初中物理浮力培优组卷(共9页)

精选优质文档-倾情为你奉上绝密启用前初中物理浮力培优组卷一实验探究题（共2小题）1“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。小邦和小册仿效曹冲，制作了一台“浮力称”，用来称量物体的质量。如图所示，浮力称由浮体和外筒构成，浮体包括秤盘和长度为L0、底面积为S0的圆柱体，浮体质量m0=0.23kg，外筒是足够高的、底面积为S的圆柱形玻璃容器，容器器壁厚度可忽略不计。向外筒中加入适量水，将浮体竖直放入水中，浮体漂浮在水面上，被称物体放在秤盘上，测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以“称”出物体的质量。已知水的密度为。（1）当秤盘上不放物体时，浮体所受到的浮力为 N（g=10N/kg）。（2）当秤盘上不放物体时，浮体的圆柱体浸入水中的深度h0= （用S0、m0、表示）。（3）被称物体质量m与浮体的圆柱体浸入水中深度h之间的关系式为m= （用h、S0、m0、表示）。（4）要使此“浮力称”能够达到最大称量值，使用前应在外筒中至少加入的水的质量为 （用L0、S0、S、表示）。2小明用玻璃杯、吸管、水等器材进行了如下实验，请你完成下列内容。（1）如图甲所示，把一根直吸管斜插入装有水的玻璃杯中，然后用手指堵住上端的管口，从水中提起吸管后发现吸管中有一段水柱，且水不会流下来，如图乙所示，这主要是由于水柱受到 对它向上的作用。（2）在吸管下端装入适量的钢珠，并用蜡封住吸管的下端使底部平整，然后让它竖直漂浮在水中，如图丙所示。测得吸管底面积为3105m2，浸入水中的深度为8102m，吸管受到的浮力为 N（g取10N/kg）小明利用此吸管制作简易密度计。根据图丙在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），若将该吸管放入某液体中，吸管浸入液体的深度为10cm则在该处标记 刻度线。小明的同学也用吸管制作了密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是 。A换大的容器做实验 B换细的吸管制作密度计C换稍长的吸管制作密度计 D适当减小密度计的配重。二计算题（共2小题）3某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，可方便地称量物体的质量，其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2，小筒和秤盘总重为0.6N（1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是多少？ （2）如图甲，当秤盘上不放物体时，应在小筒A上距离小筒A底部 cm处标出该浮力秤的零刻度线（3）如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1m，则此时小筒底受到水的压强是多大？小筒受到的浮力是多少？该物体的质量为多少？4科技小组的同学想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来个瓶身为柱状体的空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖系上一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里，如图所示。使用时，只要把被测物体投入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。（1）石块的作用是什么？（2）这种浮力秤的质量刻度是均匀的吗？请证明（3）经测量，该饮料瓶圆柱状部分的直径为8.0cm，当浮力秤中不放被测物时，水面所对位置为零刻度，根据图中标明的长度值，试通过计算说明1、2、3、4各刻度线所对应的质量值应分别标为多少克？（取3.14，最后结果只保留整数部分）三解答题（共1小题）5曹冲称象是一个脍炙人口的经典故事。某科技活动小组受此启发，准备制作一个可以测量物体重力的“浮力秤”，装置如图所示。他们将作秤盘的空心国柱体竖直漂浮在水面上，此时秤盘与水面相交处标为“0牛”，然后在秤盘上放10 牛的物体，在秤盘与水面相交处标上“10牛”。小组同学对如何标记浮力秤上010牛的其他刻度有一番争论（如图）物重G（牛0246810水面离“0牛”刻度线的距离H （厘米）0l2345为此他们继续实验研究，在秤盘中分别加上不同重力的物体，测出水面离“0牛”刻度线的距离，如下表所示：分析表中数据，得出的结论是 。当水面离“0牛”刻度线3.5 厘米时，秤盘上所放的物体重为 牛。以下两个小题中。请你选做一题：（g取10牛/千克）（1）当水面处于秤盘“0牛”刻度线位置时（如图甲），测得水面离秤盘底0.05 米，已知秤盘的底面积为200 厘米2求秤盘受到的浮力是多少？（2）当水面处于秤盘“10牛”刻度线位置时（如图乙），测得此时水面离秤盘底0.10 米，求秤盘底受到的水的压强是多少？