判断:由阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$可知,因为浮力变小,所以排开液体的重力$G_{排}$也变小,故C、D选项错误。
【答案】
A
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的实际应用,解题关键是明确潜水艇排开液体的体积不变,结合海水密度的变化,利用公式分析浮力和排开液体重力的变化,需准确理解阿基米德原理的内涵。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,可按以下思路分析:
1. 回忆阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力,公式为$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,且$F_{浮}=G_{排}$。
2. 确定变量:潜水艇体积不变,因此从$a$处到$b$处,排开海水的体积$V_{排}$不变;但海水从高密度区变为低密度区,液体密度$\rho_{液}$减小。
3. 分析浮力变化:将已知变量代入阿基米德原理公式,判断浮力的变化情况。
4. 分析排开液体重力:根据$F_{浮}=G_{排}$,结合浮力的变化,判断排开液体重力的变化,最后逐一分析选项。
【解析】
1. 排开液体体积分析:潜水艇自身体积不变,因此从$a$处到$b$处,排开海水的体积$V_{排}$保持不变。
2. 液体密度分析:潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区,海水的密度$\rho_{液}$减小。
3. 浮力大小判断:根据阿基米德原理公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,其中$g$为常量,$V_{排}$不变,$\rho_{液}$减小,因此潜水艇受到的浮力$F_{浮}$变小,故A选项正确,B选项错误。
4. 排开液体重力判断:由阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$可知,因为浮力变小,所以排开液体的重力$G_{排}$也变小,故C、D选项错误。
【答案】
A
【知识点】
阿基米德原理
【点评】
本题考查阿基米德原理的实际应用,解题关键是明确潜水艇排开液体的体积不变,结合海水密度的变化,利用公式分析浮力和排开液体重力的变化,需准确理解阿基米德原理的内涵。
【难度系数】
0.6
10. 小敏将橙子放入水中,静止后如图甲所示,将该橙子剥去部分表皮后放入水中,静止后如图乙所示,剥去全部表皮后放入水中,静止后如图丙所示(不考虑实验过程中橙子吸水). 下列说法正确的是 (

A.三种状态下橙子的密度关系:$\rho_{甲} = \rho_{乙} = \rho_{丙}$
B.图甲中,橙子所受浮力大于自身重力
C.图乙中橙子的 $V_{排}$ 小于图甲中橙子的 $V_{排}$
D.图丙中,橙子对容器底部压力为零
C
)A.三种状态下橙子的密度关系:$\rho_{甲} = \rho_{乙} = \rho_{丙}$
B.图甲中,橙子所受浮力大于自身重力
C.图乙中橙子的 $V_{排}$ 小于图甲中橙子的 $V_{排}$
D.图丙中,橙子对容器底部压力为零
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题,我们需要结合物体的浮沉条件和阿基米德原理来逐一分析每个选项:
1. 先回忆浮沉条件:漂浮时,物体密度小于液体密度,浮力等于重力;悬浮时,物体密度等于液体密度,浮力等于重力;沉底时,物体密度大于液体密度,重力大于浮力,物体受到容器底部的支持力。
2. 对每个选项,先判断橙子的状态,再结合上述规律分析密度、浮力、排开水的体积、压力等物理量的关系。
【解析】
逐一分析选项:
选项A:
图甲中橙子漂浮,说明$\rho_{甲}<\rho_{水}$;图乙中橙子悬浮,说明$\rho_{乙}=\rho_{水}$;图丙中橙子沉底,说明$\rho_{丙}>\rho_{水}$。因此三种状态下橙子的密度关系为$\rho_{甲}<\rho_{乙}<\rho_{丙}$,A错误。
选项B:
图甲中橙子处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮甲}=G_{甲}$,B错误。
选项C:
