登录
23.（4分）小倩利用压强计探究“影响液体压强大小的因素”。
(1)压强计金属盒上的橡皮膜应该选用
(2)图甲、乙、丙表示探究过程中的三个情境。比较图乙和图丙可以探究的问题是:液体压强与
(3)在图丙中,保持探头位置不变,往烧杯中加入适量清水,水未溢出,均匀混合后$h_3$会
(1)压强计金属盒上的橡皮膜应该选用
薄
（选填“薄”或“厚”）一些的较好。压强计是通过U形管中两侧水面的高度差
来反映压强大小。(2)图甲、乙、丙表示探究过程中的三个情境。比较图乙和图丙可以探究的问题是:液体压强与
液体密度
的关系。(3)在图丙中,保持探头位置不变,往烧杯中加入适量清水,水未溢出,均匀混合后$h_3$会
变大
（选填“变小”“不变”或“变大”）。答案
23. (1)薄 高度差 (2)液体密度 (3)变大
【点拨】本题考查液体压强相关实验,涉及压强计橡皮膜的选择、压强大小、液体压强与密度的关系以及液体密度、深度变化对压强的影响。
【解析】(1)在实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的,实验效果更明显;液体内部压强大小通过U形管中两侧液面高度差来反映的,U形管中液面高度差越大,液体压强越大;
(2)图乙和图丙探头所处深度相同,液体密度不同,U形管中液面的高度差不同,故探究的是液体压强与液体密度的关系;
(3)由题可知,浓盐水的密度比清水的密度大,在图丙中,保持探头位置不变,往烧杯中加入适量清水,容器中液体质量增大,则容器底受到液体的压力增大,所以容器底受到液体的压强增大,容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后密度变小,由$p=\rho gh$知,金属盒以下部分液体压强变小,由于容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大,即均匀混合后$h_3$会变大。
【点拨】本题考查液体压强相关实验,涉及压强计橡皮膜的选择、压强大小、液体压强与密度的关系以及液体密度、深度变化对压强的影响。
【解析】(1)在实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的,实验效果更明显;液体内部压强大小通过U形管中两侧液面高度差来反映的,U形管中液面高度差越大,液体压强越大;
(2)图乙和图丙探头所处深度相同,液体密度不同,U形管中液面的高度差不同,故探究的是液体压强与液体密度的关系;
(3)由题可知,浓盐水的密度比清水的密度大,在图丙中,保持探头位置不变,往烧杯中加入适量清水,容器中液体质量增大,则容器底受到液体的压力增大,所以容器底受到液体的压强增大,容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后密度变小,由$p=\rho gh$知,金属盒以下部分液体压强变小,由于容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大,即均匀混合后$h_3$会变大。
解析
【分析】
本题围绕“探究影响液体压强大小的因素”实验展开，需结合压强计原理、控制变量法和液体压强公式分析：
1. 第(1)题：压强计的橡皮膜需对压强变化敏感，薄橡皮膜形变更明显，实验效果好；压强计通过转换法，用U形管两侧液面高度差反映压强大小，高度差对应压强大小。
2. 第(2)题：对比乙、丙两图，探头深度相同，液体密度不同，控制深度不变改变密度，探究液体压强与液体密度的关系，用到控制变量法。
3. 第(3)题：保持探头位置不变加清水，烧杯液面上升使探头深度增大，混合后液体密度减小，结合液体压强公式，深度增大的影响占主导，探头处压强变大，故U形管高度差h3变大。
【解析】
(1) 压强计金属盒的橡皮膜选用薄一些的，因为薄橡皮膜对压强变化更敏感，能使实验现象更明显；压强计通过转换法，利用U形管中两侧液面的高度差反映被测压强大小，液面高度差越大，被测压强越大。
(2) 图乙和图丙中，探头所处深度相同，液体密度不同（乙为水，丙为浓盐水），根据控制变量法，控制深度不变、改变液体密度，因此可探究液体压强与液体密度的关系。
(3) 图丙中保持探头位置不变，加入清水后烧杯液面上升，探头深度（新液面到探头的垂直距离）增大；虽混合后液体密度比原浓盐水小，但由液体压强公式$p=\rho gh$可知，深度增大带来的压强增加量大于密度减小的压强减少量，探头处压强变大，故U形管高度差$h_3$变大。
【答案】
(1)薄；高度差 (2)液体密度 (3)变大
【知识点】
液体压强、压强计原理
【点评】
