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【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練
精練17 浮力實驗探究
01 探究浮力大小跟哪些因素有關
由于液體對物體浮力的大小跟液體的密度和排開液體的體積有關，所以在進行實驗探究時要運用 法。
（1）探究浮力大小與液體密度的關系時，要保持物體排開液體的體積不變，改變液體的密度；
（2）探究浮力大小與物體排開液體體積的關系時，要保持液體的密度不變，改變物體排開液體的體積。
02 探究物體的浮沉條件
1、浸沒在液體中的物體可以有兩種方法來判斷物體的浮與沉
（1）根據物體在液體中受到的浮力與重力的大小關系來判斷：
當 時，物體上浮；當 時，物體下沉；當 時，物體懸浮。
（2）根據液體密度與物體密度的相對大小來判斷：
當 時，物體上浮；當 時，物體下沉；當 時，物體懸浮。
03 利用浮力知識測密度的實驗
1、若ρ物＞ρ液，物體完全浸入液體中
根據阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及稱重法公式F浮＝G－F，可求出V排＝；又因為G＝mg＝ρ物gV物，此時V物＝V排，可得ρ物＝·ρ液。根據此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液。
2、若ρ物＜ρ液，物體漂浮在液面上
根據物體漂浮條件G物＝F浮＝ρ液gV排；利用大頭針可使物體完全浸入液體中，求出物體的體積V；物體的密度ρ物＝＝＝。
01 探究浮力大小跟哪些因素有關
1．如圖所示，小亮在做探究“圓錐體所受浮力大小與哪些因素有關”的實驗，兩個相同的容器中分別裝有水和某種液體，請你回答下列有關的問題：
（1）由圖中步驟A、B、C可得結論：　 　 。
（2）由圖中步驟A、C、D可知，當物體浸沒在水中并增大所處深度時，浮力的大小將 　 　 （選填“變小”、“不變”或“變大”）。
（3）如果在步驟E中不小心使圓錐體接觸了容器底而造成拉力減小，則由此所計算出的浮力大小將 　 　 （填“偏大”或“偏小”）。
（4）F圖中，用彈簧測力計拉著圓錐體從其底部剛好接觸水面開始緩慢下降浸入水中，直到快接觸到杯底，能大致反映圓錐體所受水的浮力F浮的大小與物體浸入水中的深度h深關系的圖象是下列圖中的 　 　 （填字母）。
2．小嘉同學利用自行車氣嘴、礦泉水瓶、細繩、氣球等器材進行了如下實驗：
步驟一：在礦泉水瓶蓋和底部上各鉆一個小孔，將兩個自行車氣嘴分別固定在瓶蓋和底部，將氣球用細繩與底部的氣嘴綁緊，如圖甲所示；打開瓶蓋，使瓶內外氣壓一致，再擰緊瓶蓋不漏氣；
步驟二：關閉氣嘴2，打開氣嘴1；用氣泵向礦泉水瓶充入氣體，待手壓瓶子感覺較硬時停止充氣；用天平稱出整個裝置的質量為m1；
步驟三：關閉氣嘴1，打開氣嘴2；讓瓶內的高壓氣體進入氣球，至氣球停止脹大；稱出整個裝置的質量為m2；
（1）根據以上實驗操作，可以推斷出小嘉同學探究的問題是 　 　 ；
（2）若能驗證猜想，他將觀察到的現象是 　 　 ；
（3）實驗中，小嘉同學發現氣球與氣嘴2之間漏氣，于是設計了如圖乙所示的改進型實驗裝置，請完善實驗步驟：
①將一空心金屬球與配重通過細線懸掛在定滑輪上；
②調節配重質量使二者保持靜止；
③用氣泵往玻璃容器內緩慢壓入空氣，觀察到 　 　 的現象；
④得出結論。
3．小華在“驗證阿基米德原理”的實驗中，用圖a所示的溢水杯和小桶收集被石塊排開的水，她的實驗過程分別如圖b、c、d、e所示。
（1）如圖b所示，是為了用彈簧測力計測量石塊的 　 　 。
（2）上述實驗不重復操作的合理順序是 　 　 （在b、c、d、c中排序）。
（3）若圖中四個測量值F1、F2、F3、F4，滿足關系式　 　，該原理將得到驗證。
（4）以下關于實驗過程中的操作，會影響驗證結果的是 　 　 。
A．圖a中溢水杯內未盛滿水 B．圖d中小桶內有少量水 C．圖c中石塊未全部浸沒水中
（5）石塊從剛接觸水面到全部浸沒水中，水對溢水杯底的壓強 　 　 （選填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“保持不變”）。
（6）若換用密度小于水的木塊重復上述實驗步驟，該實驗 　 　 （選填“可以”或“不可以”）完成。
（7）如圖f所示，將彈簧測力計下端吊著的金屬塊逐漸浸入臺秤上盛有水的燒杯中，直至剛沒入水，在此過程中，金屬塊不接觸容器壁，燒杯中無水溢出，在該過程中，觀察臺秤示數 　 （選填“增大”、“減小”或“不變”）。
02 探究物體的浮沉條件
4．在科學課上同學們開展“制作浮沉子”項目化學習活動，與老師討論并一起制定了評價量表（如下所示）。小明用礦泉水瓶和藥劑小玻璃瓶制作了一個“浮沉子”（如圖甲所示），他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在礦泉水瓶內，擰緊瓶蓋使其密封，用手擠壓使礦泉水瓶發生形變“浮沉子”便會下沉（如圖乙所示），松手恢復原狀后“浮沉子”即上浮。
評價指標 評價等級
優秀 合格 待改進
活動材料 ▲ 材料便宜但不易獲取 材料昂貴且不易獲取
裝置穩定性 保持豎直不會傾倒 保持豎直偶爾會傾倒 經常會傾倒
調試效果 輕輕一按便能下沉 用力一按才能下沉 用力一按也不能下沉
（1）評價量表中“▲”應該填寫的內容是 　 。
（2）閱讀材料，分析“浮沉子”能下沉的原因是 　 。
（3）小明發現自己的作品在“調試效果”中處于“合格”等級如果想達到“優秀”等級請結合浮沉子的工作原理，提出改進的建議是 　 。
5．小明學習了浮力知識后，在家中進行了“物體浮沉條件”等相關研究，過程如下：
①圖甲和乙：取兩個完全相同的玻璃杯，倒入等體積的水和白酒，液面高度均為h0；
②圖丙：把蘿卜放入裝有水的玻璃杯中，蘿卜漂浮在水面上，此時液面高度為h1；
③圖丁：把乙中的部分白酒倒入丙中，蘿卜沉底，此時液面高度為h2；
④圖戊：倒出若干白酒后，乙中剩余白酒液面高度為h3。
請回答以下問題：
（1）把部分白酒倒入丙中后，蘿卜受到的浮力變 　 　 ，從而使蘿卜沉底。
（2）若不考慮水和白酒混合前后體積變化，ρ水表示水密度，請你用相關字母表示蘿卜的密度
ρ蘿＝　 　 。
（3）若圖丙中的蘿卜會吸水，且吸水后質量和體積均變大，但仍處于漂浮狀態，此時的液面高度為h′1。則h′1　 　 h1（選填“＞”、“＝”或“＜”）。
6．如圖為伽利略彩球溫度計，觀察發現里面的小球在一天中不同時刻所處的位置會發生變化。小東感到好奇，也進行了研究制作。
【原理分析】彩球溫度計中的特殊液體密度隨溫度的變化而變化，導致小球浮沉狀態發生變化，當小球懸浮時，掛牌溫度與液體溫度相等。