图甲中橙子漂浮,$F_{浮甲}=G_{甲}$;图乙中橙子悬浮,$F_{浮乙}=G_{乙}$。由于剥去部分表皮,橙子的重力减小,即$G_{乙}<G_{甲}$,因此$F_{浮乙}<F_{浮甲}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在$\rho_{水}$和$g$不变时,浮力越小,排开水的体积越小,所以图乙中橙子的$V_{排}$小于图甲中橙子的$V_{排}$,C正确。
选项D:
图丙中橙子沉底,此时橙子受到重力$G_{丙}$、浮力$F_{浮丙}$和容器底部的支持力$F_{支}$,且$G_{丙}=F_{浮丙}+F_{支}$,因此$F_{支}≠0$。根据力的作用是相互的,橙子对容器底部的压力等于支持力,大小不为零,D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题主要考查物体浮沉条件和阿基米德原理的综合应用,解题的关键是结合不同浮沉状态下的规律,分析物体的密度、浮力、排液体积等物理量的变化,需要准确理解浮沉条件的适用情况。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,我们需要结合物体的浮沉条件和阿基米德原理来逐一分析每个选项:
1. 先回忆浮沉条件:漂浮时,物体密度小于液体密度,浮力等于重力;悬浮时,物体密度等于液体密度,浮力等于重力;沉底时,物体密度大于液体密度,重力大于浮力,物体受到容器底部的支持力。
2. 对每个选项,先判断橙子的状态,再结合上述规律分析密度、浮力、排开水的体积、压力等物理量的关系。
【解析】
逐一分析选项:
选项A:
图甲中橙子漂浮,说明$\rho_{甲}<\rho_{水}$;图乙中橙子悬浮,说明$\rho_{乙}=\rho_{水}$;图丙中橙子沉底,说明$\rho_{丙}>\rho_{水}$。因此三种状态下橙子的密度关系为$\rho_{甲}<\rho_{乙}<\rho_{丙}$,A错误。
选项B:
图甲中橙子处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮甲}=G_{甲}$,B错误。
选项C:
图甲中橙子漂浮,$F_{浮甲}=G_{甲}$;图乙中橙子悬浮,$F_{浮乙}=G_{乙}$。由于剥去部分表皮,橙子的重力减小,即$G_{乙}<G_{甲}$,因此$F_{浮乙}<F_{浮甲}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在$\rho_{水}$和$g$不变时,浮力越小,排开水的体积越小,所以图乙中橙子的$V_{排}$小于图甲中橙子的$V_{排}$,C正确。
选项D:
图丙中橙子沉底,此时橙子受到重力$G_{丙}$、浮力$F_{浮丙}$和容器底部的支持力$F_{支}$,且$G_{丙}=F_{浮丙}+F_{支}$,因此$F_{支}≠0$。根据力的作用是相互的,橙子对容器底部的压力等于支持力,大小不为零,D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题主要考查物体浮沉条件和阿基米德原理的综合应用,解题的关键是结合不同浮沉状态下的规律,分析物体的密度、浮力、排液体积等物理量的变化,需要准确理解浮沉条件的适用情况。
【难度系数】
0.7
11. 在探究浮力的大小跟哪些因素有关时,同学们提出了如下猜想:
猜想一:可能与物体排开液体的体积有关.
猜想二:可能与物体浸没的深度有关.
猜想三:可能与液体的密度有关.
为了验证上述猜想,小鲁做了如图所示的实验.

(1) 实验之前,应先将弹簧测力计在
(2) 由图中数据可知图 B 中物块所受的浮力为
(3) 为了验证猜想一,小鲁分析比较图 B 和图
(4) 分析比较图 C 和图
(5) 根据图中数据可以计算物块的体积为
(6) 为了探究物体所受浮力与物体的形状是否有关?小鲁将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图 F、G 所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关. 小巴认为该结论不可靠,原因是
(7) 青花瓷是中国瓷器的主流品种之一,小鲁又想测量一个厚壁(厚度不可忽略)敞口青花瓷碗的密度,他利用电子秤、底面积为 $100\ \mathrm{cm}^2$ 的圆柱形容器、水、记号笔等工具进行了如图 2 所示的测量:
① 图甲:用电子秤测出装有适量水的的水容器的总质量为 $445\ \mathrm{g}$;
② 图乙:将青花瓷碗放在水中漂浮,测得总质量为 $529\ \mathrm{g}$,在水面的位置上做标记;
③ 图丙:将青花瓷碗压入水中沉底,再向容器中加水至标记,测得总质量为 $578\ \mathrm{g}$;根据以上测量,可得青花瓷碗的密度为
猜想一:可能与物体排开液体的体积有关.
