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4. 某中学物理小组的两名同学，在实验室中验证阿基米德原理。
(1)方案一，小严同学用石块按如题4图甲实验步骤依次进行实验。由图甲可知，石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$N，排开水所受的重力$G_{排}=$N，发现$F_{浮}≠ G_{排}$，造成这种结果的原因不可能是。
A. 最初溢水杯中的水未装至溢水口
B. 步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部
C. 整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零
(2)方案二，如题4图乙，浩伟同学将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当浩伟同学逐渐调高升降台，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A的示数(增大/减小/不变)，且弹簧测力计A的示数变化量(大于/小于/等于)B的示数变化量，从而证明了$F_{浮}=G_{排}$。
(3)为了多次实验得到普遍规律，方案(一/二)的操作更加简便。
(1)方案一，小严同学用石块按如题4图甲实验步骤依次进行实验。由图甲可知，石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$N，排开水所受的重力$G_{排}=$N，发现$F_{浮}≠ G_{排}$，造成这种结果的原因不可能是。
A. 最初溢水杯中的水未装至溢水口
B. 步骤C中，石块浸没后，碰触到溢水杯底部
C. 整个实验过程中，弹簧测力计都没有校零
(2)方案二，如题4图乙，浩伟同学将装满水的溢水杯放在升降台C上，用升降台来调节溢水杯的高度。当浩伟同学逐渐调高升降台，发现随着重物浸入水中的体积越来越大，弹簧测力计A的示数(增大/减小/不变)，且弹簧测力计A的示数变化量(大于/小于/等于)B的示数变化量，从而证明了$F_{浮}=G_{排}$。
(3)为了多次实验得到普遍规律，方案(一/二)的操作更加简便。
答案
0.6
0.5
C
减小
等于
二
0.5
C
减小
等于
二
解析
【解析】
(1) 根据称重法测浮力，石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=F_{1}-F_{3}=2.2\,\mathrm{N}-1.6\,\mathrm{N}=0.6\,\mathrm{N}$；
排开水所受的重力$G_{排}=F_{4}-F_{2}=1.1\,\mathrm{N}-0.6\,\mathrm{N}=0.5\,\mathrm{N}$；
分析选项：
A. 最初溢水杯中的水未装至溢水口，会导致部分排开的水留在溢水杯中，使$G_{排}$测量值偏小，可能造成$F_{浮}≠G_{排}$；
B. 步骤C中石块浸没后碰触到溢水杯底部，溢水杯对石块有支持力，弹簧测力计示数偏小，导致计算出的$F_{浮}$偏大，可能造成$F_{浮}≠G_{排}$；
C. 若弹簧测力计都没有校零，$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$、$F_{4}$会有相同的系统误差，$F_{浮}=F_{1}-F_{3}$，$G_{排}=F_{4}-F_{2}$，误差会相互抵消，$F_{浮}$与$G_{排}$仍相等，不可能造成$F_{浮}≠G_{排}$，故选C。
(2) 随着重物浸入水中的体积越来越大，根据阿基米德原理，重物受到的浮力增大，由$F_{示}=G-F_{浮}$可知，弹簧测力计A的示数减小；根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$，弹簧测力计A的示数减小量等于浮力的增大量，弹簧测力计B的示数增大量等于$G_{排}$的增大量，因此二者示数变化量相等。
(3) 方案二中，只需调节升降台即可改变重物浸入水中的体积，无需多次更换、安装实验装置，操作更加简便。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.6}$；$\boldsymbol{0.5}$；$\boldsymbol{C}$
(2) $\boldsymbol{减小}$；$\boldsymbol{等于}$
(3) $\boldsymbol{二}$
【知识点】
阿基米德原理；称重法测浮力；实验方案评估
【点评】
本题通过两种实验方案验证阿基米德原理，考查对实验原理的理解、误差分析及实验方案的评估，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.7
(1) 根据称重法测浮力，石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=F_{1}-F_{3}=2.2\,\mathrm{N}-1.6\,\mathrm{N}=0.6\,\mathrm{N}$；
排开水所受的重力$G_{排}=F_{4}-F_{2}=1.1\,\mathrm{N}-0.6\,\mathrm{N}=0.5\,\mathrm{N}$；
分析选项：
A. 最初溢水杯中的水未装至溢水口，会导致部分排开的水留在溢水杯中，使$G_{排}$测量值偏小，可能造成$F_{浮}≠G_{排}$；
B. 步骤C中石块浸没后碰触到溢水杯底部，溢水杯对石块有支持力，弹簧测力计示数偏小，导致计算出的$F_{浮}$偏大，可能造成$F_{浮}≠G_{排}$；
C. 若弹簧测力计都没有校零，$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$、$F_{4}$会有相同的系统误差，$F_{浮}=F_{1}-F_{3}$，$G_{排}=F_{4}-F_{2}$，误差会相互抵消，$F_{浮}$与$G_{排}$仍相等，不可能造成$F_{浮}≠G_{排}$，故选C。
(2) 随着重物浸入水中的体积越来越大，根据阿基米德原理，重物受到的浮力增大，由$F_{示}=G-F_{浮}$可知，弹簧测力计A的示数减小；根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$，弹簧测力计A的示数减小量等于浮力的增大量，弹簧测力计B的示数增大量等于$G_{排}$的增大量，因此二者示数变化量相等。
(3) 方案二中，只需调节升降台即可改变重物浸入水中的体积，无需多次更换、安装实验装置，操作更加简便。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.6}$；$\boldsymbol{0.5}$；$\boldsymbol{C}$
(2) $\boldsymbol{减小}$；$\boldsymbol{等于}$
(3) $\boldsymbol{二}$
【知识点】
阿基米德原理；称重法测浮力；实验方案评估
【点评】
本题通过两种实验方案验证阿基米德原理，考查对实验原理的理解、误差分析及实验方案的评估，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.7
5. 题5图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程，其中运动员受到水的浮力不断减小的阶段是()。
A.①→②
B.②→③
C.③→④
D.④→⑤
A.①→②
B.②→③
C.③→④
D.④→⑤
答案
D
解析
【解析】
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，分析各阶段排开水的体积变化：
①→②：运动员浸入水中的体积逐渐变大，$V_{排}$变大，浮力变大；
②→③：运动员完全浸没在水中，$V_{排}$不变，浮力不变；
③→④：运动员仍完全浸没在水中，$V_{排}$不变，浮力不变；
④→⑤：运动员部分身体露出水面，$V_{排}$逐渐变小，浮力不断减小。
因此运动员受到水的浮力不断减小的阶段是④→⑤。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理；浮力大小影响因素
【点评】
本题考查阿基米德原理的实际应用，解题关键是准确判断不同阶段运动员排开水的体积变化。
【难度系数】
0.7
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，分析各阶段排开水的体积变化：
①→②：运动员浸入水中的体积逐渐变大，$V_{排}$变大，浮力变大；
②→③：运动员完全浸没在水中，$V_{排}$不变，浮力不变；
③→④：运动员仍完全浸没在水中，$V_{排}$不变，浮力不变；
④→⑤：运动员部分身体露出水面，$V_{排}$逐渐变小，浮力不断减小。
因此运动员受到水的浮力不断减小的阶段是④→⑤。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理；浮力大小影响因素
【点评】
本题考查阿基米德原理的实际应用，解题关键是准确判断不同阶段运动员排开水的体积变化。
【难度系数】
0.7