本题是液体压强探究的基础实验题，考查压强计使用、控制变量法应用及液体压强公式的理解，注重实验方法的掌握，难度适中，适合巩固液体压强相关知识点。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究影响液体压强大小的因素”实验展开，需结合压强计原理、控制变量法和液体压强公式分析：
1. 第(1)题：压强计的橡皮膜需对压强变化敏感，薄橡皮膜形变更明显，实验效果好；压强计通过转换法，用U形管两侧液面高度差反映压强大小，高度差对应压强大小。
2. 第(2)题：对比乙、丙两图，探头深度相同，液体密度不同，控制深度不变改变密度，探究液体压强与液体密度的关系，用到控制变量法。
3. 第(3)题：保持探头位置不变加清水，烧杯液面上升使探头深度增大，混合后液体密度减小，结合液体压强公式，深度增大的影响占主导，探头处压强变大，故U形管高度差h3变大。
【解析】
(1) 压强计金属盒的橡皮膜选用薄一些的，因为薄橡皮膜对压强变化更敏感，能使实验现象更明显；压强计通过转换法，利用U形管中两侧液面的高度差反映被测压强大小，液面高度差越大，被测压强越大。
(2) 图乙和图丙中，探头所处深度相同，液体密度不同（乙为水，丙为浓盐水），根据控制变量法，控制深度不变、改变液体密度，因此可探究液体压强与液体密度的关系。
(3) 图丙中保持探头位置不变，加入清水后烧杯液面上升，探头深度（新液面到探头的垂直距离）增大；虽混合后液体密度比原浓盐水小，但由液体压强公式$p=\rho gh$可知，深度增大带来的压强增加量大于密度减小的压强减少量，探头处压强变大，故U形管高度差$h_3$变大。
【答案】
(1)薄；高度差 (2)液体密度 (3)变大
【知识点】
液体压强、压强计原理
【点评】
本题是液体压强探究的基础实验题，考查压强计使用、控制变量法应用及液体压强公式的理解，注重实验方法的掌握，难度适中，适合巩固液体压强相关知识点。
【难度系数】
0.6
24.（6分）小枫和小倩在实验室中验证阿基米德原理。
(1)方案一,小枫按如图实验步骤ABCD依次进行实验。由图可知,石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$
(2)发现所测的“$F_{浮}$”不等于所测的“$G_{排}$”,造成这种结果的原因可能是
A. 最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B. 整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图E,小倩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。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力
(4)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是
A. 应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B. 实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
(1)方案一,小枫按如图实验步骤ABCD依次进行实验。由图可知,石块浸没在水中受到的浮力$F_{浮}=$
2
N,溢出水的重力$G_{排}=$1.9
N。(2)发现所测的“$F_{浮}$”不等于所测的“$G_{排}$”,造成这种结果的原因可能是
A
。A. 最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B. 整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图E,小倩将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力
不变
（选填“增大”“减小”或“不变”）,且弹簧测力计A的示数变化量等于
B的示数变化量,从而证明了阿基米德原理。(4)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是
B
。A. 应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B. 实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
答案
24. (1)2 1.9 (2)A (3)不变 等于 (4)B
【点拨】本题考查探究阿基米德原理的实验,涉及浮力(称重法$F_浮=G-F_拉$)计算、溢出水重力的计算以及分析实验误差(溢水不全)、弹簧测力计校零影响、验证浮力与排液重力的关系。