猜想二:可能与物体浸没的深度有关.
猜想三:可能与液体的密度有关.
为了验证上述猜想,小鲁做了如图所示的实验.
(1) 实验之前,应先将弹簧测力计在
竖直
方向调零.(2) 由图中数据可知图 B 中物块所受的浮力为
1.4
$\mathrm{N}$.(3) 为了验证猜想一,小鲁分析比较图 B 和图
C
可得:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,所受的浮力越大.(4) 分析比较图 C 和图
D
可得:物体所受浮力的大小与浸没的深度无关.(5) 根据图中数据可以计算物块的体积为
2×10⁻⁴
$\mathrm{m}^3$,盐水的密度是1.2×10³
$\mathrm{kg/m}^3$.(6) 为了探究物体所受浮力与物体的形状是否有关?小鲁将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图 F、G 所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关. 小巴认为该结论不可靠,原因是
没能控制排开液体的体积相同
.(7) 青花瓷是中国瓷器的主流品种之一,小鲁又想测量一个厚壁(厚度不可忽略)敞口青花瓷碗的密度,他利用电子秤、底面积为 $100\ \mathrm{cm}^2$ 的圆柱形容器、水、记号笔等工具进行了如图 2 所示的测量:
① 图甲:用电子秤测出装有适量水的的水容器的总质量为 $445\ \mathrm{g}$;
② 图乙:将青花瓷碗放在水中漂浮,测得总质量为 $529\ \mathrm{g}$,在水面的位置上做标记;
③ 图丙:将青花瓷碗压入水中沉底,再向容器中加水至标记,测得总质量为 $578\ \mathrm{g}$;根据以上测量,可得青花瓷碗的密度为
2.4
$\mathrm{g/cm}^3$.答案
竖直
1.4
C
D
$2×10^{-4}$
$1.2×10^{3}$
没能控制
排开液体的体积相同
2.4
1.4
C
D
$2×10^{-4}$
$1.2×10^{3}$
没能控制
排开液体的体积相同
2.4
解析
【分析】
本题是探究浮力相关因素的实验题,同时结合密度测量,需结合控制变量法、阿基米德原理、漂浮条件等知识逐个分析:
1. 第(1)问:弹簧测力计测量重力时,重力方向竖直向下,因此需在竖直方向调零,保证测量准确。
2. 第(2)问:先读取物体的重力,再用称重法$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}$计算浮力。
3. 第(3)问:验证浮力与排开液体体积的关系,需控制液体密度相同,改变排开液体体积,通过对比实验数据分析浮力变化。
4. 第(4)问:验证浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变浸没深度,观察浮力是否变化。
5. 第(5)问:利用完全浸没在水中的浮力,结合阿基米德原理计算物块体积;再通过盐水中的浮力,推导盐水密度。
6. 第(6)问:探究浮力与形状的关系时,需控制排开液体的体积和液体密度相同,分析实验中变量控制的疏漏。
7. 第(7)问:利用漂浮条件求碗的质量,结合排水体积和加水体积的关系求碗的体积,最终计算密度。
【解析】
(1) 弹簧测力计测量物体重力时,重力方向竖直向下,因此实验前应在竖直方向调零。
(2) 由图A可知,弹簧测力计分度值为$0.2\ \mathrm{N}$,物体重力$G=4.8\ \mathrm{N}$;图B中弹簧测力计示数$F_{\mathrm{拉}}=3.4\ \mathrm{N}$,根据称重法,物块所受浮力:
$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}=4.8\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=1.4\ \mathrm{N}$。
(3) 验证猜想一(浮力与排开液体体积的关系),需控制液体密度相同,改变排开液体体积。图B和图C中液体均为水,物体排开液体体积逐渐增大,测力计示数减小,浮力增大,因此选$\boldsymbol{C}$。
(4) 验证浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变浸没深度。图C和图D中,物体均完全浸没在水中,深度不同但测力计示数相同,浮力相同,说明浮力与浸没深度无关,因此选$\boldsymbol{D}$。
