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7.某物理兴趣小组的同学利用弹簧测力计、铁块、溢水杯等器材探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)以上探究步骤中,最合理的操作顺序是
(2)由图可知,铁块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$
(3)按最合理的实验步骤进行操作,下列因素会影响实验结果的是
A.溢水杯内未盛满水 B.小桶内原来有少量水 C.铁块未浸没在水中
(1)以上探究步骤中,最合理的操作顺序是
DBCA(或BDCA)
(填选项字母)。(2)由图可知,铁块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$
1.4
N,排开水的重力$G_{排}=$1.4
N,分析以上探究过程可以得到结论:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于该物体排开的液体所受的重力
。(3)按最合理的实验步骤进行操作,下列因素会影响实验结果的是
A
。A.溢水杯内未盛满水 B.小桶内原来有少量水 C.铁块未浸没在水中
答案
7.(1)DBCA(或BDCA)
(2)1.4 1.4 排开的液体所受的重力
(3)A
(2)1.4 1.4 排开的液体所受的重力
(3)A
解析
【分析】
要解决这道题，需明确探究“浮力大小与排开液体所受重力关系”的实验逻辑：实验需先测量空小桶的重力、铁块的重力，再将铁块浸没在溢水杯中，记录此时弹簧测力计的示数（用于计算浮力），最后测量小桶和排开液体的总重力（用于计算排开液体的重力），通过对比两者得出结论。据此确定操作顺序，再结合弹簧测力计示数计算相关物理量，最后分析影响实验结果的因素。
【解析】
(1) 实验的合理操作顺序：先测空小桶的重力（图D，示数1.2N），再测铁块的重力（图B，示数3.8N），接着将铁块浸没在溢水杯中，读出弹簧测力计的示数（图C，示数2.4N），最后测量小桶和排开液体的总重力（图A，示数2.6N）；若先测铁块重力再测空桶重力，顺序BDCA也合理，故答案为DBCA(或BDCA)。
(2) 铁块浸没时的浮力：根据称重法，$F_{浮}=G_{铁}-F_{拉}=3.8N -2.4N=1.4N$；排开水的重力：$G_{排}=G_{桶和水}-G_{桶}=2.6N -1.2N=1.4N$；由此可得结论：浸在液体中的物体受到的浮力大小等于该物体排开的液体所受的重力。
(3) 分析选项：
A. 溢水杯内未盛满水：会导致铁块排开的水无法全部溢出到小桶中，测得的$G_{排}$偏小，影响实验结果；
B. 小桶内原来有少量水：计算$G_{排}$时是总重减去空桶重，原有水不影响差值，不影响结果；
C. 铁块未浸没在水中：浮力和排开液体重力同时减小，但两者仍相等，不影响实验结果。故选A。
【答案】
(1) DBCA(或BDCA)；(2)1.4；1.4；排开的液体所受的重力；(3)A
【知识点】
阿基米德原理、浮力的测量、排开液体重力计算
【点评】
本题是探究阿基米德原理的基础实验题，重点考查实验步骤设计、浮力与排开液体重力的计算，以及实验误差的分析，需掌握称重法测浮力和实验的逻辑顺序，属于实验基础题型。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确探究“浮力大小与排开液体所受重力关系”的实验逻辑：实验需先测量空小桶的重力、铁块的重力，再将铁块浸没在溢水杯中，记录此时弹簧测力计的示数（用于计算浮力），最后测量小桶和排开液体的总重力（用于计算排开液体的重力），通过对比两者得出结论。据此确定操作顺序，再结合弹簧测力计示数计算相关物理量，最后分析影响实验结果的因素。
【解析】
(1) 实验的合理操作顺序：先测空小桶的重力（图D，示数1.2N），再测铁块的重力（图B，示数3.8N），接着将铁块浸没在溢水杯中，读出弹簧测力计的示数（图C，示数2.4N），最后测量小桶和排开液体的总重力（图A，示数2.6N）；若先测铁块重力再测空桶重力，顺序BDCA也合理，故答案为DBCA(或BDCA)。
(2) 铁块浸没时的浮力：根据称重法，$F_{浮}=G_{铁}-F_{拉}=3.8N -2.4N=1.4N$；排开水的重力：$G_{排}=G_{桶和水}-G_{桶}=2.6N -1.2N=1.4N$；由此可得结论：浸在液体中的物体受到的浮力大小等于该物体排开的液体所受的重力。
(3) 分析选项：
A. 溢水杯内未盛满水：会导致铁块排开的水无法全部溢出到小桶中，测得的$G_{排}$偏小，影响实验结果；
B. 小桶内原来有少量水：计算$G_{排}$时是总重减去空桶重，原有水不影响差值，不影响结果；
C. 铁块未浸没在水中：浮力和排开液体重力同时减小，但两者仍相等，不影响实验结果。故选A。
【答案】
(1) DBCA(或BDCA)；(2)1.4；1.4；排开的液体所受的重力；(3)A
【知识点】
阿基米德原理、浮力的测量、排开液体重力计算
【点评】
本题是探究阿基米德原理的基础实验题，重点考查实验步骤设计、浮力与排开液体重力的计算，以及实验误差的分析，需掌握称重法测浮力和实验的逻辑顺序，属于实验基础题型。
【难度系数】
0.6
8.用弹簧测力计挂着一个长方体金属块，沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的圆柱形平底薄壁容器中，直至完全浸没（水未溢出），如图甲所示。通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度$h$与其排开水的体积$V_{排}$的关系，如图乙所示。已知金属块的质量为0.4 kg，容器的底面积与金属块的底面积之比为$5:1$，$\rho_{水}=1×10^3 kg/m^3$，$g$取10 N/kg。求：
(1)金属块所受的重力；
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2 cm时，弹簧测力计的示数；
(3)金属块浸没后与金属块浸入之前比较，水对容器底部的压强增加了多少。
(1)金属块所受的重力；
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2 cm时，弹簧测力计的示数；
(3)金属块浸没后与金属块浸入之前比较，水对容器底部的压强增加了多少。
答案
8.(1)$4\ \mathrm{N}$ (2)$3.8\ \mathrm{N}$ (3)$100\ \mathrm{Pa}$
解析
【分析】
本题需结合图像提取关键数据，运用重力公式、阿基米德原理、液体压强公式逐步求解：
1. 计算金属块重力，直接利用G=mg公式；