【項目研究】小東用a、b、c三個體積不變的小球和特殊液體制成簡易“溫度計”，用以研究液體密度與溫度的關系。
【觀察記錄】在15℃、19℃、23℃時，a、b、c小球浮沉狀態如圖所示：
【信息處理】結合上述信息，請你幫小東分析以下問題：
（1）小球c對應的溫度標記應是 　 　 （選填：“15℃”“19℃”或“23℃”）。
（2）液體溫度在15℃～23℃范圍內，b球所受浮力與液體溫度關系的圖像正確的是 　 　 。
（3）實驗可得出的結論是 　 　 。
（4）環境溫度為25℃時，請推測并在圖4中畫出三個小球的浮沉狀態。
7．某項目化學習小組開展了自制潛水艇項目，過程如下：
【產品設計】圖甲為某小組自制的潛水艇，由生活艙和水艙構成，生活艙體積大于水艙體積。其材質為硬質塑料瓶，塑料瓶厚度不計，兩個艙之間密封不連通，水艙與200毫升的注射器通過塑料軟管相連，移動注射器活塞可以實現潛水器的浮沉。
【產品調試】
任務一：如圖乙所示，潛水艇完成從水面A位置下潛到B位置并穩定停留。
任務二：能從水底上浮到B位置并穩定停留。
任務三：完成從水底打撈一個重物（重0.3牛，體積為10厘米3）到B位置并穩定停留。
（1）自制潛水器靠改變 　 　 來完成三個任務。
（2）小明關閉進出水口將自制潛水器浸沒在水中，當觀察到　 　現象，則氣密性良好。
（3）完成任務二的過程中，注射器活塞應往 　 　 移動。（選填“左”或“右”）
（4）已知完成任務二時注射器活塞穩定在刻度a毫升。完成任務三時（用體積和質量均忽略不計的細線系住重物打撈），注射器活塞需要穩定在哪個刻度？　 　 。（提示：結果用含a的代數式表示；注射器內氣壓始終等于外界大氣壓；g取10N/kg，水的密度為1克/厘米3）
1．某項目化小組用相同材料制作5個不同密度的小球，分別標為1、2、3、4、5號。按順序用長度相同的細繩連接（細繩質量與體積忽略不計）。如圖所示，將這串小球放入未知液體中，根據小球不同的浮沉狀態測出液體的密度。
材料種類 A B C
密度（g/cm3） 0.5 1.0 2.7
【原理】圖中液體的密度與 　 　 號小球密度相同。
【制作】請從表1中選擇一種材料來制作密度均勻變化的5個小球，并說明具體制作方法：　 　 。
【改進】若被測液體密度介于相鄰的兩球之間，請預測出現的實驗現象：　 　 。
2．某英同學課外時間利用實驗室器材，探究浸在液體中的物體所受浮力大小的影響因素。
（1）某同學做了如圖一所示的實驗，將物體A逐漸浸入水中，并觀察彈簧測力計示數的變化規律，分析比較圖a、b、c中現象，可初步得出結論：　 　 。
（2）為探究物體所受的浮力大小與深度是否有關，該同學將一個密度大于水的長方體，用記號筆劃分16等份，分別浸入水中至中線與液面保持相平，如圖e、f所示，觀察彈簧測力計示數，并記下 F1和F2的值。
①兩次實驗均將長方體浸入水中至中線，其目的是 　 　 。
②若實驗結果為 　 　 ，則可得出物體所受浮力大小與深度無關的結論。
3．在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，提出如下猜想。
猜想1：浮力的大小可能與液體的密度有關
猜想2：浮力的大小可能與物體的重力有關
猜想3：浮力的大小可能與物體的形狀有關
猜想4：浮力的大小可能與排開液體體積有關
（1）如圖所示，用手把飲料罐按入水中，飲料罐浸入水中越深，手會感到越吃力。這個事實可以支持以上猜想　 　 （選填序號）。
（2）為了研究猜想1和猜想2，運用了體積相同的A、B、C三個圓柱體，測得重力分別為4N、4.5N、5N，然后進行如圖2所示的實驗。
①比較序號　 　 的三次實驗，可得出初步結論：浮力大小與液體密度有關。
②比較序號a、b、c的三次實驗，可得出結論：　 　 。
（3）為了研究猜想3，小明用兩塊相同的橡皮泥分別捏成圓錐體和圓柱體進行如圖3所示的實驗、由此小明得出的結論是：浮力的大小與物體的形狀有關，小珍認為這結論不可靠，主要原因是　 　 。
4．探究“浸在水中的物體所受浮力與浸入深度的關系”。
實驗器材：彈簧測力計、燒杯、水、圓柱體（體積相同的不同物體）。
實驗要求：將物體所受的浮力大小及彈簧測力計示數與浸入深度的關系用圖像表示出來。
實驗結束后，A、B、C、D四組根據實驗過程及結果畫出了以下四幅圖像，并進行匯報。
（1）這四幅圖像中，有一幅圖是錯誤的，你認為錯誤的是：　 　 。
（2）根據圖像A和C，得出F1、F2、F3三者的等量關系是 　 　 。
（3）A、B、C三種物質中密度最大的是 　 　 。
（4）根據圖像B，計算出該物質的密度為 　 　 g/cm3。
5．某科學小組為驗證阿基米德原理選用相關器材進行實驗，器材如下：彈簧測力計、溢水杯、小水桶、小石塊和水、細線（體積忽略不計）。
（1）實驗步驟如圖1所示，甲、乙、丁、戊中彈簧測力計的示數分別為F1、F2、F3、F4。若
　 　 成立（用已測得的物理量表示），則可以驗證阿基米德原理；
（2）實驗過程中，發現浮力大小與物體排開液體重力不相等，在排除誤差因素的情況下，出現這結果的原因可能是什么？（寫出一條即可） 　 　 ；
（3）另一小組利用兩個相同的彈簧測力計A和B、飲料瓶和吸管組成的溢水杯、薄塑料袋（質量忽略不計）對實驗進行改進，裝置如圖2所示。向下移動水平橫桿，使重物緩慢浸入裝滿水的溢水杯中，A、B示數的變化量 　 　 （選填“相等”或“不相等”）；
（4）比較兩種實驗方案，改進后的優點是 　 　 。
A．測力計A的示數就是物體所受浮力的大小
B．實驗器材生活化，測力計固定，示數更穩定
C．能同步觀察測力計A，B示數的變化
6．小華在探究“影響浮力大小的因素”實驗時，用彈簧測力計掛著同一金屬塊進行了如圖所示的實驗操作（ρ水＝1.0×103kg/m3、ρ酒精＝0.8×103kg/m3）。
（1）分析圖A、C、D可知：浮力的大小跟物體浸沒的深度 　 　 （選填“有關”或“無關”）。
（2）利用圖中的實驗數據，還可求出金屬塊的密度為 　 　 kg/m3。
金屬塊分別浸入到另外的甲、乙兩種液體中時，彈簧測力計的示數相同，且金屬塊的下表面到容器底部的距離也相等，此時金屬塊受到的浮力為 　 　 N，則甲液體對容器底部的壓強 　 　 （選填“大于”“小于”或“等于”）乙液體對容器底部的壓強。
（3）小華還想用天平和一杯濃鹽水（已知濃鹽水的密度為ρ0）及其他輔助器材測量密度均勻的蘿卜的密度：
①用天平測出蘿卜的質量為m1。
②把蘿卜輕輕放入濃鹽水中漂浮，如圖丙，用記號筆記下液面在蘿卜上的位置。
③取出蘿卜擦干，用刀沿記號將蘿卜切成a、b兩塊，測出b塊的質量為m2。
則蘿卜密度的表達式為ρ＝　 　 （用字母m1、m2、ρ0示）。
7．如圖所示是小科自制的用來探究影響浮力大小因素的裝置：將彈簧和標尺固定在支架上，用細線將一個金屬塊懸掛在彈簧下端，彈簧靜止時指針正對標尺上的A位置（本裝置使用時，彈簧未超過彈性限度）。
