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3. 小文利用下图的实验装置，进行了如下实验。
(1)通过
(2)物体A浸没在水中时受到的浮力是
(3)由图示实验数据得出盐水的密度是
(4)他还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”，于是找来薄铁片、烧杯和水进行实验，实验步骤如下：
步骤一，将薄铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底。
步骤二，将薄铁片弯成“碗状”再放入盛水的烧杯中，让它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力
②小文得到的结论：物体受到的浮力大小与其形状有关。他得出错误结论的原因是
(1)通过
甲、丙、丁
三个图进行比较，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。(2)物体A浸没在水中时受到的浮力是
4
N，物体A的体积是4×10⁻⁴
m³。(3)由图示实验数据得出盐水的密度是
1.1×10³
kg/m³。(4)他还想探究“物体受到的浮力大小与其形状是否有关”，于是找来薄铁片、烧杯和水进行实验，实验步骤如下：
步骤一，将薄铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底。
步骤二，将薄铁片弯成“碗状”再放入盛水的烧杯中，让它漂浮在水面上。
①通过分析可知，第一次铁片受到的浮力
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)第二次铁片受到的浮力。②小文得到的结论：物体受到的浮力大小与其形状有关。他得出错误结论的原因是
没有控制物体排开液体的体积相同
。答案
3. (1) 甲、丙、丁 (2) 4 4×10⁻⁴ (3) 1.1×10³
(4) ①小于 ②没有控制物体排开液体的体积相同
(4) ①小于 ②没有控制物体排开液体的体积相同
解析
【分析】
1. 第(1)问：要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系，需用控制变量法，控制液体密度、物体排开液体的体积相同，改变浸没深度。观察图示，甲图测物体重力，丙、丁图中物体均浸没在水中（液体密度、排开体积相同），深度不同但测力计示数相同，说明浮力相同，因此选甲、丙、丁。
2. 第(2)问：先通过称重法计算物体浸没在水中的浮力，再结合阿基米德原理，利用物体浸没时排开液体体积等于物体体积的特点，计算物体体积。
3. 第(3)问：先用称重法算出物体浸没在盐水中的浮力，再根据阿基米德原理，结合已求出的物体体积（即排开盐水的体积），计算盐水的密度。
4. 第(4)问：①根据物体浮沉条件，下沉时浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，据此比较两次浮力大小；②探究浮力与形状的关系需控制排开液体的体积和密度相同，小文的实验中两次排开液体的体积不同，因此结论错误。
【解析】
(1) 探究浮力与浸没深度的关系，需控制液体密度、排开液体体积相同，改变深度。甲图测物体重力，丙、丁图中物体浸没在水中，深度不同但测力计示数相同，浮力相同，故选择甲、丙、丁。
(2) 物体A的重力$G=5\mathrm{N}$，浸没在水中时测力计示数$F_{\mathrm{示}}=1\mathrm{N}$，根据称重法：
$F_{\mathrm{浮水}} = G - F_{\mathrm{示}} = 5\mathrm{N} - 1\mathrm{N} = 4\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$，且物体浸没时$V=V_{\mathrm{排}}$，得：
$V = V_{\mathrm{排}} = \frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{4\mathrm{N}}{1.0×10^{3}\mathrm{kg/m^{3}}×10\mathrm{N/kg}} = 4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}$
(3) 物体浸没在盐水中时，测力计示数$F_{\mathrm{示}}'=0.6\mathrm{N}$，浮力：
$F_{\mathrm{浮盐}} = G - F_{\mathrm{示}}' = 5\mathrm{N} - 0.6\mathrm{N} = 4.4\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮盐}}=\rho_{\mathrm{盐水}}gV_{\mathrm{排}}$，$V_{\mathrm{排}}=V=4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}$，得：
$\rho_{\mathrm{盐水}} = \frac{F_{\mathrm{浮盐}}}{gV} = \frac{4.4\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}×4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}} = 1.1×10^{3}\mathrm{kg/m^{3}}$
(4) ①铁片下沉时，$F_{\mathrm{浮1}} ＜ G$；铁片漂浮时，$F_{\mathrm{浮2}} = G$，故$F_{\mathrm{浮1}} ＜ F_{\mathrm{浮2}}$，即第一次浮力小于第二次。
②小文的实验中，铁片弯成碗状后排开液体的体积发生了变化，没有控制物体排开液体的体积相同，因此得出的结论错误。
