22. (6分)探究影响浮力大小的因素。实验过程如图所示。

(1)实验步骤B中的物块受到的浮力为N。
(2)物块从步骤B到步骤C的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到烧杯中的液面。
(3)物块从步骤C到步骤D的过程中,发现弹簧测力计的示数不变,说明物体浸没在液体中时,浮力大小与无关。
(4)对比步骤A、B、C可知,浸在液体中的物体受到的浮力与有关。
(5)继续进行步骤E,目的是探究浮力大小与的关系。
(6)结合测量数据及水的密度还能计算出其他一些物理量,下列不能通过以上方法计算得出的是。
A. 物块的密度
B. 物块的体积
C. 盐水的密度
D. 盐水的体积

22.(1)0.6 (2)上升 (3)浸入液体的深度 (4)排开液体的体积 (5)液体密度 (6)D【点拨】本题考查通过实验探究影响浮力大小的因素,包括排开液体体积、液体密度等,并利用称重法计算浮力,进而计算物体的体积、密度等物理量。【解析】(1)利用称重法可得步骤B中物块所受的浮力为:F浮=G-F=3 N-2.4 N=0.6 N;(2)从步骤B到步骤C的过程中,物体浸入液体体积越大,排开液体体积变大,杯子液面会上升;(3)从步骤C到步骤D的过程中,发现弹簧测力计的示数不变,说明浮力大小未变;在其他条件不变的情况下,物体浸没在液体中的深度在增大,所以说明浮力大小与浸入液体的深度无关;(4)对比步骤A、B、C可知,物块浸在液体中的体积增大时,弹簧测力计示数在变小,根据称重法可知,浮力在增大,所以可知物块所受浮力大小与排开液体的体积有关;(5)继续进行步骤E,同一物体浸没在不同密度液体中时,发现弹簧测力计的示数改变,说明在其他条件不变的情况下,液体密度对浮力大小有影响;(6)B.物块的体积可根据物块浸没时,排开液体的体积等于自身的体积确定,故B可以;A.由步骤A可得物块的质量,由B项分析可得物块的体积,所以根据密度公式可得物块的密度,故A可以;C.由B项分析得到物块的体积,当物块浸没在盐水中时,可得出所受的浮力,排开盐水的体积也可以确定,所以根据浮力公式可得盐水的密度,故C可以;D.由于盐水的质量未知,所以无法得到盐水的体积,故D不可以。

【分析】
本题为探究影响浮力大小因素的实验题，解题时需利用称重法（$F_{浮}=G-F_{示}$）计算浮力，结合控制变量法分析各步骤的变量关系，理解排开液体体积、液体密度对浮力的影响，再通过阿基米德原理、密度公式推导相关物理量。各小问思路：(1)用物块重力减去步骤B的弹簧测力计示数得浮力；(2)B到C物块浸入体积增大，排开液体体积变大，液面变化；(3)C到D深度变化但浮力不变，分析浮力与深度的关系；(4)A、B、C控制液体密度，改变排开体积，分析浮力与排开体积的关系；(5)D、E控制排开体积，改变液体密度，分析探究目的；(6)逐一分析选项，判断能否计算对应物理量。
【解析】
(1) 由图A知物块重力$G=3N$，步骤B中弹簧测力计示数$F=2.4N$，根据称重法，浮力$F_{浮}=G-F=3N-2.4N=0.6N$；
(2) 步骤B到C，物块浸入水中的体积增大，排开水的体积变大，因此烧杯中的液面上升；
(3) 步骤C到D，物块浸没在水中，浸入深度增加，但弹簧测力计示数不变，说明浮力大小不变，因此浮力与浸入液体的深度无关；
(4) 对比步骤A、B、C，液体密度相同，物块排开液体的体积不同，浮力不同，说明浸在液体中的物体受到的浮力与排开液体的体积有关；
(5) 步骤D和E中，物块都浸没，排开液体体积相同，液体密度不同，弹簧测力计示数不同，因此目的是探究浮力大小与液体密度的关系；
(6) A. 物块质量$m=\frac{G}{g}$，物块浸没时体积$V=V_{排}=\frac{F_{浮水}}{\rho_{水}g}$，可计算物块密度；B. 物块浸没时体积等于排开水的体积，可计算；C. 盐水浮力$F_{浮盐}=G-F_{盐}$，排开体积与物块体积相同，由$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$可计算盐水密度；D. 盐水的质量、体积均未知，无法计算盐水体积，故选D。
【答案】
(1)0.6 (2)上升 (3)浸入液体的深度 (4)排开液体的体积 (5)液体密度 (6)D
【知识点】
称重法测浮力、影响浮力大小的因素、阿基米德原理
【点评】
本题通过实验探究浮力的影响因素，运用控制变量法和称重法，结合力学公式推导物理量，是浮力部分的基础实验题，注重对实验原理和过程的理解。
【难度系数】
0.6