（1）向杯中緩慢注水，從金屬塊底部接觸水面，到金屬塊剛好浸沒水中的過程中，指針由標尺上的A位置慢上移至C位置，說明物體所受浮力的大小跟 　 　 有關，此過程中支架上O點所受拉力的最大變化量為ΔF1；繼續向杯中注水，指針 　 　 （選填“上移”“不動”或“下移”）
（2）為了探究金屬塊所受浮力的大小是否與液體的密度有關，小科將水倒盡，向杯中緩慢注入某種液體（ρm≠ρ水），當指針指在C位置時，他的下一步操作是 　 　 。
（3）將液體倒盡，用等體積的塑料塊（ρ水＜ρ塑料＜ρ金屬）替換金屬塊進行實驗。向杯中緩慢注水，從塑料塊底部接觸水面，到塑料塊浸沒到水中的過程中，支架上O點所受拉力的最大變化量為ΔF2：，則ΔF1　 　 ΔF2（選填“＞”“＝”或“＜”）。
8．小李、小張同學想探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”。
[小李方案]小李分別選用三個不同物體a、b、c，利用如圖（a）甲、乙、丙、丁所示實驗步驟進行實驗探究，實驗數據如表：
物體 物重G/N 物體浸沒在水中測力計的示數F/N 浮力F浮/N 空桶重G0/N 桶與排開水的總重G1/N 排開水重G排/N
a 1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
b 2.0 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
c 2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
[小張方案]小張利用身邊的器材對小李的實驗進行改進，如圖b所示，實驗時小張逐漸向下移動水平橫桿，使重物緩慢浸入盛滿水的溢水杯中，若彈簧測力計A的示數變化量為ΔFA，彈簧測力計B的示數變化量為ΔFB，完成下列問題：
（1）小李在探究物體c所受浮力的實驗中，排除各種測量誤差因素的影響，發現物體c排開水的重力明顯小于它所受浮力，請分析實驗操作中造成這種結果的可能原因：　 　 。
（2）針對小張和小李兩種實驗方案，小張實驗裝置的優點是　 　 （填答案標號，多選）。
A.彈簧測力計A的示數就是物體所受浮力的大小
B.實驗器材生活化，實驗中能同步觀察彈簧測力計A、B示數的變化
C.彈簧測力計的示數穩定，便于準確讀出數據
D.實驗操作相對簡單，且可以進行多次實驗
9．某校開展自制潛水器比賽，圖甲為某科技小組設計的潛水器模型，其材質為硬質塑料瓶，塑料瓶厚度不計。內部由工作艙和水艙構成，兩個艙之間密封不連通，注射器與水艙通過塑料軟管相連，移動注射器活塞改變水艙中的空氣體積從而改變水量，實現潛水器的沉浮。
設計要求：
①潛水器可以在水中實現上浮、懸浮、下沉三個模式相互切換。
②為保證潛水艇正常工作，應盡可能提高工作艙的體積。
（1）如圖甲位置，要使潛水器下潛，應 　注射器的活塞（選填“向外拉”或者“向內推）。
（2）已知該小組同學采用的材料總質量0.5kg，艙的總體積為800cm3。他們設計了四種方案的工作艙和水艙的體積，如表格所示。請根據設計要求通過計算選擇最合適的方案為　 　。
方案 工作艙體積/厘米3 水艙體積/厘米3 甲
1 450 350
2 480 320
3 500 300
4 520 280
（3）圖乙為潛水器的橫截面示意圖。某次潛水器沉浮測試過程中，潛水器經過的幾個位置如圖丙。O點開始向水艙內注水，潛水器開始下沉；A點向外排盡水艙中的水；B點潛水艇頂端恰好到達水面；C點潛水器弧形部分恰好露出水面；D點為潛水器最后停在水面的位置。請在圖丁中畫出潛水器上浮過程中浮力隨上升位置變化的曲線。
10．制作浮沉子的項目研究小組發現制成的浮沉子經常沉下去后浮不起來，有待提升改造。
【材料選取】大塑料瓶、玻璃小藥瓶、水
【制作方案】在兩瓶中裝入適量的水，把小瓶倒扣入大瓶中，擰緊瓶蓋，在大瓶外施加不等的力，小瓶就能在水中上下運動。
【擴展研究】項目組同學發現，浮沉子若在外界壓力作用下沉到一定深度后，不在施力，小瓶也不會上浮，將此深度稱為臨界深度。項目組同學利用A、B兩個小瓶（規格見表乙）。研究臨界深度h與小瓶內空氣柱長度l之間的關系，結果如圖丙。
【交流分析】
（1）在實驗中，有的小瓶倒放入水中后直接下沉不會上浮，可通過適當 　 　 （選填“增加”或“減少”）小瓶內的水量來解決。
（2）用力捏大瓶時，大瓶內上方氣體壓強變大，小瓶內氣體的體積會 　 　 。
（3）結合圖丙的探究成果及所學知識，其它條件相同時，下列浮沉子中臨界深度最大的是 　 　 。
（4）在工業中，浮沉子的相關原理被運用到潛艇技術、固液密度測量等方面。若表乙中的B瓶中裝入3.8厘米水時，恰好懸浮在水面下，此時瓶內空氣柱的長度為3厘米（如圖）。若不計瓶中空氣質量，水的密度為1g/cm3，則小瓶的玻璃瓶密度為 　 　 g/cm3。
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【精準把脈·聚焦中考】2025年中考科學專項沖刺限時精練
精練17 浮力實驗探究
01 探究浮力大小跟哪些因素有關
由于液體對物體浮力的大小跟液體的密度和排開液體的體積有關，所以在進行實驗探究時要運用控制變量法。
（1）探究浮力大小與液體密度的關系時，要保持物體排開液體的體積不變，改變液體的密度；
（2）探究浮力大小與物體排開液體體積的關系時，要保持液體的密度不變，改變物體排開液體的體積。
02 探究物體的浮沉條件
1、浸沒在液體中的物體可以有兩種方法來判斷物體的浮與沉
（1）根據物體在液體中受到的浮力與重力的大小關系來判斷：
當F浮＞G時，物體上浮；當F浮＜G時，物體下沉；當F浮＝G時，物體懸浮。
（2）根據液體密度與物體密度的相對大小來判斷：
當ρ液＞ρ物時，物體上浮；當ρ液＜ρ物時，物體下沉；當ρ液＝ρ物時，物體懸浮。
03 利用浮力知識測密度的實驗
1、若ρ物＞ρ液，物體完全浸入液體中
根據阿基米德原理公式F＝ρ液gV排及稱重法公式F浮＝G－F，可求出V排＝；又因為G＝mg＝ρ物gV物，此時V物＝V排，可得ρ物＝ρ液。根據此式，已知ρ液，可求出ρ物；已知ρ物，可求出ρ液。
2、若ρ物＜ρ液，物體漂浮在液面上
根據物體漂浮條件G物＝F浮＝ρ液gV排；利用大頭針可使物體完全浸入液體中，求出物體的體積V；物體的密度ρ物＝＝＝。
01 探究浮力大小跟哪些因素有關
1．【答案】（ 1 ）物體在同一種液體中排開的液體體積越大，受到的浮力越大；
（2）不變；
（3）偏大；
（4）B。
【分析】（1）物體所受浮力的大小與排開液體的密度和排開液體的體積有關，研究液體中的物體所受浮力的大小與排開液體體積的關系時，要控制物體液體的密度相同，體積不相同；
（2）根據稱重法，由A、C、D可知物體在水中完全浸時受到的浮力，與深度無關；
