北师大版八年级下学期物理 专项综合全练（三） 压强与浮力实验类问题

北师大版八下物理 专项综合全练（三） 压强与浮力实验类问题1. 在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中，小欣同学利用木条、橡皮泥、包装带和钩码进行探究活动。(1) 如图所示，将橡皮泥做成长方体平放于木条上方，把包装带撕成相同宽度的两段，并将两段包装带绕过橡皮泥，且在包装带下方挂上不同数量的钩码，通过观察对比橡皮泥上端的变化，小欣同学可得出结论： 相同时， 越大，压力的作用效果越明显。(2) 小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系，应进行的操作是：将橡皮泥恢复原状，把包装带撕成 宽度的两段，两包装带下方挂 数量的钩码。（均选填“相同”或“不同”）(3) 实验过程中，小欣同学是通过观察橡皮泥 来比较压力作用效果的，这种研究物理问题的方法在物理学中叫 。(4) 橡皮泥被压后会留下凹痕，说明力的作用效果可以改变物体的 。2. 小明利用标有最大刻度值 2.5mL 的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量，其实验步骤如下：(1) a.先让注射器吸入少量水，然后将 推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔b.用细绳拴住注射器活塞颈部，使绳另一端与弹簧测力计挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示。当注射器中的活塞 时，记下弹簧测力计的示数为 7.5N。c.测出注射器全部刻度的长度为 4cm。d.根据测量数据，算出大气压的值。(2) 实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和 。(3) 此注射器活塞的横截面积是 cm2。根据实验数据计算出大气压强是 Pa。(4) 小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；活塞与注射器筒壁间有摩擦；弹簧测力计的示数没有读准；活塞与注射器筒壁不完全密封；上述原因一定会使测量值小于真实值的是 。A.B.C.D.3. 小峻和小薇对液体的压强与哪些因素有关进行了探究。(1) 他们向图甲中的 U 形管内注入适量的红墨水，当管内的红墨水静止时，U 形管左、右两侧液面 （选填“相平”或“不相平”）。(2) 如图乙所示，小薇将橡皮管的一端套在 U 形管左侧的端口后，用手指轻压和重压橡皮膜，发现 U 形管两边液面的高度差变化 （选填“明显”或“不明显”），此时说明 U 形管气密性好。(3) 如图丙所示，他们多次改变探头在水中的深度，并比较不同深度下对应的 U 形管左、右两侧液面的高度差，这是为了探究液体压强与 的关系。(4) 如图丁所示，他们发现金属盒探头在水中的深度 h1 总比其对应的 U 形管左、右两侧液面的高度差 h2 大，其原因是 。(5) 他们换用不同的液体来探究液体压强与液体密度的关系，要控制探头在不同液体中的 一定，U 形管左、右两侧液面的高度差最大的是 （填字母代号）。A、酒精（酒精=0.8103kg/m3）B、油（油=0.9103kg/m3）C、盐水（盐水=1.1103kg/m3）(6) 换用其他液体探究液体压强与密度的关系，当探头在液体中的深度相同时，U 形管左、右两侧液面的高度差对比不明显。为了使两侧液面高度差对比更加明显，下列方法中有效的是 。A、 U 形管中换用密度更小的液体B、换用横截面积更小的 U 形管C、容器中换用密度更小的液体4. 在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，班里的“物理小博士”为同学们做了如图所示的一组实验。(1) 如图 B 中物体受到的浮力是 N。如图中物体的密度为 kg/m3（水=1103kg/m3，g=10N/kg）。(2) 小博士跟大家分析总结说：浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关，跟物体浸入液体的深度无关。小明认为应分两种情况讨论：根据 （填字母）两幅图，物体在浸没后，浮力的大小跟深度无关。根据 （填字母）两幅图，物体在浸没前，浮力的大小既跟物体浸入液体的体积有关，又跟 有关。(3) 为了回答小明的问题，小博士又做了下列实验。他把物体换用一个如图所示带刻度线（横向和纵向各有一条中位线）的长方体金属块，重新做浸没前的实验。