23. (5分)探究空心柱子的承重比与横截面的形状、周长的关系。
【问题】
科技小组在桥梁调查活动中发现,桥桩有大有小且形状各异,承重能力也不同。查阅资料获知,工程上用承重比(柱子能承受的最大质量与柱子质量的比值)反映承重能力。他们猜想:空心柱子的承重比与其横截面的形状、周长有关。
【证据】
(1)实验中需要的测量工具除刻度尺外,还需要。
(2)用纸板制成高度相同的各种空心模型。
(3)测出模型的横截面周长、质量。
(4)测量模型承受的最大质量。多次重复实验,算出承重比,数据填入表格。
| 组别 | 横截面形状 | 周长/cm | 承重比 |
| ---- | ---------- | ------- | ------ |
| 1 | 三角形 | 18 | 3 500 |
| 2 | 三角形 | 24 | 3 300 |
| 3 | 三角形 | 30 | 3 140 |
| 4 | 四边形 | 30 | 3 320 |
| 5 | 五边形 | 30 | 3 510 |
| 6 | 六边形 | 30 | 3 760 |

【解释】
(5)分析1、2、3组数据可得到的结论是。
(6)在研究承重比与横截面的形状关系时,除纸板高度、周长相同外,还需控制相同的因素有(写出一个)。
(7)请在图中画出周长一定时,承重比与形状的关系图像。
【交流】
(8)根据表格数据和图像,科技小组同学进一步推测,在柱子的其他因素一定时,横截面为形的柱子承重比最大。

23.(1)天平 (5)横截面形状相同时,周长越大,承重比越小 (6)纸板的材料(纸板的厚度) (7)如图所示 (8)圆【点拨】本题考查通过实验探究空心柱子的承重比与横截面的形状、周长的关系,注意利用控制变量法分析数据,得出结论。【解析】(1)探究空心柱子的承重比与横截面的形状、周长的关系,需要测量周长和质量,所以需要用到天平;(5)分析1、2、3组数据,横截面形状相同时,周长越大,承重比越小;(6)在探究承重比与横截面的形状关系时,除纸板高度、周长相同外,根据控制变量法知,需要控制纸板的材料(纸板的厚度)相同,改变横截面的形状;(7)根据数据画图,如图所示:(8)根据表格数据和图像,科技小组同学进一步推测,在柱子的其他因素一定时,横截面的边数越多,承重比越大,而边数越多越接近圆形,故横截面为圆形的柱子承重比最大。

【分析】
要解决本题，需结合实验探究的控制变量法，先明确承重比的定义，再分析每组实验的变量：(1)根据承重比的定义，需测量质量，确定所需工具；(5)分析1、2、3组，形状相同，变量为周长，推导周长与承重比的关系；(6)研究形状对承重比的影响，需控制其他无关变量；(7)找到周长相同的各组数据，对应图中坐标点绘制图像；(8)根据边数与承重比的关系，推测圆形的承重情况。
【解析】
(1) 承重比是柱子能承受的最大质量与柱子质量的比值，实验中需要测量质量，因此除刻度尺外，还需要天平；
(5) 1、2、3组数据中，横截面形状均为三角形（形状相同），周长越大，承重比越小，故结论：横截面形状相同时，周长越大，承重比越小；
(6) 探究承重比与横截面形状的关系时，需控制其他可能影响承重比的因素不变，除纸板高度、周长相同外，还需控制纸板的材料（或纸板的厚度等）相同；
(7) 周长为30cm时，三角形对应承重比3140，四边形对应3320，五边形对应3510，六边形对应3760，在图中描出点(3,3140)、(4,3320)、(5,3510)、(6,3760)，并连接成线，如图所示；
(8) 周长相同时，横截面边数越多，承重比越大，圆形的边数最多，故推测横截面为圆形的柱子承重比最大。
【答案】
(1)天平；(5)横截面形状相同时，周长越大，承重比越小；(6)纸板的材料（合理即可）；(7)如图所示；(8)圆
【知识点】
控制变量法、实验探究、数据分析
【点评】
本题考查实验探究中控制变量法的应用，要求学生能分析实验数据、绘制图像并进行合理推测，是初中物理典型的探究题型，注重学生的逻辑分析能力。
【难度系数】
0.6