（3）由稱重法可知：圓錐體所受液體的浮力F浮E＝G﹣FE，浮力的方向豎直向上，步驟E中不小心使圓錐體接觸了容器底而造成拉力減小了，稱重法得到的F浮將變大，根據阿基米德原理，浮力變大；
（4）明確橫縱軸表示的內容，再分析F隨h的變化趨勢，與表格中的實驗結果相對照。
【解答】解：
（1）由圖中步驟A可知圓錐體的重力大小，B、C中物體排開水的體積不同，根據F浮＝G﹣F示可知，B、C中物體受到的浮力大小不同，可得出結論：物體受到的浮力大小與排開液體的體積有關；
（2）由A、C、D可知，物體在水中完全浸時受到的浮力，與物體在水中的深度無關；
（3）由稱重法可知：圓錐體所受液體的浮力F浮E＝G﹣FE＝4.4N﹣3.4N＝1N，浮力的方向豎直向上，步驟E中不小心使圓錐體接觸了容器底而造成拉力減小了，稱重法得到的F浮將偏大；
（4）在F圖中，用彈簧測力計拉著圓錐體從其底部剛好接觸水而開始緩慢下降進入水中，直到快接觸到杯底，在完全浸沒前，隨著深度的增加，它排開水的體積不斷變大，根據阿基米德原理可知，它受到的浮力增大。完全浸沒后，深度增加，但排開水的體積不變，根據阿基米德原理可知，此時受到的浮力不變，故A、C、D不符合題意，B符合題意。
故選：B。
故答案為：（ 1 ）物體在同一種液體中排開的液體體積越大，受到的浮力越大；
（2）不變；
（3）偏大；
（4）B。
【點評】本題探究影響浮力大小的因素，考查稱重法測浮力、阿基米德原理、控制變量法、求密度以及圖像的判斷等知識，綜合性強，有一定的難度。
2．【答案】（1）物體在空氣中是否受到浮力；（2）m1＞m2；（3）金屬球上升，配重下降
【分析】（1）根據實驗操作判定探究的問題；
（2）若氣球在空氣中受到浮力，則測量出的質量變小；
（3）如圖乙所示的改進型實驗裝置，空心金屬球與的體積明顯大于配重的體積，金屬球受到空氣浮力的作用比配重受到的浮力大，據此分析回答。
【解答】解：（1）用氣泵向礦泉水瓶充入氣體，當瓶子內氣壓較大時，整個裝置體積較小；當瓶內高壓氣體進入氣球后，整個裝置總體體積變大，根據阿基米德原理可知，整個裝置受到空氣向上的浮力變大，從而裝置對天平的壓力變小，所以本實驗探究物體在空氣中是否受到浮力。
（2）由于瓶內高壓氣體進入氣球后，整個裝置總體體積變大，根據阿基米德原理可知，整個裝置受到空氣向上的浮力變大，則整個裝置對天平的壓力變小，所以觀察到的現象是m1＞m2。
（3）由乙圖可知，金屬球的體積大于配重的體積，在用氣泵往密閉玻璃容器內緩慢壓入空氣的過程中，氣體密度增大，根據阿基米德原理可知，金屬球受到向上的浮力大于配重受到的向上的浮力，從而導致金屬球上升，配重下降。
故答案為：（1）物體在空氣中是否受到浮力；（2）m1＞m2；（3）金屬球上升，配重下降。
【點評】本題證明空氣浮力的存在的實驗，考查阿基米德原理和對實驗的分析，有一定難度。
3．【答案】（1）重力；（2）d、b、c、e；（3）F1﹣F2＝F4﹣F3；（4）A；（5）保持不變；（6）可以；（7）增大。
【分析】（1）圖（b）中彈簧測力計測量石塊的重力；
（2）對于實驗的合理順序，我們應把握住兩點，一是小桶是用來接排出的水的，在接水之前必須先測出空桶的重；二是物塊要先測重力，再直接浸入水中才不會重復。依據這些分析可得出更加合理的順序；
（3）利用稱重法可得出浮力的大小，通過測量排出的水重也能得出浮力的大小，而這正是阿基米德原理的內容，即浸入液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開的液體所受的重力；
（4）根據石塊受到的浮力和排開的水的重力分析；
（5）根據p＝ρgh分析圓柱體從剛接觸水面到全部浸沒水中，水對溢水杯底的壓強；
（6）該實驗的原理是稱重法，據此即可判斷；
（7）分別對金屬塊、燒杯及水受力分析，根據力的平衡條件得出彈簧測力計示數和臺秤示數的表達式，再根據阿基米德原理即可判斷金屬塊逐漸浸入臺秤上盛有水的燒杯中、直至剛沒入水中兩者示數的變化。
【解答】解：
（1）圖（b）所示，是葉子姐姐用彈簧測力計測量石塊的重力；
（2）為了使小桶在接水之后可直接計算溢出水的重力，應先測量空桶的重，然后再測出石塊的重力，并直接浸入水中觀察測力計的示數，最后測排出的水和小桶的總重，求排出水的重力，因此，合理的順序應為：dbce；
（3）b、c兩次的結果之差符合稱重法求浮力，d、e兩次的結果之差則可求出物體排出的水受到的重力，若二者的結果是相等的，則可驗證阿基米德原理，故得：F1﹣F2＝F4﹣F3，進一步得出結論：F浮＝G排；
（4）A、圖（a）中溢水杯內未盛滿水，則測得排開水的重力會偏小，會影響驗證結果。
B、圖（d）中小桶內有少量水，石塊排開水后，測力計兩次示數之差仍為排開水的重力，不影響實驗結果。
C、圖（c）中石塊未浸沒水中，此時浮力小，排開水的重力也小，不影響實驗結果。
故選：A；
（5）溢水杯中的水應該滿的，圓柱體從剛接觸水面到全部浸沒水中的過程，溢水杯中水的深度不變，由p＝ρgh可知，水對溢水杯底的壓強保持不變；
（6）如換用密度小于水的木塊，則圖中的F2＝0，所以，F浮＝F1，其它步驟沒有影響，故可以完成實驗；
對金屬塊進行受力分析：金屬塊受豎直向下的重力、豎直向上彈簧測力計的拉力和浮力，
由力的平衡條件得：G金屬＝F+F浮，
則彈簧測力計的示數（即拉力）：F＝G金屬﹣F浮，
在金屬塊完全浸沒前，V排逐漸增大，F浮逐漸增大，彈簧測力計的示數F逐漸減小；
對燒杯及水進行受力分析：燒杯及水受豎直向下的重力，金屬塊向下的壓力F壓＝F浮，臺秤的支持力FN，
由力的平衡條件可得，臺秤的支持力：FN＝G+F壓，
在金屬塊完全浸沒前，V排逐漸增大，F壓＝F浮逐漸增大，FN逐漸變大，則臺秤所受壓力增大，臺秤的示數增大。
故答案為：（1）重力；（2）d、b、c、e；（3）F1﹣F2＝F4﹣F3；（4）A；（5）保持不變；（6）可以；（7）增大。
【點評】本題考查了阿基米德原理的實驗探究，阿基米德原理反映了浸在液體中的物體受到的浮力與物體排開液體的重力的關系，只有掌握阿基米德原理的內容，才能正確掌握實驗目的。
02 探究物體的浮沉條件
4．【答案】（1）材料便宜且易獲取；
（2）用手擠壓時，礦泉水瓶中壓強增大，玻璃瓶中水增多，重力變大當重力大于浮力時，玻璃瓶下沉；
（3）把小藥瓶口用橡皮泥封住，留一小孔，方便水的進出。
【分析】浮力大于重力，物體上浮；浮力小于重力，物體下沉；
在氣體質量一定時，氣體體積越小壓強越大；
物體的穩定程度與重心的高度有關。
【解答】解：（1）參照后面的兩個活動材料的特點：“材料便宜但不易獲取”、“材料昂貴且不易獲取”，分析可得應填：材料便宜且易獲取；
（2）當擠壓瓶子時，瓶子的容積會縮小，使得瓶內氣體被壓縮，使得瓶內氣體壓強增大，從而水被壓入玻璃瓶，增大了玻璃瓶的重力，當其重力大于浮力時，下沉，放手后，瓶內氣壓減小，玻璃瓶內氣體會將水壓出，從而使吸管重量減輕，當重力小于浮力時，浮沉子會上浮；