发现两次测量时弹簧测力计的示数相等，你认为小明的观点 （选填“正确”或“不正确”），理由是 。5. 某同学收藏有一块精美的贺兰石工艺品，如图所示。为测量这块贺兰石的密度，他进行如下实验：（g 取 10N/kg）(1) 将贺兰石挂在弹簧测力计下，如图甲所示，测得它的重力，计算出质量为 g。(2) 接着利用图乙所示的方法将贺兰石没入水中，收集它排出的水，倒入量筒，如图丙，则这块贺兰石的体积为 cm3，由此算出贺兰石的密度为 kg/m3。(3) 这块贺兰石在水中受到的浮力为 N。(4) 上述测量体积的方法，产生误差的主要原因是 ；会导致最终得到的贺兰石的密度值 （选填“偏大”或“偏小”）。(5) 小明在完成图甲、图乙、图丙中的实验步骤，测出贺兰石的密度后，增加了一个步骤：将贺兰石挂在弹簧测力计下，浸没在未知液体中。根据所学的浮力知识，测出了未知液体的密度值。若图甲、图乙、图丁中弹簧测力计的示数分别为 F1 、 F2 、 F3，请你推导出未知液体的密度表达式 。（贺兰石的密度为 石）6. 如图所示，为了验证“阿基米德原理”，某同学做了如下实验：(1) 如图甲所示，在弹簧的下端挂一个小桶，小桶的下面吊一个石块，记下弹簧伸长后下端到达的位置 O，将此时弹簧对小桶的拉力记为 T1，小桶与石块的总重记为 G，则 T1 G（选填“”“”“”或“=”）。(3) 通过对图丙中小桶和石块的受力分析，请推导石块一受到的浮力 F浮 与排出水的重力 G排 之间的关系： 。（要求写出推导过程）答案1. 【答案】(1) 受力面积；压力(2) 不同；相同(3) 凹陷程度；转换法(4) 形状【解析】(1) 将橡皮泥做成长方体平放于木条上方，把包装带撕成相同宽度的两段，并将两段包装带绕过橡皮泥，则受力面积相同，在包装带下方挂上不同数量的钩码，根据 F=G=mg，左边橡皮泥受到的压力大，橡皮泥的凹陷程度大，故小欣同学可得出结论：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。(2) 小欣同学想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系，要控制压力相同，只改变受力面积，故应进行的操作是：将橡皮泥恢复原状，把包装带撕成不同宽度的两段，两包装带下方挂相同数量的钩码。(3) 实验过程中，小欣同学是通过观察橡皮泥凹陷程度来比较压力作用效果的，这种研究物理问题的方法在物理学中叫转换法。(4) 橡皮泥被压后留下凹痕，这是力改变了橡皮泥的形状，说明力的作用效果可以使物体发生形变。2. 【答案】(1) a.活塞；b.开始运动(2) 刻度尺(3) 0.625；1.2105 (4) B【解析】(1) a.实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力。b.当注射器中的活塞开始运动时，弹簧测力计的拉力等于大气对活塞的压力，故记下的弹簧测力计示数，等于大气对活塞的压力 F。(2) 实验中要测出注射器有刻度部分的长度，因此除了注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水，还要有刻度尺。(3) 已知注射器容积为 2.5mL，即 2.5cm3。注射器全部刻度的长度 L=4cm，注射器活塞的横截面积为 S=VL=2.5cm34cm=0.625cm2，实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气。弹簧测力计的示数为 F=7.5N，等于大气对活塞的压力，根据实验数据计算出大气压强为 p=FS=7.5N0.625104m2=1.2105Pa。(4) 橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体、活塞与注射器筒壁不完全密封，注射器筒内有空气都会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；活塞与注射器筒壁间有摩擦，会使拉力变大，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏大；没有读准弹簧测力计的示数可能会导致测量值小于真实值，也可能会导致测量值大于真实值。3. 【答案】(1) 相平(2) 明显(3) 深度(4) 红墨水比水的密度大（或橡皮膜发生形变向内凹陷抵消一部分压力）(5) 深度；C(6) A【解析】(1) 图甲中的 U 形管是一连通器，红墨水不流动时，两侧的液面保持相平。(2) 用手轻轻按压几下橡皮膜，如果 U 形管中的液体能灵活升降，U 形管两边液面的高度差变化明显，则说明装置不漏气，气密性好。