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11.(7分)物理课上,宛老师保持圆锥体(高2 cm)底面所处的位置不变(弹簧测力计的拉环固定),缓慢向柱状容器内加水(整个过程水未溢出),探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”(实验步骤如甲图)。
(1)A图中,弹簧测力计拉着圆锥体静止,拉力跟
(2)进一步分析可得出结论:物体受到的浮力大小与
(3)根据图甲中的实验数据,E图中弹簧测力计示数为
(4)根据实验数据,绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与加入水的高度h的关系图像,发现BD段是曲线,其原因
(5)宛老师又选用其他液体进一步探究,发现圆锥体浸没时,弹簧测力计的示数与在水中浸没时不同,说明浮力的大小还与
(1)A图中,弹簧测力计拉着圆锥体静止,拉力跟
重
力是一对平衡力;B、D过程,锥体的锥点所受到水的压强增大
(选填“增大”或“减小”)。(2)进一步分析可得出结论:物体受到的浮力大小与
物体排开液体的体积
有关。(3)根据图甲中的实验数据,E图中弹簧测力计示数为
3
N,圆锥体的体积为$1×10^{-4}$
m³。(g取10 N/kg)(4)根据实验数据,绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与加入水的高度h的关系图像,发现BD段是曲线,其原因
圆锥体排开水的体积不是均匀变化的
。(5)宛老师又选用其他液体进一步探究,发现圆锥体浸没时,弹簧测力计的示数与在水中浸没时不同,说明浮力的大小还与
液体的密度
有关。答案
11.(1)重 增大 (2)物体排开液体的体积 (3)3 $1×10^{-4}$ (4)圆锥体排开水的体积不是均匀变化的 (5)液体的密度
解析
【分析】
本题围绕浮力的探究实验展开，需结合平衡力、液体压强、阿基米德原理等知识逐步分析：
1. 第(1)问：静止的物体受平衡力，竖直方向圆锥体受拉力和重力；B到D加水时，锥点深度增加，根据液体压强公式判断压强变化。
2. 第(2)问：观察B到D过程，排开液体体积变化，结合浮力变化得出结论。
3. 第(3)问：完全浸没后浮力不变，故E图示数与D图相同；利用称重法求浮力，再结合阿基米德原理计算圆锥体体积。
4. 第(4)问：BD段为曲线，因圆锥体形状特殊，排开液体体积随深度变化不均匀，导致浮力变化非线性。
5. 第(5)问：换用不同液体，浸没时排开体积相同，浮力不同，说明浮力与液体密度有关。
【解析】
(1) A图中，圆锥体静止，竖直方向受弹簧测力计的拉力和自身重力，二力是一对平衡力；B到D过程，向容器加水，锥点所处水的深度增大，由液体压强公式$p=\rho gh$，水的密度不变，深度增大，故锥点受到的水的压强增大。
(2) B到D过程，圆锥体排开液体的体积逐渐增大，弹簧测力计示数减小（浮力增大），因此结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3) 圆锥体完全浸没后，排开液体体积不变，浮力不变，弹簧测力计示数不变，故E图示数为3N；圆锥体重力$G=4N$，完全浸没时拉力$F=3N$，浮力$F_{浮}=G-F=4N-3N=1N$，由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，得圆锥体体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1.0×10^3kg/m^3×10N/kg}=1×10^{-4}m^3$。
(4) BD段为曲线，原因是圆锥体为锥形，随着加水深度增加，排开水的体积随深度的变化不是均匀的，导致浮力变化非线性，故弹簧测力计示数变化为曲线。
(5) 圆锥体浸没时，排开液体体积相同，换用不同液体，弹簧测力计示数不同（浮力不同），说明浮力大小还与液体的密度有关。
【答案】
(1)重；增大 (2)物体排开液体的体积 (3)3；$1×10^{-4}$ (4)圆锥体排开水的体积不是均匀变化的 (5)液体的密度
【知识点】
浮力的影响因素、液体压强、阿基米德原理
【点评】
本题结合实验过程与图像，考查浮力相关核心知识点，需学生理解平衡力、液体压强规律，掌握称重法求浮力和阿基米德原理的应用，同时能分析非柱体物体排开体积的变化特点，是一道综合性较强的浮力实验题。
【难度系数】
0.5
本题围绕浮力的探究实验展开，需结合平衡力、液体压强、阿基米德原理等知识逐步分析：
1. 第(1)问：静止的物体受平衡力，竖直方向圆锥体受拉力和重力；B到D加水时，锥点深度增加，根据液体压强公式判断压强变化。
2. 第(2)问：观察B到D过程，排开液体体积变化，结合浮力变化得出结论。