（3）小明的作品，“裝置穩定性”是保持豎直偶爾會傾倒，“調試效果”是用力一按才能下沉，從這兩方面分析，原因是質量偏小重心偏高，所以改進辦法是：把小藥瓶口用橡皮泥封一封，留一小孔，這樣既增加了質量也可降低重心。
故答案為：（1）材料便宜且易獲取；（2）用手擠壓時，礦泉水瓶中壓強增大，玻璃瓶中水增多，重力變大當重力大于浮力時，玻璃瓶下沉；（3）把小藥瓶口用橡皮泥封住，留一小孔，方便水的進出。
【點評】此題是氣體壓強和浮力的一個綜合考查，出錯原因是很多同學不認識浮沉子。
5．【答案】（1）小；（2）ρ水；（3）＝。
【分析】（1）根據浮沉條件確定漂浮和沉底時的浮力與重力關系，比較浮力大小；
（2）丙圖中蘿卜在水中漂浮，根據甲、丙兩圖計算蘿卜的重力，利用重力公式求得質量；丁圖中蘿卜在混合液體中沉底，根據乙丁兩圖計算蘿卜的體積，利用密度公式計算其密度；
（3）假設吸水的質量為m，計算漂浮增大的浮力和排開液體的體積，計算容器中被吸水的體積，比較大小關系，確定液面的升降。
【解答】解：（1）蘿卜漂浮時，浮力等于自身的重力，蘿卜沉底時，浮力小于自身的重力，且蘿卜的重力不變，所以把部分白酒倒入丙中后，蘿卜受到的浮力變小；
（2）設玻璃杯的橫截面積為S，丙圖中漂浮，G＝F浮＝ρ水gV排＝ρ水gS（h1﹣h0），
則蘿卜的質量mρ水S（h1﹣h0），
對比乙丁兩圖可知，蘿卜的體積V＝S（h2﹣2h0+h3）；
則蘿卜的密度：ρ水；
（3）假設蘿卜吸水的質量為m，則增加的浮力ΔF浮＝mg，增加的排開液體體積ΔV；容器中被吸水的質量是m，被吸水的體積V吸；此時蘿卜多排開液體的體積與容器中減少水的體積相等，因而液面高度不變，則h′1＝h1。
故答案為：（1）小；（2）ρ水；（3）＝。
【點評】本題利用浮力知識測量密度，是初中物理的難點。
6．【答案】（1）15℃；（2）C；（3）液體的密度隨溫度的升高而減小；（4）圖見解答。
【分析】（1）由題知，當小球懸浮時，掛牌溫度與液體溫度相等，據此判斷出小球c對應的溫度；
（2）液體溫度從15℃升高到23℃過程中，b球由漂浮變為懸浮，再下沉，且b球的重力不變，由物體的浮沉條件可知b球受到浮力的變化，據此判斷圖像；
（3）由物體的浮沉條件可知液體溫度升高時b球受到浮力的變化以及V排的變化，再根據F浮＝ρ液gV排分析液體密度的變化，從而可知液體的密度隨溫度變化的規律；
（4）根據（3）的結論，利用阿基米德原理和浮沉條件進行推測。
【解答】解：（1）圖1中環境溫度（即液體溫度）為15℃，且小球c懸浮，由題知，當小球懸浮時，掛牌溫度與液體溫度相等，所以小球c對應的溫度應標記為15℃；
（2）由圖可知，液體溫度從15℃升高到23℃過程中，b球由漂浮變為懸浮，再下沉，且b球的重力不變，由浮沉條件可知b球的浮力先不變，再減小，故C圖符合題意；
（3）當液體溫度升高時，小球b先漂浮，再懸浮，這一過程中b球的浮力不變，但浸入液體中的體積逐漸增大，由F浮＝ρ液gV排可知液體的密度變小；b球由懸浮到沉底過程中，根據浮沉條件可知其受到的浮力減小，但浸沒后V排不變，根據F浮＝ρ液gV排可知液體的密度變小，所以實驗可得出的結論是液體的密度隨溫度的升高而減小；
（4）由（3）可知，液體的密度隨溫度的升高而減小，且環境溫度為23℃時，小球a懸浮，則當環境溫度升高為25℃時，液體密度變小，根據F浮＝ρ液gV排可知小球a所受浮力變小，浮力小于其重力，所以小球a應沉底，此時b、c兩球也是沉底的，如下圖所示：
。
故答案為：（1）15℃；（2）C；（3）液體的密度隨溫度的升高而減小；（4）圖見解答。
【點評】本題考查了阿基米德原理、物體浮沉條件的應用，認真審題，分析得出小球在溫度升高時所受浮力的變化是關鍵。
7．【答案】（1）水艙的進、出水；（2）沒有氣泡產生；（3）先向左后向右；（3）注射器活塞需要穩定在（a﹣20）mL刻度。
【分析】（1）由物體的沉浮條件分析；
（2）關閉進出水口將自制潛水器浸沒在水中，如果漏氣，會觀察到氣泡產生；
（3）潛水艇從水底上浮排水，到B位置穩定停下來，要進水；
（4）重物G＝0.3N，根據F浮＝ρ水v排g可求出重物受到的浮力F浮，完成從水底打撈這個重物到B位置并穩定停留，在浮力不變的情況下，要減小自身的重力，即向外排出水的重力為：G水＝G﹣F浮；根據G＝mg求出向外排出水的質量m水，再根據密度公式求出向外排出水的體積V水，即注射器活塞需要向內推入氣體的體積V氣＝V水；已知完成任務二時注射器活塞穩定在刻度a毫升，完成任務三時（用體積和質量均忽略不計的細線系住重物打撈），注射器活塞需要穩定在的刻度是：a﹣V氣。
【解答】解：（1）潛水艇在上浮時重力要小于浮力，所用水艙出水，潛水艇要下沉時重力要大于浮力，水艙要進水；
（2）小明關閉進出水口，將自制的潛水器浸沒在水中，入股漏氣會有氣泡產生，如果沒有氣泡產生，說明氣密性好；即：當觀察沒有氣泡產生現象，則氣密性良好。
（3）完成任務二上浮過程，小潛水器受到的浮力要大于自身的重力，需要向外排水，對注射器活塞的操作是：向左推活塞，在B處穩定停下來時，要時浮力等于重力，此時要向水艙進水，故注射器的活塞向右，所以注射器的活塞先向左后向右移動。
（3）重物G＝0.3N，受到的浮力為：F浮＝ρ水v排g＝1.0×103kg/m3×10×10﹣6m3×10N/kg＝0.1N，
完成從水底打撈這個重物到B位置并穩定停留，在浮力不變的情況下，要減小自身的重力，即向外排出水的重力為：G水＝G﹣F浮＝0.3N﹣0.1N＝0.2N，
向外排出水的質量為：m水0.02kg＝20g，
根據密度公式得，向外排出水的體積為：V水20cm3＝20mL，
則注射器活塞需要向內推入V氣＝V水＝20mL的氣體，
已知完成任務二時注射器活塞穩定在刻度a毫升，完成任務三時（用體積和質量均忽略不計的細線系住重物打撈），注射器活塞需要穩定在的刻度是：a﹣V水＝a﹣20mL。
故答案為：（1）水艙的進、出水；（2）沒有氣泡產生；（3）先向左后向右；（3）注射器活塞需要穩定在（a﹣20）mL刻度。
【點評】本題考查了物體的浮沉條件及其應用、以及阿基米德原理的應用等，有一定的難度。
8．【答案】（1）④；（2）取質量分別為1g、2g、3g、4g、5g的A（或B或C）材料，將其制成體積相同的5個空心小球；（3）兩個小球間的細線會被拉直。
【分析】（1）根據物體沉浮條件判斷；
（2）根據ρ分析解答；
（3）球的密度大于液體的密度，球會沉底，一個球的密度小于液體的密度，球會漂浮。
【解答】解：（1）當ρ物＜ρ液時物體上浮，最終漂浮，當ρ物＝ρ液時物體懸浮，當ρ物＞ρ液時物體下沉，最終沉底，由圖可知，懸浮的只有④號小球，則④號小球與液體的密度相同；