【答案】
(1) 甲、丙、丁
(2) 4；$4×10^{-4}$
(3) $1.1×10^{3}$
(4) ①小于；②没有控制物体排开液体的体积相同
【知识点】
称重法测浮力；阿基米德原理；控制变量法
【点评】
本题综合考查浮力的探究实验，重点考查控制变量法的应用、称重法测浮力和阿基米德原理的计算，同时涉及浮沉条件的应用，需注意实验中变量的控制，是对浮力知识的综合考查。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问：要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系，需用控制变量法，控制液体密度、物体排开液体的体积相同，改变浸没深度。观察图示，甲图测物体重力，丙、丁图中物体均浸没在水中（液体密度、排开体积相同），深度不同但测力计示数相同，说明浮力相同，因此选甲、丙、丁。
2. 第(2)问：先通过称重法计算物体浸没在水中的浮力，再结合阿基米德原理，利用物体浸没时排开液体体积等于物体体积的特点，计算物体体积。
3. 第(3)问：先用称重法算出物体浸没在盐水中的浮力，再根据阿基米德原理，结合已求出的物体体积（即排开盐水的体积），计算盐水的密度。
4. 第(4)问：①根据物体浮沉条件，下沉时浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，据此比较两次浮力大小；②探究浮力与形状的关系需控制排开液体的体积和密度相同，小文的实验中两次排开液体的体积不同，因此结论错误。
【解析】
(1) 探究浮力与浸没深度的关系，需控制液体密度、排开液体体积相同，改变深度。甲图测物体重力，丙、丁图中物体浸没在水中，深度不同但测力计示数相同，浮力相同，故选择甲、丙、丁。
(2) 物体A的重力$G=5\mathrm{N}$，浸没在水中时测力计示数$F_{\mathrm{示}}=1\mathrm{N}$，根据称重法：
$F_{\mathrm{浮水}} = G - F_{\mathrm{示}} = 5\mathrm{N} - 1\mathrm{N} = 4\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$，且物体浸没时$V=V_{\mathrm{排}}$，得：
$V = V_{\mathrm{排}} = \frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{4\mathrm{N}}{1.0×10^{3}\mathrm{kg/m^{3}}×10\mathrm{N/kg}} = 4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}$
(3) 物体浸没在盐水中时，测力计示数$F_{\mathrm{示}}'=0.6\mathrm{N}$，浮力：
$F_{\mathrm{浮盐}} = G - F_{\mathrm{示}}' = 5\mathrm{N} - 0.6\mathrm{N} = 4.4\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮盐}}=\rho_{\mathrm{盐水}}gV_{\mathrm{排}}$，$V_{\mathrm{排}}=V=4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}$，得：
$\rho_{\mathrm{盐水}} = \frac{F_{\mathrm{浮盐}}}{gV} = \frac{4.4\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}×4×10^{-4}\mathrm{m^{3}}} = 1.1×10^{3}\mathrm{kg/m^{3}}$
(4) ①铁片下沉时，$F_{\mathrm{浮1}} ＜ G$；铁片漂浮时，$F_{\mathrm{浮2}} = G$，故$F_{\mathrm{浮1}} ＜ F_{\mathrm{浮2}}$，即第一次浮力小于第二次。
②小文的实验中，铁片弯成碗状后排开液体的体积发生了变化，没有控制物体排开液体的体积相同，因此得出的结论错误。
【答案】
(1) 甲、丙、丁
(2) 4；$4×10^{-4}$
(3) $1.1×10^{3}$
(4) ①小于；②没有控制物体排开液体的体积相同
【知识点】
称重法测浮力；阿基米德原理；控制变量法
【点评】
本题综合考查浮力的探究实验，重点考查控制变量法的应用、称重法测浮力和阿基米德原理的计算，同时涉及浮沉条件的应用，需注意实验中变量的控制，是对浮力知识的综合考查。
【难度系数】
0.7
4. 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)分析下列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，如图戊所示。分析图像可知：
①曲线
②该金属圆柱体所受的重力为
(1)分析下列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
越大
。(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，如图戊所示。分析图像可知：
①曲线
a
(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
2.7
N，金属圆柱体的密度为2.7×10³
kg/m³。答案
4. (1) 越大 (2) ①a ②2.7 2.7×10³
解析
【分析】
1. 对于第(1)问：根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，观察实验可知，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数越小，由此可推导出物体受到的浮力越大。