(5) 物体完全浸没在水中时,浮力$F_{\mathrm{浮水}}=G-F_{\mathrm{拉}D}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$,根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,物块体积:
$V=V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$;
物体在盐水中的浮力$F_{\mathrm{浮盐}}=G-F_{\mathrm{拉}E}=4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}=2.4\ \mathrm{N}$,同理盐水密度:
$\rho_{\mathrm{盐水}}=\frac{F_{\mathrm{浮盐}}}{gV_{\mathrm{排}}}=\frac{2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(6) 探究浮力与物体形状的关系时,需控制排开液体的体积和液体密度相同。实验中F、G中橡皮泥形状不同,且排开液体的体积不同,因此结论不可靠,原因是没能控制排开液体的体积相同。
(7) 青花瓷碗漂浮时,浮力等于重力,碗的质量$m=529\ \mathrm{g}-445\ \mathrm{g}=84\ \mathrm{g}$;
漂浮时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=\frac{m_{\mathrm{排}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{84\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{g/cm}^3}=84\ \mathrm{cm}^3$;
碗沉底后,加水到标记,加入水的质量$m_{\mathrm{加}}=578\ \mathrm{g}-529\ \mathrm{g}=49\ \mathrm{g}$,加入水的体积$V_{\mathrm{加}}=49\ \mathrm{cm}^3$,因此碗的体积$V_{\mathrm{碗}}=V_{\mathrm{排}}-V_{\mathrm{加}}=84\ \mathrm{cm}^3-49\ \mathrm{cm}^3=35\ \mathrm{cm}^3$;
碗的密度$\rho=\frac{m}{V_{\mathrm{碗}}}=\frac{84\ \mathrm{g}}{35\ \mathrm{cm}^3}=2.4\ \mathrm{g/cm}^3$。
【答案】
(1) 竖直
(2) $\boldsymbol{1.4}$
(3) $\boldsymbol{C}$
(4) $\boldsymbol{D}$
(5) $\boldsymbol{2×10^{-4}}$;$\boldsymbol{1.2×10^{3}}$
(6) 没能控制排开液体的体积相同
(7) $\boldsymbol{2.4}$
【知识点】
1. 阿基米德原理
2. 控制变量法探究浮力因素
3. 密度的特殊测量
【点评】
本题综合考查浮力的影响因素探究、阿基米德原理的应用以及密度的特殊测量,核心考查控制变量法在实验中的应用,同时需要结合称重法、漂浮条件等知识进行计算,对实验分析和公式应用能力要求较高。
【难度系数】
0.5
本题是探究浮力相关因素的实验题,同时结合密度测量,需结合控制变量法、阿基米德原理、漂浮条件等知识逐个分析:
1. 第(1)问:弹簧测力计测量重力时,重力方向竖直向下,因此需在竖直方向调零,保证测量准确。
2. 第(2)问:先读取物体的重力,再用称重法$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}$计算浮力。
3. 第(3)问:验证浮力与排开液体体积的关系,需控制液体密度相同,改变排开液体体积,通过对比实验数据分析浮力变化。
4. 第(4)问:验证浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变浸没深度,观察浮力是否变化。
5. 第(5)问:利用完全浸没在水中的浮力,结合阿基米德原理计算物块体积;再通过盐水中的浮力,推导盐水密度。
6. 第(6)问:探究浮力与形状的关系时,需控制排开液体的体积和液体密度相同,分析实验中变量控制的疏漏。
7. 第(7)问:利用漂浮条件求碗的质量,结合排水体积和加水体积的关系求碗的体积,最终计算密度。
【解析】
(1) 弹簧测力计测量物体重力时,重力方向竖直向下,因此实验前应在竖直方向调零。