（2）根據ρ知可以取質量分別為1g、2g、3g、4g、5g的A（或B或C）材料，將其制成體積相同的5個空心小球；
（3）一個球的密度大于液體的密度，它會沉底，一個球的密度小于液體的密度，它會漂浮，若被測液體密度介于相鄰的兩球之間，兩個小球間的細線會被拉直。
故答案為：（1）④；（2）取質量分別為1g、2g、3g、4g、5g的A（或B或C）材料，將其制成體積相同的5個空心小球；（3）兩個小球間的細線會被拉直。
【點評】本題考查了浮沉條件的應用以及密度公式的應用，是一道難題。
9．【答案】（1）當液體的密度相同時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；
（2）①控制排開水的體積相同；②F1＝F2。
【分析】（1）根據稱重法計算浮力，分析比較圖a、b、c中現象可得浮力大小與排開液體體積的關系；
（2）①如圖甲所示用彈簧測力計分別掛在掛鉤1和2處，浸入水中至第2條線與液面保持相平，由題目條件分析兩次實驗中排開液體的體積及深度的大小關系，據此回答；
②由阿基米德原理，由排開液體的體積相同，故兩次實驗中，受到的浮力相同。
【解答】解：（1）由圖a可知物體的重力G為6N，由b可知此時受浮力F浮b＝G﹣F示數＝6N﹣5N＝1N，由c圖可知此時受浮力F浮c＝G﹣F示數′＝6N﹣4N＝2N，所以比較a、b、c可得結論：當液體的密度相同時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；
（2）①如圖d所示用彈簧測力計分別掛在掛鉤1和2處，浸入水中至第2條線與液面保持相平，則兩次實驗中排開液體的體積都等于物體體積的二分之一，故兩次實驗均將長方體浸入水中至第2條線（從下往上數），其目的是控制排開水的體積相同，而深度大小不同；
②由阿基米德原理，因排開液體的體積相同，故兩次實驗中，受到的浮力相同，若實驗e、f中測力計示數相同，即F1＝F2，則推導出兩次實驗中長方體所受的浮力相等，根據實驗現象，小組得出正確的結論（與深度無關）。
故答案為：（1）當液體的密度相同時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；
（2）①控制排開水的體積相同；②F1＝F2。
【點評】本題是探究浸在液體中的物體所受浮力大小規律的實驗，分析時，注意控制變量法的應用。
10．【答案】（1）4；
（2）①a、d、e；②浮力的大小與物體的重力無關；
（3）沒有控制排開液體的體積相同。
【分析】（1）根據飲料罐浸入水中越深，即排開水的體積越大，手會感到越吃力，據此分析；
（2）①探究浮力大小與液體密度的關系，需要控制排開液體的體積相同、形狀相同（同一物體），據此確定實驗序號；
②比較序號為a、b、c的三次實驗的物體所受浮力的大小變化和變化的因素，得出浮力物體的重力之間的關系；
（3）利用控制變量法分析小明同學的方案，即可判斷不可靠的原因。
【解答】解：（1）如圖用手把飲料罐按入水中，飲料罐浸入水中越深，即排開水的體積越大，手會感到越吃力；這個事實說明浮力的大小可能與排開液體的體積有關，可以支持以上猜想4；
（2）①要探究浮力大小與液體密度的關系，需要控制排開液體的體積相同、形狀相同（同一物體），改變液體的密度，故比較圖中a、d、e三次實驗可得出初步結論：浮力大小與液體密度有關；
②體積相同的A、B、C三個圓柱體，測得重力分別為4N、4.5N和5N；a圖中物體浸沒在水中，受到的浮力為：F1＝GA﹣F示1＝4N﹣3N＝1N；
b圖中物體浸沒在酒精中，受到的浮力為：F2＝ GB﹣F示2＝4.5N﹣3.5N＝1N；
c圖中物體浸沒在鹽水中，受到的浮力為：F3＝GC﹣F示3＝5N﹣4N＝1N；比較序號a、b、c的三次實驗，可得出結論：浮力的大小與物體的重力無關；（3）根據控制變量法知：要研究浮力大小與物體形狀的關系，必須保證排開液體的體積和液體的密度不變，小明實驗中改變了形狀，但沒有讓二者全浸入水中，即沒有控制排開水的體積相同，故小明的結論不可靠，不可靠的主要原因為沒有控制排開液體的體積相同。
故答案為：
（1）4；
（2）①a、d、e；②浮力的大小與物體的重力無關；
（3）沒有控制排開液體的體積相同。
【點評】本題探究浮力大小跟哪些因素有關，考查稱重法測浮力、阿基米德原理的運用及控制變量法的運用，綜合性強。
11．【答案】（1）D；
（2）F1＝F2+F3；
（3）A；
（4）2。
【分析】（1）根據阿基米德原理，物體未完全浸沒時，浮力隨著浸入深度的增加而增大，當完全浸沒時，深度增加，浮力大小不變，所以物體所受拉力應先減小后不變，所以 a是描述拉力與深度關系的，b是描述浮力與深度關系的，當物體剛好完全浸沒時，此時拉力開始不變，同時物體受到的浮力也開始不變，據此對D同學所畫的圖形進行分析；
（2）圖象中的F1表示物體所受的重力；圖象中的F2表示物體全部浸沒后彈簧測力計的拉力；F3表示物體全部浸沒后，物體所受的浮力；物體全部浸沒后受到三個力的作用，向下的重力和向上的浮力、拉力，此時物體處于靜止狀態，受的是平衡力，據此得出F1、F2、F3三者的等量關系；
（3）物體的體積相同，浸沒在水中受到的浮力相同，由ABC三圖可知，A圖中F2最大，據F1、F2、F3三者的等量關系可知A圖中物體的重力最大，據密度公式ρ算出密度最大物質；
（4）圖B可知，圖B中F2＝F3，代入等式F1＝F2+F3，再根據阿基米德浮力公式和重力公式可計算出該物質的密度。
【解答】解：（1）根據阿基米德原理，物體未完全浸沒時，浮力隨著浸入深度的增加而增大，當完全浸沒時，深度增加，浮力大小不變，所以物體所受拉力應先減小后不變，所以 a是描述拉力與深度關系的，b是描述浮力與深度關系的，當物體剛好完全浸沒時，此時拉力開始不變，同時物體受到的浮力也開始不變，但圖D中拉力開始不變時浮力還在增大，所以D同學所畫的圖形是錯誤的；
（2）圖像A和C中，根據阿基米德原理，物體未完全浸沒時，浮力隨著浸入深度的增加而增大，當完全浸沒時，深度增加，浮力大小不變，所以物體所受拉力應先減小后不變，所以a是描述拉力與深度關系的，b是描述浮力與深度關系的；圖象中的F1表示物體所受的重力；圖象中的F2表示物體全部浸沒后彈簧測力計的拉力；F3表示物體全部浸沒后，物體所受的浮力；物體全部浸沒后受到三個力的作用，向下的重力和向上的浮力、拉力，此時物體處于靜止狀態，受的是平衡力，即重力等于浮力加拉力，所以：
F1＝F2+F3；
（3）與（2）分析同理，圖B中物體受力也符合：
F1＝F2+F3；
物體的體積相同，浸沒在水中受到的浮力相同，所以A、B、C三圖中F3相等；
由ABC三圖可知，A圖中F2最大，此時F1最大；
A圖中物體的重力最大，質量最大，體積相同，由：
ρ知A圖中物質密度最大。