【解析】(1)由称重法得,石块受到的浮力$F_浮=F_2-F_3=5\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;溢出水的重力$G_{排}=F_4-F_1=2.9\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=1.9\ \mathrm{N}$;
(2)A. 若$F_浮\ne G_{排}$,则可能是浸没过程中排开的水没有完全溢出来,即最初烧杯中水面未装至烧杯口处,则实验时溢出的水的重力偏小,故 A 符合题意;B. 弹簧测力计没有校零,那么四次测量结果都有相同的误差,误差会被抵消,故 B 不符合题意;
(3)升降台受到的压力$F$等于剩余水的重力$G_剩$、溢水杯的重力$G_杯$、物体对水的压力$F_压$之和,因为力的作用是相互的,所以$F_压=F_浮$,即$F=G_剩+G_杯+F_压=G_水-G_{排}+G_杯+F_浮$,根据阿基米德原理可知$F_浮=G_{排}$,即$F=G_水-G_{排}+G_杯+G_{排}=G_水+G_杯$,故升降台受到的压力不变;弹簧测力计A的示数为:$F_{拉A}=G_{重物}-F_浮$,故弹簧测力计A示数的变化量$\Delta F_{拉A}=\Delta F_浮$;弹簧测力计B的示数:$F_{拉B}=G_{桶}+G_{排}$,所以弹簧测力计B示数的变化量$\Delta F_{拉B}=\Delta G_{排}$;所以当$\Delta F_浮=\Delta G_{排}$时,即弹簧测力计A示数的变化量等于弹簧测力计B示数的变化量,可以证明阿基米德原理;
(4)A. 换用不同液体进行多次实验,能避免结论的偶然性,该改进措施合理;B. 实验中让物体浸没在液体中,控制排开液体的体积不变,这样无法探究浮力与排开液体体积的关系,不能全面验证阿基米德原理,该改进措施不合理。
【点拨】本题考查探究阿基米德原理的实验,涉及浮力(称重法$F_浮=G-F_拉$)计算、溢出水重力的计算以及分析实验误差(溢水不全)、弹簧测力计校零影响、验证浮力与排液重力的关系。
【解析】(1)由称重法得,石块受到的浮力$F_浮=F_2-F_3=5\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;溢出水的重力$G_{排}=F_4-F_1=2.9\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=1.9\ \mathrm{N}$;
(2)A. 若$F_浮\ne G_{排}$,则可能是浸没过程中排开的水没有完全溢出来,即最初烧杯中水面未装至烧杯口处,则实验时溢出的水的重力偏小,故 A 符合题意;B. 弹簧测力计没有校零,那么四次测量结果都有相同的误差,误差会被抵消,故 B 不符合题意;
(3)升降台受到的压力$F$等于剩余水的重力$G_剩$、溢水杯的重力$G_杯$、物体对水的压力$F_压$之和,因为力的作用是相互的,所以$F_压=F_浮$,即$F=G_剩+G_杯+F_压=G_水-G_{排}+G_杯+F_浮$,根据阿基米德原理可知$F_浮=G_{排}$,即$F=G_水-G_{排}+G_杯+G_{排}=G_水+G_杯$,故升降台受到的压力不变;弹簧测力计A的示数为:$F_{拉A}=G_{重物}-F_浮$,故弹簧测力计A示数的变化量$\Delta F_{拉A}=\Delta F_浮$;弹簧测力计B的示数:$F_{拉B}=G_{桶}+G_{排}$,所以弹簧测力计B示数的变化量$\Delta F_{拉B}=\Delta G_{排}$;所以当$\Delta F_浮=\Delta G_{排}$时,即弹簧测力计A示数的变化量等于弹簧测力计B示数的变化量,可以证明阿基米德原理;
(4)A. 换用不同液体进行多次实验,能避免结论的偶然性,该改进措施合理;B. 实验中让物体浸没在液体中,控制排开液体的体积不变,这样无法探究浮力与排开液体体积的关系,不能全面验证阿基米德原理,该改进措施不合理。
解析
【分析】
本题是验证阿基米德原理的实验题，解题思路如下：
(1) 求石块浸没时的浮力用称重法，即石块重力减去浸没时弹簧测力计的拉力；溢出水的重力为盛水小桶和溢出水的总重减去空桶的重力。
(2) 分析$F_{浮}≠G_{排}$的误差原因：若溢水杯初始未装满水，排开的水无法全部溢出，导致测得的$G_{排}$偏小；弹簧测力计未校零的话，四次测量的误差会相互抵消，不影响差值。
(3) 分析升降台压力时，结合受力分析和阿基米德原理，弹簧测力计示数变化量对应浮力和排开液体重力的变化，二者相等。
(4) 实验改进需遵循多次实验找普遍规律，不能局限于单一条件，据此判断不合理的选项。
【解析】