初中物理浮力培优组卷参考答案与试题解析一实验探究题（共2小题）1【解答】解：（1）当秤盘上不放物体时，由漂浮条件可得浮体所受到的浮力为：F浮=G0=m0g=0.23kg10N/kg=2.3N；（2）当秤盘上不放物体时，根据阿基米德原理和漂浮条件可得：F浮=gV排1=G0=m0g，则圆柱体排开水的体积为：V排1=，已知圆柱体的底面积为S0，则此时圆柱体浸入水中的深度：h0=；（3）当被称物体质量为m时，整体处于漂浮状态，则根据阿基米德原理和漂浮条件可得：F浮=gV排2=（m+m0）g，即：gS0h=（m+m0）g，整理可得：m=S0hm0；（4）要使此“浮力称”能够达到最大称量值，则圆柱体应刚好浸没（此时整体仍处于漂浮状态），且圆柱体的下表面刚好接触外筒的底部时，外筒中所加水的体积最小，如图所示：则外筒中所加水的最小体积：V水=L0（SS0），由=可得，外筒中所加水的最小质量为：m水=V水=L0（SS0）。故答案为：（1）2.3；（2）；（3）S0hm0；（4）L0（SS0）。2【解答】解：（1）当用手指堵住上端开口时，上端不再与大气相通，下端受到大气压的作用，所以水不会从下端流出，吸管中有一段水柱。（2）吸管浸在水中，排开水的体积：V排=Sh=3105m20.08m=2.4106m3因此吸管受到的浮力：F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg2.4106m3=2.4102N。由于密度计不管是在水中还是在液体中，都是漂浮状态，所以F浮水=F浮液=G，设密度计的底面积为S，已知吸管浸入水中的深度为8cm，浸入液体中的深度为10cm，则水gSh水=液gSh液，即：1.0g/cm3gS0.08m=液gS0.1m，解得：液=0.8g/cm3；所以将该吸管放入某液体中，吸管浸入液体的深度为10cm，则在该处标记0.8刻度线；因为V=Sh，所以，要使h变大，应减小S，具体做法是：用更细的吸管；故选B。故答案为：（1）大气压；（2）2.4102； 0.8；B。二计算题（共2小题）3【解答】解：（1）因为当秤盘上不放物体时，小筒漂浮，小筒和秤盘总重G0=0.6N，所以小筒受到的浮力：F浮=G0=0.6N，（2）当秤盘上不放物体时，即浮力等于小筒和秤盘总重为0.6N，根据F浮=液gV排可得，排开液体的体积为：V排=6105m3；浸入水中的深度为：h水=0.06m=6cm；即物当秤盘上不放物体时，应在小筒A上距离小筒A底部6cm处标出该浮力秤的零刻度线；（3）小筒底受到水的压强：p=gh=1.0103kg/m310N/kg0.1m=1.0103Pa，此时小筒受到的浮力：F浮=液gV排=1.0103kg/m310N/kg0.001m20.1m=1N，因整体漂浮，所以物体、小筒和秤盘的总重：G总=F浮=1N，则物体的重：G=G总G0=1N0.6N=0.4N，物体的质量：m=0.04kg。故答案为：（1）0.6N；（2）6；（3）如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1m，则此时小筒底受到水的压强是1.0103Pa；小筒受到的浮力是1N；该物体的质量为0.04kg。4【解答】解：（1）石块受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力，所以浮力秤的重心较低，并低于浮力的作用点，如右图所示，当浮力等于重力时，浮力秤将竖直漂浮在水中。如果没有石块，整套装置的重心将会高于浮力的作用点，在浮力和重力的作用下，浮力秤容易歪斜，难以竖直漂浮在水中。所以石块的作用是可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中。（2）设被测物体的质量为m，饮料瓶圆柱状部分的半径为r，在浮力秤中放入被测物体后，瓶身浸入的深度增加值为h，则浮力秤再次漂浮时，增大的浮力等于增大的重力，即F浮=G，结合阿基米德原理可得：水gr2h=mg，可得：h=，因为水、r为定值，所以h与m成正比，即这种浮力秤的质量刻度是均匀的；（3）因为h=，所以m=水r2h，其中水=1.0103kg/m3，r=4.0cm，h1=1cm，h2=2cm，h3=3cm，h4=4cm，将以上数据代入式，可得对应1、2、3、4各刻度线的质量值应标记为50g、100g、150g、200g如下图如所示：答：（1）石块的作用是可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中；（2）是均匀的；见解答过程；（3）1、2、3、4各刻度线所对应的质量值应分别标为50g、100g、150g、200g。三解答题（共1小题）5【解答】解：由表中数据可得：物重G与水面到“0N”刻度线的距离H成正比，即为一定值，所以当水面离“0N”刻度线3.5 厘米时，秤盘上所放的物体重为7N；（1）秤盘排开水的体积：v排=0.02m20.05m=0.001m3，秤盘受到的浮力：F浮=水v排g=1103kg/m310N/kg0.001m3=10N；（2）秤盘底受到水的压强：p=gh=1103kg/m310N/kg0.1m=1000Pa。故答案为：物重G与水面到“0N”刻度线的距离H成正比；7；（1）秤盘受到的浮力为10N；（2）秤盘底受到水的压强为1000Pa。专心-专注-专业