（4）物體全部浸入液體中，物體的體積等于排開液體的體積，由圖B可知，圖B中F2＝F3，代入等式F1＝F2+F3可得：
F1＝2F3；
根據阿基米德浮力公式和重力公式可得：
m物g＝2ρ水gV
ρ物gV＝2ρ水gV
ρ物＝2ρ水＝2×1g/cm3＝2g/cm3。
故答案為：（1）D；
（2）F1＝F2+F3；
（3）A；
（4）2。
【點評】此題考查了圖像在物理學中的應用、阿基米德浮力公式及其計算、密度公式及其計算、重力公式及其計算，難度較大。
12．【答案】（1）F1﹣F3＝F4﹣F2；（2）溢水杯中的水沒有裝滿；（3）相等；（4）BC。
【分析】（1）物體位于空中時彈簧測力計的示數即為其重力，又知道物體浸沒時彈簧測力計的示數，根據稱重法求出物體受到的浮力；
（2）根據圖乙和圖戊可知空燒杯的重力和物體浸沒時排開液體與燒杯的總重力可求排開液體的重力，分析比較物體受到的浮力與排開液體的重力關系進行解答；
（3）如圖2所示，向下移動水平橫桿，使重物緩慢浸入盛滿水的溢水杯中，重物排開水的體積變大，受到的浮力變大，根據稱重法F浮＝G﹣F′可知彈簧測力計A的示數變化；重物排開水的體積越大時薄塑料袋內水的重力越大，即彈簧測力計B的示數越大，薄塑料袋的質量忽略不計時，根據阿基米德原理可知彈簧測力計A、B示數的變化量關系；
（4）改進后的優點從增加實驗器材的目的來分析。
【解答】解：（1）根據阿基米德原理可知，物體受到的浮力等于排開液體所受的重力，即當：F1﹣F3＝F4﹣F2，公式正立，即說明阿基米德原理成立。
（2）實驗中若溢水杯中的水沒有裝滿，則浮力大小與物體排開液體重力不相等。
（3）圖2中A彈簧測力計示數的變化量表示的是浮力，B彈簧測力計示數的變化量表示的是排開水的重力，根據阿基米德原理可知，A、B示數的變化量相等。
（4）A．測力計A的示數變化量才表示的是物體受到的浮力，故A不符合題意；
B．實驗器材生活化，且測力計不用人為拉住，測力計固定，示數更穩定，故B符合題意；
C．能同步觀察測力計A，B示數的變化，得到浮力與排開液體重力的關系，故C符合題意。
故選BC。
故答案為：（1）F1﹣F3＝F4﹣F2；（2）溢水杯中的水沒有裝滿；（3）相等；（4）BC。
【點評】本題主要是考查學生科學探究的能力、分析能力、觀察能力以及對阿基米德原理的理解等，弄清楚實驗裝置中每一個儀器的作用和目的是關鍵。
13．【答案】（1）無關；（2）4×103；0.7；大于；（5）。
【分析】（1）根據圖A、C、D的相同量和不同量，根據控制變量法確定浮力大小與變化量之間的關系；
（2）由圖A、D求出金屬塊浸沒在水中時受到的浮力，由阿基米德原理得出物體的體積為V＝V排，根據ρ求出金屬塊的密度；
根據稱重法F浮＝G﹣F分析金屬塊在甲、乙兩種液體中受到的浮力大小關系，而由浮力產生的原因可知甲、乙兩種液體對金屬塊的下表面產生的壓力關系，同時由壓強公式p可判斷甲、乙兩種液體對金屬塊的下表面產生的壓強關系，再結合阿基米德原理求出兩種液體的密度大小關系，因為金屬塊的下表面到容器底部的距離相等，結合液體壓強公式p＝ρgh求出甲、乙兩種液體從金屬塊下表面對容器底部的壓強，而甲、乙兩種液體對容器底部的壓強等于各自上下兩部分壓強之和，據此判斷；
（3）利用二力平衡得出漂浮時受到的浮力，利用阿基米德原理F浮＝ρ液gV排求出物體排開液體的體積即b塊物體的體積，知道b塊的質量，根據密度公式計算物體的密度。
【解答】解：（1）由圖C、D可知，金屬塊排開水的體積相同，深度不同，彈簧測力計的示數相同，由稱重法F浮＝G﹣F可知浮力相同，故浮力大小跟物體浸沒的深度無關；
（2）由圖A、D可知，由稱重法F浮＝G﹣F可得，D中金屬塊受到的浮力大小為：
F浮D＝G﹣F示D＝4N﹣3N＝1N，
因為金屬塊浸沒在水中，其排開水的體積等于金屬塊的體積，所以金屬塊的體積為：
V＝V排1×10﹣4m3，
金屬塊的密度為：
ρ4×103kg/m3；
而由浮力產生的原因可知甲、乙兩種液體對金屬塊的下表面產生的壓力大小相等，同時由壓強公式p可知液體對金屬塊下表面的壓強關系為：p甲上＝p乙上，再結合題意知把該金屬塊分別浸入到甲、乙兩種液體中時，彈簧測力計的示數相同，根據稱重法F浮＝G﹣F可知金屬塊在甲、乙兩種液體中受到的浮力大小相等，則浮力為：F浮'＝G'﹣F'＝4N﹣3.3N＝0.7N；
由阿基米德原理知和V排甲＜V排乙，可知兩種液體的密度大小ρ甲＞ρ乙，因為金屬塊的下表面到容器底部的距離相等，結合液體壓強公式p＝ρgh求出甲、乙兩種液體從金屬塊下表面對容器底部的壓強關系為：p甲下＞p乙下，根據稱重法知，物體受到的浮力相等，甲、乙兩種液體對容器底部的壓強等于各自上下兩部分壓強之和，由此可知p甲＞p乙；
（3）由題意可知本題要利用浮力相關知識測量密度，把物體輕輕放入濃鹽水中漂浮時，物體受到的浮力和物體的重力平衡，大小相等，故需要測出物體的質量，則物體受到的浮力為：F浮＝G＝mg，
由F浮＝ρ液gV排得b塊物體的體積為：
Vb＝V排，
物體密度的表達式為：
ρ。
故答案為：（1）無關；（2）4×103；0.7；大于；（5）。
【點評】本題考查了“影響浮力大小的因素”的實驗探究，涉及了其中稱重法測浮力和阿基米德原理的運用、液體和固體壓強的計算以及控制變量法的運用，有一定難度。
14．【答案】見試題解答內容
【分析】（1）根據已知條件，由稱重法可得出物體受到的浮力增大，因排開液體的密度不變，根據控制變量法得出結論；
因排開液體的體積不變，由阿基米德原理，受到的浮力不變，由稱重法分析回答；
（2）為了探究金屬塊所受浮力的大小是否與液體的密度有關，應控制金屬塊排開液體的體積相同，而液體的密度不同；
（3）根據稱法分析兩種情況下支架上O點所受拉力的最大變化量為，因塑料塊體積等于金屬塊的體積，而排開液體的密度相同，根據阿基米德原理分析回答。
【解答】解：
（1）向杯中緩慢注水，從金屬塊底部接觸水面，到金屬塊剛好浸沒水中的過程中，指針由標尺上的A位置緩慢上移至C位置，彈簧受到豎直向上的力變小，即測力計示數變小，根據稱重法，F示＝G﹣F浮，可得出物體受到的浮力增大，因排開液體的密度不變，故說明物體所受浮力的大小跟排開液體的體積有關；繼續向杯中注水，因排開液體的體積不變，由阿基米德原理，受到的浮力不變，由稱重法，測力計減小的示數不變，故指針不動；
（2）為了探究金屬塊所受浮力的大小是否與液體的密度有關，應控制金屬塊排開液體的體積相同，而液體的密度不同，結合步驟（1）可知，當金屬塊浸沒在另一種液體中時，金屬塊排開液體的體積和排開水的體積相同（均等于金屬塊自身的體積），而浮力的大小是通過指針在標尺上的位置來反映的，所以，小科將水倒盡，向杯中緩慢注入某種液體，當指針指在C位置時，他的下一步操作是繼續倒入液體將金屬塊全部浸沒，觀察此時指針在標尺上的位置；
