弹簧支架(2020年中考物理力学重点实验模拟演练（第一期）)

Posted 2023-05-25

篇首语：宁死不背理，宁贫不堕志。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了弹簧支架(2020年中考物理力学重点实验模拟演练（第一期）)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

弹簧支架(2020年中考物理力学重点实验模拟演练（第一期）)

探究影响浮力大小的因素（part1）

1：在探究"浮力的大小跟哪些因素有关"的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B. C. D. E. F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中：

(1)分析比较实验步骤A和_ __，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；分析比较A. B. C.D可知：浮力大小与物体__ _有关；分析实验步骤A. E.F可知：浮力的大小还与__ _有关。

(2)分析实验数据可知,F中液体密度__ _(选填"大于"、"小于"或"等于")水的密度。

(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是_ __N,金属块密度为_ __kg/m3.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。

【答案】

（l）D、E；排开液体的体积；液体的密度；（2）小于；（3）1；2.7×l03。

【解析】

（1）研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系，要控制排开液体的体积和密度相同，只改变浸没在液体中的深度，故由ADE图可知，物体排开液体的体积相同时，液体的密度相同，浸没的深度不同，浮力相同，所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。

研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系，要控制排开液体的密度相同，由分析比较A、B、C、D可知，液体的密度相同时，物体排开液体的体积不同，浮力不同，所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。

由分析比较A、E、F可知：图知，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，浮力大小不同，故可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。

（2）根据称重法可知：物块在水中受到的浮力为：F浮=G-F=2.7N-1.7N=1N；物块在另一液体中受到的浮力为：F浮′=2.7N-1.9N=0.8N；

根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体排开液体的体积相同时，密度越大，受到的浮力越大，故F中液体密度小于水的密度。

（3）物块在水中受到的浮力为：F浮=G-F=2.7N-1.7N=1N；

V排=F浮/gρ=1N/(10N/kg×1×103kg/m)=10-4m3

金属块的体积：V=V排；金属块的质量：m=G/g=2.7N/10N/kg=0.27kg；

金属块的密度：ρ=m/v=0.27kg/10-3m3=2.7×l03kg/m3。

2：如图所示，是探究同一物体所受浮力大小与哪些因素有关的实验过程。

（1）两次实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化（选填实验序号）。

（2）进行乙、丙两次实验是为了探究物体所受浮力大小与关系。

（3）由丙、丁两次实验可知：完全浸没在同种液体中的物体，所受浮力大小与无关。

【答案】

（1）甲、乙；（2）液体密度；（3）物体浸没的深度。

【解析】

（1）要通过实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化，应控制液体的密度不变，改变物体排开液体的体积，由图可知，甲、乙两次实验符合。

（2）进行乙、丙两次实验时，物体排开液体的体积相同，而液体的密度不同，所以是为了探究物体所受浮力大小与液体密度的关系。

（3）由丙、丁两次实验可知：排开液体的体积和液体的密度相同，而所处的深度不同，弹簧测力计的示数不变即物体受到的浮力不变，则物体所受浮力大小与浸没的深度无关。

3：小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的"浮力秤"其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定一个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂砰盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入砰盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。

请你回答下列问题（不计细线、砰盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）

（1）为了制作量程为1kg的浮力秤，向砰盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的______（选填"上"或"下"）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。

（2）取下砝码，当浮筒受到______力和______力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。

（3）若将质量为m（m<1kg）的待测物体放在砰盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ水，请写出待测物体质量的表达式m=____________。

（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是____________（选填"零刻度线上升"或"最大刻度线下降"），请你分析带来这一变化的原因是：_______ ___。

【答案】

（1）下；（2）重；浮；（3）M -ρ水Sh；（4）零刻度线上升；当浮筒受到的重力和浮力是一对平衡力时，指针指的是零刻度线，根据题意，要使浮力不变，由阿基米德原理可知，要保证浮筒在水中V排不变，根据V=Sh可知，浮筒横截面积变小，h变大，浮筒下降，指针上升，即零刻度线上升。

【解析】

（1）为了制作量程为1kg的浮力称，向秤盘添加1kg的砝码，即最大质量，此时细线对浮筒的拉力最大，浮力最小，因此应使浮筒浸在水中的深度最小，即为0；故当浮筒的下表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线.

（2）取下砝码，细线对浮筒的拉力为0，当浮筒受到重力和浮力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，再均匀地标定其余刻度线.

（3）若将质量为m（m＜1kg）的待测物体放在秤盘上，重力为G=mg，对细线的拉力为T= mg，即线对筒的拉力；若细沙的质量是，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，浮筒的横截面积是S，水的密度为

ρ水，根据阿基米德原理，则浮筒受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gSh，浮筒处于静止状态，根据力的平衡有：F浮+T=Mg，即

ρ水gSh+mg=Mg，待测物体质量的表达式M -ρ水Sh。

（4）当浮筒受到的重力和浮力是一对平衡力时，指针指的是零刻度线，根据题意，要使浮力不变，由阿基米德原理可知，要保证浮筒在水中V排不变，根据V=Sh可知，浮筒横截面积变小，h变大，浮筒下降，指针上升，即零刻度线上升。

4：（2019·河北）小明用如图1所示的装置探究"影响浮力大小的因素"(已知ρ水=1.0×103kg/m3取g=10N/kg)。

(1)小明利用图甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象(如图所示)。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是____________；请在图丁中画出F浮随h变化的关系图象。分析图象可知，浸没在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成____________。

(2)将合金块分別浸没在水和某液体中(如图乙、丙所示)，比较图甲、乙、丙可知：

结论：____________________________________________________________。

(3)合金块的密度为ρ合金____________g/cm3.

(4)若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图1两所示液体中时，空心部分的体积是____________cm3。

【答案】

(1)先变大后不变；如下图；正比；

(2)浸没在液体中的合金块所受浮力大小与液体的密度有关；

(3)4；(4)400。

【解析】

（1）由合金块在竖直方向上受力平衡得：F浮=G-F示，由图2可知弹簧测力计示数先减小后不变，所以浮力大小先增大后不变；根据浮力计算式：F浮=G-F示和弹簧测力计示数随深度的图象画出F浮随h的关系图象，由于h在0—6cm期间图象为过原点的直线，所以物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。

（2）浸没在不同液体时合金块排开液体体积相同，而弹簧测力计的示数不同，说明浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。

（3）由图甲可知合金块重力：G=4N，则质量：m=G/g=4N/10N/kg=0.4kg，

由图乙可知金属块完全浸没在水中时受到的浮力：

F浮=G-F示=4N-3N=1N，所以F浮=ρ水gV排，

V排=F浮/ρ水g=1N/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1×10-4m3

所以合金块密度：ρ合金=m/V合金=0.4kg/(1×10-4m3)=4×103kg/m3=4g/cm3。

（4）图丙中弹簧测力计示数F2=3.2N所以浮力：F´浮=G-F2=4N-3.2N=0.8N。

由排开液体体积相等得：F浮/ρ水g=F´/ρ液g金属球悬浮在液体中的浮力F"浮=G=4N。

则排开液体的体积V´排=V球=F"浮/ρ液g=4N/（0.8×103kg/m3×10N/kg）=5×10-4m3。

则空心部分的体积：V空=V球-V合金=5×10-4m3-1×10-4m3=4×10-4m3=400cm3。