2. 对于第(2)问：
① 分析浮力随浸入深度的变化规律：当金属圆柱体逐渐浸入液体时，排开液体的体积先变大后不变，根据阿基米德原理，浮力先变大后保持不变，所以先上升后平稳的曲线a描述的是浮力的变化情况；而拉力则是先变小后不变，对应曲线b。
② 当金属圆柱体未浸入液体（深度为0）时，弹簧测力计的拉力等于物体的重力，从曲线b可读出此时拉力为2.7N，即重力$G=2.7N$；完全浸没后，浮力大小稳定为1N，利用阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可求出物体的体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$，再根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}$计算出金属圆柱体的密度。
【解析】
(1) 根据称重法测浮力$F_{浮}=G-F_{拉}$，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数$F_{拉}$越小，因此物体所受的浮力越大。
(2) ① 金属圆柱体浸入液体的深度增加时，排开液体的体积先增大后不变，由阿基米德原理可知，浮力先增大后不变，所以曲线a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。
② 当金属圆柱体未浸入液体时，弹簧测力计的拉力等于重力，由曲线b可知，此时拉力为2.7N，即金属圆柱体的重力$G=2.7N$。
完全浸没时，金属圆柱体受到的浮力$F_{浮}=1N$，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，可得物体的体积：
$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=1×10^{-4}m^{3}$
金属圆柱体的密度：
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}=\frac{2.7N}{10N/kg×1×10^{-4}m^{3}}=2.7×10^{3}kg/m^{3}$
【答案】
(1) 越大
(2) ①a ②2.7；2.7×10³
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题通过实验探究结合图像分析，考查了浮力的影响因素、称重法测浮力、阿基米德原理及密度计算的综合应用，要求学生能从实验现象和图像中提取关键信息，理解浮力随排开液体体积的变化规律，注重对实验探究能力和数据分析能力的培养。
【难度系数】
0.6
1. 对于第(1)问：根据称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{拉}$，观察实验可知，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数越小，由此可推导出物体受到的浮力越大。
2. 对于第(2)问：
① 分析浮力随浸入深度的变化规律：当金属圆柱体逐渐浸入液体时，排开液体的体积先变大后不变，根据阿基米德原理，浮力先变大后保持不变，所以先上升后平稳的曲线a描述的是浮力的变化情况；而拉力则是先变小后不变，对应曲线b。
② 当金属圆柱体未浸入液体（深度为0）时，弹簧测力计的拉力等于物体的重力，从曲线b可读出此时拉力为2.7N，即重力$G=2.7N$；完全浸没后，浮力大小稳定为1N，利用阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可求出物体的体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$，再根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}$计算出金属圆柱体的密度。
【解析】
(1) 根据称重法测浮力$F_{浮}=G-F_{拉}$，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数$F_{拉}$越小，因此物体所受的浮力越大。
(2) ① 金属圆柱体浸入液体的深度增加时，排开液体的体积先增大后不变，由阿基米德原理可知，浮力先增大后不变，所以曲线a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。
② 当金属圆柱体未浸入液体时，弹簧测力计的拉力等于重力，由曲线b可知，此时拉力为2.7N，即金属圆柱体的重力$G=2.7N$。
完全浸没时，金属圆柱体受到的浮力$F_{浮}=1N$，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，可得物体的体积：
$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=1×10^{-4}m^{3}$
金属圆柱体的密度：
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}=\frac{2.7N}{10N/kg×1×10^{-4}m^{3}}=2.7×10^{3}kg/m^{3}$
【答案】
(1) 越大
(2) ①a ②2.7；2.7×10³
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题通过实验探究结合图像分析，考查了浮力的影响因素、称重法测浮力、阿基米德原理及密度计算的综合应用，要求学生能从实验现象和图像中提取关键信息，理解浮力随排开液体体积的变化规律，注重对实验探究能力和数据分析能力的培养。
【难度系数】
0.6