(2) 由图A可知,弹簧测力计分度值为$0.2\ \mathrm{N}$,物体重力$G=4.8\ \mathrm{N}$;图B中弹簧测力计示数$F_{\mathrm{拉}}=3.4\ \mathrm{N}$,根据称重法,物块所受浮力:
$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}=4.8\ \mathrm{N}-3.4\ \mathrm{N}=1.4\ \mathrm{N}$。
(3) 验证猜想一(浮力与排开液体体积的关系),需控制液体密度相同,改变排开液体体积。图B和图C中液体均为水,物体排开液体体积逐渐增大,测力计示数减小,浮力增大,因此选$\boldsymbol{C}$。
(4) 验证浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变浸没深度。图C和图D中,物体均完全浸没在水中,深度不同但测力计示数相同,浮力相同,说明浮力与浸没深度无关,因此选$\boldsymbol{D}$。
(5) 物体完全浸没在水中时,浮力$F_{\mathrm{浮水}}=G-F_{\mathrm{拉}D}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$,根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,物块体积:
$V=V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$;
物体在盐水中的浮力$F_{\mathrm{浮盐}}=G-F_{\mathrm{拉}E}=4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}=2.4\ \mathrm{N}$,同理盐水密度:
$\rho_{\mathrm{盐水}}=\frac{F_{\mathrm{浮盐}}}{gV_{\mathrm{排}}}=\frac{2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(6) 探究浮力与物体形状的关系时,需控制排开液体的体积和液体密度相同。实验中F、G中橡皮泥形状不同,且排开液体的体积不同,因此结论不可靠,原因是没能控制排开液体的体积相同。
(7) 青花瓷碗漂浮时,浮力等于重力,碗的质量$m=529\ \mathrm{g}-445\ \mathrm{g}=84\ \mathrm{g}$;
漂浮时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=\frac{m_{\mathrm{排}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{84\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{g/cm}^3}=84\ \mathrm{cm}^3$;
碗沉底后,加水到标记,加入水的质量$m_{\mathrm{加}}=578\ \mathrm{g}-529\ \mathrm{g}=49\ \mathrm{g}$,加入水的体积$V_{\mathrm{加}}=49\ \mathrm{cm}^3$,因此碗的体积$V_{\mathrm{碗}}=V_{\mathrm{排}}-V_{\mathrm{加}}=84\ \mathrm{cm}^3-49\ \mathrm{cm}^3=35\ \mathrm{cm}^3$;
碗的密度$\rho=\frac{m}{V_{\mathrm{碗}}}=\frac{84\ \mathrm{g}}{35\ \mathrm{cm}^3}=2.4\ \mathrm{g/cm}^3$。
【答案】
(1) 竖直
(2) $\boldsymbol{1.4}$
(3) $\boldsymbol{C}$
(4) $\boldsymbol{D}$
(5) $\boldsymbol{2×10^{-4}}$;$\boldsymbol{1.2×10^{3}}$
(6) 没能控制排开液体的体积相同
(7) $\boldsymbol{2.4}$
【知识点】
1. 阿基米德原理
2. 控制变量法探究浮力因素
3. 密度的特殊测量
【点评】
本题综合考查浮力的影响因素探究、阿基米德原理的应用以及密度的特殊测量,核心考查控制变量法在实验中的应用,同时需要结合称重法、漂浮条件等知识进行计算,对实验分析和公式应用能力要求较高。
【难度系数】
0.5
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