第8章浮力 探究、计算 专题练习
一、实验题
1．如图，底面积为80cm3的圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上；底面积为60cm2、高为 12cm的实心圆柱形物体 A 用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。小王要探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时（水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F 与圆柱形物体A下表面离水面的距离 h的关系。（不计细线重，ρ水=1×103kg/m3，g取10N/kg）
(1)除图中的器材外，还需要的测量工具是_____（选填“刻度尺”或“秒表”）；
(2)小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前，分别记下h和 F，并将测量的结果填写在下面的表格中；
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14 16
F/N 9.0 7.8 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 1.8 1.8
(3)分析表中数据、观察图象，可以得出结论：在物体 A 没有浸没之前，当 h增大时，弹簧测力计的示数____；（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），在物体A 浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数________；
(4)从表格中可知：在做次序 3 的实验时，物体 A 受到的浮力为_____N，A 底部受到的水的压强为_____Pa；
(5)该圆柱体的密度为_____g/cm3。
2．小李同学选用弹簧测力计、 和系细绳的金属块各一个，及三种密度不同液体进行如图所示实验，设计的实验表格如下。小李同学将测得数据及根据数据计算得到的结果记录在表中（部分未显示）。
实验序号 ρ（×103千克/米3） V1（×103米3） V2（×103米3） F1（牛） F2（牛） F1 F2（牛） ρg（V2V1）（牛）
1 1.2 4.0 2.8 1.2
2 1.0 4.0 3.0 1.0
3 0.8 4.0 3.2 0.8
① 填写_______所对应的器材，该金属块所受重力为_____________；
② 分析实验数据并得出初步结论：
a.分析比较实验序号1与2中ρ和F2数据及相关条件可初步得出结论，对浸没在液体中的同一金属块而言，_____________；
b.分析比较实验序号1、2、3中ρ和F1 F2数据及相关条件可初步得出结论，对浸没在液体中的同一金属块而言，____________ ；
③ 根据小李同学所设计的表格和实验步骤，该实验的实验目的应该是______（填写选项序号）；
A．验证阿基米德原理 B．探究物体所受浮力与哪些因素有关
C．探究物体所受浮力与体积的关系 D．练习使用弹簧测力计测物体所受浮力
④ 为使实验结论更有普遍性，请提出补充设计建议__________。
3．在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，主要实验步骤如下：
a．将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下，按如图甲所示组装器材。
b．向空烧杯中缓慢注入清水，直到没过金属体一段距离（烧杯未加满水），如图乙中①～⑤所示，待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数F1～F5。
c．如图乙中⑥所示，再向烧杯中加入适量盐，并轻轻搅拌，直至弹簧测力计示数稳定后读数为F6。
（1）图乙中_____（选填①～⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。在图⑤中，金属体所受到的浮力F浮=_____（用测量器的字母来表示）。
（2）图乙中_____（选填①～⑥序号）可以得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关。金属体的体积V=____（用已知量ρ水、g和测量器的字母来表示）。
（3）因为浮力的大小跟液体的密度有关，可知图⑤、⑥中，F5_____ F6（选填“＞、=、＜”），图⑥中盐水密度：ρ盐水=____（用已知量ρ水和测量器的字母来表示）。
4．探究“影响浮力大小的因素”时，小红做了如图所示的实验，请你根据她的实验探究，回答下列问题：
①比较图B和C可知，物体受到的浮力大小与排开液体的 有关；
②比较图C和E可知，物体受到的浮力大小与液体的______________有关；
③比较图C和________可知，浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；
④图E中物体受到浮力大小为______________N；
⑤比较图C和E可知，水对杯底部的压强________酒精对杯底部的压强。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
5．某物理社团的同学们做了如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。
(1)从 A、B、C、D 四幅图可得：浮力的大小与深度有关，有时又与深度无关，对此的解释是浮力的大小与_____有关；
(2)从 C、E 图可得：浮力的大小与_____有关；
(3)然后他们讨论既然物体在不同液体中受到的浮力不同，可以用这套装置来测量烧杯中液体的密度，于是对弹簧测力计进行重新标度，将如图 D 所示的装置改成一个密度秤；
(4)通过分析可知，该密度秤的刻度是_____（选填“均匀”或“不均匀”）的，用它来测量时，待测液体密度应不超过_____g/cm3；