(3) 多次改变探头在水中的深度，并比较每次的深度及对应 U 形管左、右两侧液面的高度差。这是为了探究液体压强与液体深度的关系。(4) 如图丁所示，他们发现金属盒探头在水中的深度 h1 总比其对应的 U 形管左、右两侧液面的高度差 h2 大，其原因是红墨水比水的密度大或橡皮膜发生形变向内凹陷会抵消一部分压力。(5) 探头在各液体中的深度相同，根据 p=gh 可知，深度相同，液体的密度越大压强越大，所以在盐水中的压强最大，U 形管左、右两侧液面的高度差最大。(6) 探头在液体中的深度相同时，液体的密度越大压强越大。A选项，U 形管中换用密度更小的液体，压强相同时，U 形管左、右两侧液面的高度差变大，故A符合题意。B选项，换用横截面积更小的 U 形管，不能使两侧的液面高度差对比更加明显，故B不符合题意。C选项，容器中换用密度更小的液体，U 形管左、右两侧液面的高度差变小，故C不符合题意。4. 【答案】(1) 0.5；2103 (2) D 、 E；B 、 C；浸入的深度(3) 不正确；浸入水中的体积相同，浸入的深度不同，浮力的大小仍然相等，说明浮力大小跟浸入的深度无关【解析】(1) 根据称重法测浮力，图 B 中物体受到的浮力是 F浮B=4N3.5N=0.5N；图 D 中物体（浸没）受到的浮力是 F浮D=4N2N=2N；根据 F浮=gV排，图中物体的密度为 =GgV=GgF浮D水g=GF浮D水=4N2N1103kg/m3=2103kg/m3。(2) 小博士跟大家分析总结说：浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关，跟物体浸入液体的深度无关。小明认为应分两种情况讨论： D 、 E 两幅图中，物体都浸没，但深度不同，测力计示数相同，由称重法知受到的浮力相同，根据 D 、 E 两幅图，物体在浸没后，浮力的大小跟深度无关；根据 B 、 C 两幅图，物体在浸没前，浮力的大小既跟物体浸入液体的体积有关，又跟浸入的深度有关。(3) 把物体换用一个题图所示带刻度线（横向和纵向各有一条中位线）的长方体金属块，重新做浸没前的实验，实验中金属块排开水的体积均为金属块体积的二分之一，排开水的体积相等，但 G 中金属块在水中的深度更大，发现两次测量时弹簧测力计的示数相等，则两次实验受到的浮力相等，小明的观点不正确。5. 【答案】(1) 140 (2) 50；2.8103 (3) 0.5 (4) 无法将收集到的水完全倒入量筒；偏大(5) F1F3F1石（或 F1F3F1F2水）【解析】(1) 由图示弹簧测力计可知，其分度值为 0.2N，示数为 1.4N。即贺兰石的重力 G=1.4N，由 G=mg 得贺兰石的质量 m=Gg=1.4N10N/kg=0.14kg=140g。(2) 由图丙可知，贺兰石的体积（等于排出水的体积）V=50mL=50cm3，贺兰石的密度 =mV=140g50cm3=2.8g/cm3=2.8103kg/m3。(3) 将贺兰石浸没后排出来的水的质量 m排=水V排=1g/cm350cm3=50g=0.05kg，则排出水的重力 G排=m排g=0.05kg10N/kg=0.5N，根据阿基米德原理可得 F浮=G排=0.5N。(4) 上述测量体积的方法中，把收集到的贺兰石排出的水倒入量筒时，不能完全将水倒入量筒中，使所测贺兰石的体积偏小，则所测密度偏大。(5) 方法一：将贺兰石挂在弹簧测力计下，测得它的重力大小 G=F1，则贺兰石的质量 m=F1g；接着将贺兰石投入水中，并读出弹簧测力计的示数 F2，则贺兰石受到的浮力 F浮=F1F2，由 F浮=gV排 可得，贺兰石的体积 V=V排=F浮水g=F1F2水g；将贺兰石没入未知液体所受浮力 F浮=F1F3，此时贺兰石受到的浮力 F浮=F1F3=液gV，则未知液体的密度 液=F1F3gV=F1F3F1F2水gg=F1F3F1F2水。方法二：已知贺兰石的密度为 石，测得它的重力大小 G=F1，则贺兰石的体积 V=F1g石，将贺兰石没入未知液体所受浮力 F浮=F1F3=液gV，所以未知液体的密度 液=F1F3gV=F1F3F1g石g=F1F3F1石。6. 【答案】(1) = (2) = (3) T1=G，T2=G+G排F浮，且 T1=T2，所以 F浮=G排 【解析】(1) 弹簧对小桶的拉力记为 T1，它和小桶与石块的总重力是一对平衡力，大小相等，即 T1=G。(2) 弹簧伸长到相同的位置，对小桶的拉力相同，所以这两个拉力的关系是 T2=T1。(3) 甲图中，T1=G；丙图中，T2=G+G排F浮。因为 T1=T2，所以 G=G+G排F浮，所以 F浮=G排。