(1) 根据称重法，石块浸没在水中的浮力：$F_{浮}=F_2-F_3=5\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$；溢出水的重力：$G_{排}=F_4-F_1=2.9\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=1.9\ \mathrm{N}$。
(2) 选项A：若最初烧杯中水的液面未装至烧杯口，石块浸入时，排开的水不能全部溢出，测得的溢出水重力$G_{排}$偏小，导致$F_{浮}≠G_{排}$，符合题意；选项B：整个实验过程中弹簧测力计未校零，四次测量结果的误差相同，差值不受影响，不符合题意，故选A。
(3) 对升降台受力分析：升降台受到的压力等于溢水杯和剩余水的总重力，加上物体对水的压力（根据力的作用是相互的，该压力等于浮力），结合阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$，可知总压力不变；弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_A=\Delta F_{浮}$，弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_B=\Delta G_{排}$，由阿基米德原理$\Delta F_{浮}=\Delta G_{排}$，故二者相等。
(4) 选项A：换用不同液体进行多次实验，可避免结论的偶然性，使结论具有普遍性，合理；选项B：仅让物体完全浸没在液体中，控制排开液体体积不变，无法探究浮力与排开液体体积的关系，不能全面验证阿基米德原理，不合理，故选B。
【答案】
(1) 2；1.9 (2) A (3) 不变；等于 (4) B
【知识点】
阿基米德原理；浮力计算；实验误差分析
【点评】
本题围绕验证阿基米德原理展开，综合考查称重法测浮力、排开液体重力计算、实验误差分析及实验改进，需学生理解实验原理与受力分析，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
本题是验证阿基米德原理的实验题，解题思路如下：
(1) 求石块浸没时的浮力用称重法，即石块重力减去浸没时弹簧测力计的拉力；溢出水的重力为盛水小桶和溢出水的总重减去空桶的重力。
(2) 分析$F_{浮}≠G_{排}$的误差原因：若溢水杯初始未装满水，排开的水无法全部溢出，导致测得的$G_{排}$偏小；弹簧测力计未校零的话，四次测量的误差会相互抵消，不影响差值。
(3) 分析升降台压力时，结合受力分析和阿基米德原理，弹簧测力计示数变化量对应浮力和排开液体重力的变化，二者相等。
(4) 实验改进需遵循多次实验找普遍规律，不能局限于单一条件，据此判断不合理的选项。
【解析】
(1) 根据称重法，石块浸没在水中的浮力：$F_{浮}=F_2-F_3=5\ \mathrm{N}-3\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$；溢出水的重力：$G_{排}=F_4-F_1=2.9\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=1.9\ \mathrm{N}$。
(2) 选项A：若最初烧杯中水的液面未装至烧杯口，石块浸入时，排开的水不能全部溢出，测得的溢出水重力$G_{排}$偏小，导致$F_{浮}≠G_{排}$，符合题意；选项B：整个实验过程中弹簧测力计未校零，四次测量结果的误差相同，差值不受影响，不符合题意，故选A。
(3) 对升降台受力分析：升降台受到的压力等于溢水杯和剩余水的总重力，加上物体对水的压力（根据力的作用是相互的，该压力等于浮力），结合阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$，可知总压力不变；弹簧测力计A的示数变化量$\Delta F_A=\Delta F_{浮}$，弹簧测力计B的示数变化量$\Delta F_B=\Delta G_{排}$，由阿基米德原理$\Delta F_{浮}=\Delta G_{排}$，故二者相等。
(4) 选项A：换用不同液体进行多次实验，可避免结论的偶然性，使结论具有普遍性，合理；选项B：仅让物体完全浸没在液体中，控制排开液体体积不变，无法探究浮力与排开液体体积的关系，不能全面验证阿基米德原理，不合理，故选B。
【答案】
(1) 2；1.9 (2) A (3) 不变；等于 (4) B
【知识点】
阿基米德原理；浮力计算；实验误差分析
【点评】
本题围绕验证阿基米德原理展开，综合考查称重法测浮力、排开液体重力计算、实验误差分析及实验改进，需学生理解实验原理与受力分析，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