（3）在（1）中，當金屬塊底部剛接觸水面時，支架上O點所受拉力大小為金屬塊的重力，當金屬塊浸沒水中時，受到的浮力最大，此時支架上O點所受拉力最小，故支架上O點所受拉力的最大變化量為ΔF1＝G﹣（G﹣F金屬塊）＝F金屬塊，﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
因ρ水＜ρ塑料＜ρ金屬，故金屬塊會浸沒在液體中，同理當用塑料塊做實驗時，此過程的最大變化量為ΔF2＝G﹣（G﹣F浮塑料）＝F浮塑料，﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②，因塑料塊體積等于金屬塊的體積，而排開液體的密度相同，根據阿基米德原理，
F金屬塊＝F浮塑料
故用等體積塑料塊替換金屬塊進行實驗，則ΔF1＝ΔF2。
故答案為：（1）排開液體的體積，不動；（2）繼續倒入液體將金屬塊全部浸沒，觀察此時指針在標尺上的位置；（3）＝。
【點評】本題探究影響浮力大小因素，考查稱重法、控制變量法、阿基米德原理、浮力產生的原因、壓強公式的運用，難度較大，關鍵是根據ρ液≠ρ水，判斷金屬塊在液體中所處的狀態。
15．【答案】（1）將物體c浸入水中之前，溢水杯中沒有加滿水（或排開的水沒有全部流入小桶）；（2）BCD。
【分析】（1）在實驗中，排除測量誤差因素的影響，從溢出水的體積小于排開水的體積考慮；
（2）改進后的優點從增加實驗器材的目的來分析。
【解答】解：（1）在實驗中，若溢水杯沒有裝滿水，造成溢出水的體積小于排開水的體積，則排開水的重力明顯小于所受的浮力（或排開的水沒有全部流入小桶）；
（2）比較兩種實驗方案可知，改進后：
A、由稱重法F浮＝G﹣F′可知，彈簧測力計A的示數等于物體的重力減去受到的浮力，故A錯誤；
B、薄塑料袋不計質量，能同步觀察測力計A、B示數的變化，從而得出物體受到浮力的大小與排開液體所受重力的關系，故B正確；
CD、由圖2的實驗裝置可知，測力計固定、示數更穩定，便于準確讀出數據，且實驗操作相對簡單，可以進行多次實驗，故CD正確，
故選：BCD。
故答案為：（1）將物體c浸入水中之前，溢水杯中沒有加滿水（或排開的水沒有全部流入小桶）；（2）BCD。
【點評】本題主要是考查學生科學探究的能力、分析能力、觀察能力以及對阿基米德原理的理解等，弄清楚實驗裝置中每一個儀器的作用和目的是關鍵。
16．【答案】（1）向外拉；（2）方案2；（3）見解答圖。
【分析】（1）潛水艇是通過改變自身重力從而實現上浮、下潛或者懸浮的，所以要讓潛水艇下潛，就需要增加水艙的水量，可采取往外抽氣的方法實現水艙吸水。
（2）先通過阿基米德原理的公式計算出潛水艇整個浸沒在水中時的浮力大小，要實現潛水艇下潛，需要水艙的水重力加上潛水艇自身重力大于浸沒時的浮力才行，在滿足條件的情況下，工作艙的體積要盡可能的大。
（3）當潛水艇整個在水下時，浮力最大，而由于排開水的體積不變，所以只要未露出水面，浮力就不變；露出水面的過程浮力在變小；漂浮在水中時浮力最小，浮力等于重力。
【解答】解：（1）當增加水艙的水量，讓水艙的水的重力加上潛水艇自身的重力大于潛水艇所受的浮力時，潛水艇就會下潛，所以可以向外拉動注射器活塞，抽出水艙內的一部分空氣，從而讓水艙吸水，實現潛水艇下潛；
（2）實現潛水艇下潛，需要水艙的水重力加上潛水艇自身重力大于浸沒時的浮力才行。
潛水艇浸沒時所受的浮力為：；
潛水艇自身重力為：G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N；
所以水艙內的水至少為：G水＝F﹣G＝8N﹣5N＝3N；
所以水艙內的水的體積至少為：
；
所以為了能夠實現潛水艇下潛，水艙的水的體積需要超過300cm3，且為保證潛水艇正常工作，應盡可能提高工作艙的體積，因此水艙的體積也需要超過300cm3，結合表格可知，最合適的方案是方案2。
（3）從A到B過程中，潛水艇還未露出水面，故排開水的體積不變，浮力不變；B點開始露出水面，從B到C過程中排開水的體積變小，浮力變小，由于潛水艇頂部是圓弧形的，若潛水艇勻速露出水面，則排開水的體積減小得會越來越快，直到圓弧部分全部露出水面；從C到D過程則是排開水的體積均勻減小，所以浮力也是均勻減小，D點處于靜止，之后浮力不再變化，浮力等于潛水艇自身重力。
所以畫得如下圖所示：
故答案為：（1）向外拉；（2）方案2；（3）見解答圖。
【點評】本題考的是浮沉條件在實際生活中的應用，還考了實驗設計的能力，綜合性較強，難度較大。
17．【答案】（1）減少；（2）減少；（3）B；（4）2.5。
【分析】（1）根據浮沉條件：浮力大于重力，物體上浮；浮力小于重力，物體下沉；
（2）在氣體質量一定時，氣體體積越小壓強越大；
（3）由丙圖可知，臨界深度h隨小瓶內空氣柱長度增大而增大，進行判斷；
（4）先求B瓶中裝入3.8厘米水時，瓶中水的體積和質量，再求瓶中水和瓶子的重力G總，當瓶子恰好懸浮在水中，則浮力等于重力F浮＝G總，由阿基米德原理得排開液體體積V排，瓶子的體積為排開液體體積減去瓶內水的體積，由密度公式ρ可得瓶子的密度。
【解答】解：（1）有的小瓶倒放入水中后直接下沉不會上浮，即小瓶受到的重力大于浮力，所以需要減少小瓶的重力，即減少小瓶中水的質量。
（2）用力捏大瓶時，大瓶內上方氣體壓強變大，則大瓶內水受到壓強增大，使部分水進入小瓶內，使得小瓶中的空氣體積減少，小瓶內氣體的壓強會增大；
（3）由丙圖可知，臨界深度h隨小瓶內空氣柱長度增大而增大，由選項可知，瓶子的形狀、體積相同，B選項中浮沉子中空氣柱長度最長，所以B選項中浮沉子的臨界深度最大，故B符合題意；
（4）由于B瓶中裝入3.8厘米水時，瓶中水的體積：
V＝Sh＝2cm2×3.8cm＝7.6cm3＝7.6×10﹣6m3，
瓶中水的質量：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×7.6×10﹣6m3＝7.6×10﹣3kg，
瓶中水和瓶子的重力：
G總＝m總g＝（m水+m瓶）g＝（7.6×10﹣3kg+10×10﹣3kg）×10N/kg＝0.176N，
瓶子恰好懸浮在水中，則浮力等于重力：
F浮＝G總＝0.176N，
由阿基米德原理得排開液體體積：
V排0.176×10﹣5m3＝17.6cm3，
瓶子的體積：
V瓶＝V排﹣V水＝1.76×10﹣5m3﹣（3.8cm+3cm）×2cm2＝17.6cm3﹣13.6cm3＝4cm3，
瓶子的密度ρ瓶2.5g/cm3。
故答案為：（1）減少；（2）減少；（3）B；（4）2.5。
【點評】本題考查沉浮條件的應用、氣體氣壓與體積的關系、阿基米德原理的運用，有一定難度。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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