3. 第(3)问：完全浸没后浮力不变，故E图示数与D图相同；利用称重法求浮力，再结合阿基米德原理计算圆锥体体积。
4. 第(4)问：BD段为曲线，因圆锥体形状特殊，排开液体体积随深度变化不均匀，导致浮力变化非线性。
5. 第(5)问：换用不同液体，浸没时排开体积相同，浮力不同，说明浮力与液体密度有关。
【解析】
(1) A图中，圆锥体静止，竖直方向受弹簧测力计的拉力和自身重力，二力是一对平衡力；B到D过程，向容器加水，锥点所处水的深度增大，由液体压强公式$p=\rho gh$，水的密度不变，深度增大，故锥点受到的水的压强增大。
(2) B到D过程，圆锥体排开液体的体积逐渐增大，弹簧测力计示数减小（浮力增大），因此结论：物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3) 圆锥体完全浸没后，排开液体体积不变，浮力不变，弹簧测力计示数不变，故E图示数为3N；圆锥体重力$G=4N$，完全浸没时拉力$F=3N$，浮力$F_{浮}=G-F=4N-3N=1N$，由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，得圆锥体体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{1N}{1.0×10^3kg/m^3×10N/kg}=1×10^{-4}m^3$。
(4) BD段为曲线，原因是圆锥体为锥形，随着加水深度增加，排开水的体积随深度的变化不是均匀的，导致浮力变化非线性，故弹簧测力计示数变化为曲线。
(5) 圆锥体浸没时，排开液体体积相同，换用不同液体，弹簧测力计示数不同（浮力不同），说明浮力大小还与液体的密度有关。
【答案】
(1)重；增大 (2)物体排开液体的体积 (3)3；$1×10^{-4}$ (4)圆锥体排开水的体积不是均匀变化的 (5)液体的密度
【知识点】
浮力的影响因素、液体压强、阿基米德原理
【点评】
本题结合实验过程与图像，考查浮力相关核心知识点，需学生理解平衡力、液体压强规律，掌握称重法求浮力和阿基米德原理的应用，同时能分析非柱体物体排开体积的变化特点，是一道综合性较强的浮力实验题。
【难度系数】
0.5
12.(3分)假期,小宇陪家人外出旅游,出发前准备了一些食品,如图甲所示。坐了一夜火车后,发现食品袋变得如图乙所示。
(1)请你判断他们一家是从低海拔地区到高海拔地区还是从高海拔地区到低海拔地区；
(2)请说出你这样判断的理由。
(1)请你判断他们一家是从低海拔地区到高海拔地区还是从高海拔地区到低海拔地区；
(2)请说出你这样判断的理由。
答案
12.答:(1)坐了一夜火车后,发现食品袋膨胀了,说明外界气压降低,故他们一家是从低海拔地区到高海拔地区；
(2)海拔升高,外界气压减小,食品袋内气压大于外界气压,导致食品袋膨胀。
(2)海拔升高,外界气压减小,食品袋内气压大于外界气压,导致食品袋膨胀。
解析
【分析】首先观察到食品袋从甲图的正常状态变为乙图的膨胀状态，说明袋内气体压强大于外界气体压强。接着回忆大气压强与海拔的关系：海拔越高，外界大气压强越小。结合现象，只有外界气压降低时，袋内气压才会大于外界气压，因此可判断出行程的海拔变化。
【解析】(1) 对比甲、乙两图，食品袋由正常状态变为膨胀状态，说明袋内气体压强大于外界大气压强；
(2) 根据大气压强与海拔的关系：海拔越高，外界大气压强越小。当从低海拔地区到高海拔地区时，外界大气压强会降低，而食品袋内的气压初始时与出发地外界气压平衡，此时袋内气压大于降低后的外界气压，导致食品袋膨胀，因此判断是从低海拔地区到高海拔地区。
【答案】(1) 从低海拔地区到高海拔地区；(2) 海拔升高，外界气压减小，食品袋内气压大于外界气压，导致食品袋膨胀。
【知识点】大气压强与海拔的关系、气体压强比较
【点评】本题结合生活中的常见现象，考查大气压强与海拔高度的关系，难度不大，需要学生将物理知识与实际生活联系，理解封闭气体压强随外界气压变化的规律。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 对比甲、乙两图，食品袋由正常状态变为膨胀状态，说明袋内气体压强大于外界大气压强；
(2) 根据大气压强与海拔的关系：海拔越高，外界大气压强越小。当从低海拔地区到高海拔地区时，外界大气压强会降低，而食品袋内的气压初始时与出发地外界气压平衡，此时袋内气压大于降低后的外界气压，导致食品袋膨胀，因此判断是从低海拔地区到高海拔地区。
【答案】(1) 从低海拔地区到高海拔地区；(2) 海拔升高，外界气压减小，食品袋内气压大于外界气压，导致食品袋膨胀。
【知识点】大气压强与海拔的关系、气体压强比较
【点评】本题结合生活中的常见现象，考查大气压强与海拔高度的关系，难度不大，需要学生将物理知识与实际生活联系，理解封闭气体压强随外界气压变化的规律。
【难度系数】0.6