2. 求h=2cm时的浮力，从图乙获取对应V排，用阿基米德原理计算浮力，再通过F示=G-F浮得到弹簧测力计示数；
3. 求水对容器底部增加的压强，先确定金属块浸没时的V排，结合容器与金属块底面积比算出水面上升高度，再用Δp=ρ水gΔh计算压强增量。
【解析】
(1) 金属块所受重力：
$G = mg = 0.4\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 4\ \mathrm{N}$；
(2) 由图乙可知，当$h=2\ \mathrm{cm}$时，$V_{排}=20\ \mathrm{cm}^3=20 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3$，
此时金属块受到的浮力：
$F_{浮} = \rho_{水}gV_{排} = 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 20 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3 = 0.2\ \mathrm{N}$，
弹簧测力计的示数：
$F_{示} = G - F_{浮} = 4\ \mathrm{N} - 0.2\ \mathrm{N} = 3.8\ \mathrm{N}$；
(3) 金属块浸没时，由图乙得最大$V_{排}=50\ \mathrm{cm}^3=50 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3$，
已知容器底面积与金属块底面积之比$S_{容}:S_{金}=5:1$，金属块浸没时浸入深度为5cm，
金属块底面积：$S_{金} = \frac{V_{排最大}}{h_{浸}} = \frac{50\ \mathrm{cm}^3}{5\ \mathrm{cm}} = 10\ \mathrm{cm}^2$，
则容器底面积：$S_{容}=5 × 10\ \mathrm{cm}^2=50\ \mathrm{cm}^2=50 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，
水面上升高度：$\Delta h = \frac{V_{排最大}}{S_{容}} = \frac{50\ \mathrm{cm}^3}{50\ \mathrm{cm}^2}=1\ \mathrm{cm}=0.01\ \mathrm{m}$，
水对容器底部增加的压强：
$\Delta p = \rho_{水}g\Delta h = 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.01\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{Pa}$；
【答案】
(1) $4\ \mathrm{N}$；(2) $3.8\ \mathrm{N}$；(3) $100\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
重力计算、阿基米德原理、液体压强
【点评】
本题结合图像考查浮力与压强的综合应用，需从图像提取数据，熟练运用相关公式，难度中等，适合多数学生解答。
【难度系数】
0.6
本题需结合图像提取关键数据，运用重力公式、阿基米德原理、液体压强公式逐步求解：
1. 计算金属块重力，直接利用G=mg公式；
2. 求h=2cm时的浮力，从图乙获取对应V排，用阿基米德原理计算浮力，再通过F示=G-F浮得到弹簧测力计示数；
3. 求水对容器底部增加的压强，先确定金属块浸没时的V排，结合容器与金属块底面积比算出水面上升高度，再用Δp=ρ水gΔh计算压强增量。
【解析】
(1) 金属块所受重力：
$G = mg = 0.4\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 4\ \mathrm{N}$；
(2) 由图乙可知，当$h=2\ \mathrm{cm}$时，$V_{排}=20\ \mathrm{cm}^3=20 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3$，
此时金属块受到的浮力：
$F_{浮} = \rho_{水}gV_{排} = 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 20 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3 = 0.2\ \mathrm{N}$，
弹簧测力计的示数：
$F_{示} = G - F_{浮} = 4\ \mathrm{N} - 0.2\ \mathrm{N} = 3.8\ \mathrm{N}$；
(3) 金属块浸没时，由图乙得最大$V_{排}=50\ \mathrm{cm}^3=50 × 10^{-6}\ \mathrm{m}^3$，
已知容器底面积与金属块底面积之比$S_{容}:S_{金}=5:1$，金属块浸没时浸入深度为5cm，
金属块底面积：$S_{金} = \frac{V_{排最大}}{h_{浸}} = \frac{50\ \mathrm{cm}^3}{5\ \mathrm{cm}} = 10\ \mathrm{cm}^2$，
则容器底面积：$S_{容}=5 × 10\ \mathrm{cm}^2=50\ \mathrm{cm}^2=50 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2$，
水面上升高度：$\Delta h = \frac{V_{排最大}}{S_{容}} = \frac{50\ \mathrm{cm}^3}{50\ \mathrm{cm}^2}=1\ \mathrm{cm}=0.01\ \mathrm{m}$，
水对容器底部增加的压强：
$\Delta p = \rho_{水}g\Delta h = 1 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.01\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{Pa}$；
【答案】
(1) $4\ \mathrm{N}$；(2) $3.8\ \mathrm{N}$；(3) $100\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
重力计算、阿基米德原理、液体压强
【点评】
本题结合图像考查浮力与压强的综合应用，需从图像提取数据，熟练运用相关公式，难度中等，适合多数学生解答。
【难度系数】
0.6