(5)为了增大密度秤的测量范围，在保持物体质量不变的前提下，他可以换成_____。
A．体积更大的物体 B．密度更大的物体
C．量程更大的弹簧测力计 D．分度值更小的弹簧测力计
6．图甲是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验示意图，圆柱体通过细绳与弹簧测力计相连。
(1)通过图甲中的实验步骤②、③、④可以发现影响浮力大小的因素之一是排开液体的_______；
(2)图乙是圆柱体缓慢浸入水中时，弹簧测力计示数F与圆柱体下表面浸入深度h变化的关系图，可以计算出圆柱体的底面积为_______cm2；
(3)小华认为只要把图甲中从左数的第_______（只填阿拉伯数字）幅图中的数据去掉就可以验证阿基米德原理；
(4)若圆柱形容器的底面积为100cm2，从步骤②到步骤④，水又对容器底部的压强增加了_______Pa；
(5)在步骤④中，剪断细绳，想要让圆柱体悬浮，则需要把容器内的水换为一个密度为_______kg/m3的液体。
7．小明想测量盐水和石块的密度，于是他和小华在老师的指导下用两套实验装置做了如下实验。小明和小华讨论后，分别设计了如下实验方案，请你补充完整：
（一）小明使用天平、量筒等实验器材测量盐水的密度（ρ水=1.0×103kg/m3）：
(1)小明将天平放在_______台上，将游码移到标尺左端的_______处，此时，指针在分度盘上的位置如图甲所示，他应将平衡螺母向_______端调节，使天平平衡；
(2)将质量为32g的烧杯放在天平的左盘上，取适量的盐倒入烧杯中，向右盘加减砝码并调节游码，直至天平平衡，如图乙所示，盐的质量是_____g；
(3)用量筒量出水的体积，如图丙所示，然后将烧杯中的盐倒入量筒中，待盐完全溶解后，量筒中液面的位置如图丁所示，盐水的体积是______cm3，配制盐水的密度是_______kg/m3。
（二）小华使用弹簧测力计、水、烧杯、细线、等器材测量待测石块和待测盐水密度（已知水的密度ρ水）：
①小华使用弹簧测力计测出石块在空气中的重力G；
②用弹簧测力计悬挂着石块，将其完全浸没在盛有水的烧杯内，此时示数为F1；
③计算出待测石块的密度：______________；
④小华将石块从水中取出擦拭干净，再浸没在待测盐水中，测出测力计的拉力F2；
⑤计算出待测盐水的密度：_____________。
8．为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，某同学进行了如图所示的实验：
(1)你觉得合理的实验顺序是_____。（用“甲乙丙丁”排序）
(2)实验中他测得合金块浸没在水里时受到的浮力为_____N，并可得出结论：浸在液体中的物体所受的浮力的大小等于_____。
(3)溢水杯的水没装满，会导致本实验测量的F浮_____G排（选填“＞”或“＜”）。
(4)图乙中，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，合金块所受的浮力_____（选填“变大”“不变”或“变小”），合金块体积为_____m3。
(5)该合金块的密度是_____kg/m3。
二、计算题
9．如图所示，一个体积V=1×10-3m3，横截面积S=2.5×10-3m2的圆柱体竖直漂浮在水面上，此时水对该物体底部的压强为p=2.8×103Pa。求：
(1)圆柱体的重力；
(2)让圆柱体全部浸入水中时需要对它施加的压力F。
10．如图甲所示，底面积为S1=200cm的容器内装有适量的某种液体，A为圆柱形木块，质量为400g，其底面积为S2=100cm，C为压力传感器，用F表示压力传感器的示数，h表示木块A的下表面与液面的距离。小明同学想利用此装置探究F与h的关系，它先把木块A放入液体中，当木块A静止时，测得木块A的下表面与液面的距离为h1，小明再用轻杆B向下压，逐渐改变h的大小，并记录下与之相对应的压力F的数值，依据数据得到了如图乙所示的图像，此过程中液体始终没有溢出。不计传感器C和轻杆B的重力和体积，g=10N/kg）
(1)求物体A的密度；
(2)求容器内液体的密度；
(3)若此时液面距离容器底部0.16m，求容器底部受到的液体压强。
11．用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触（未浸入水）如图甲，然后将其逐渐浸入水中，如图乙是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中的深度变化情况，g取10N/kg，求：
（1）圆柱体的质量；
（2）圆柱体受到的最大浮力；
（3）圆柱体的密度；
（4）圆柱体刚浸没时下表而受到水的压强。
12．如图所示，边长均为10cm的正方体物块A、B、C放入水中，A悬浮于水中。B、C漂浮且浸入水中深度分别为6cm、8cm，其中C由A、B两种材料合成（不计材料分子间隙影响）。已知ρ水=1.0×103 kg/ m3，求：
(1)物块B所受到的浮力大小；
(2)物块B的密度；
(3)C中所含B材料的质量。
参考答案
1．刻度尺 减小 不变 2.4 400 1.25
2．量筒 4.0N 液体密度越小，弹簧测力计的拉力F2越大，金属块所受的浮力F1-F2越小 弹簧测力计的拉力差F1 F2与液体的密度大小成正比 A 选用不同体积的物体重复上述实验
3．①②③④ F1-F5 ①④⑤ ＞
4．①体积 ②密度 ③图D ④0.8N ⑤大于
5．物体排开液体的体积 液体密度 4 均匀 B
6．体积 20 ③ 120 2500
7．水平 零刻线 左 17 50 1.14×103 ρ石块＝ρ水 ρ盐水＝ρ水
8．甲丁乙丙（或丁甲乙丙） 0.5N 排开液体的重力 > 不变 5×10-5 4×103
9．(1)7N；(2)3N
10．(1)0.4×103kg/m3；(2)1.0×103kg/m3；(3)1.6×103Pa
11．(1) 0.2kg；(2) 0.6N；(3) 3.3×103kg/m3；(4) 1200Pa。
12．(1)6N；(2)0.6×103kg/m3； (3)0.3kg
