中考物理必考专题突破 实验15 探究影响浮力大小的因素(解析版)

实验15 探究影响浮力大小的因素
一、选择题
1．探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示，其中所用金属块a和塑料块b的密度不同，但重力均为1.6N．下列分析正确的是（）
A．金属块a浸没在水中时，受到浮力的大小为0.3N
B．利用甲、乙，可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C．利用乙、丙，可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D．利用丙、丁，可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【解析】A、金属块a浸没在水中时，根据称重法测浮力可知，受到浮力的大小为F浮＝G﹣F乙＝1.6N ﹣1.0N＝0.6N，故A错误；
B、根据甲、乙可知，物体浸在液体的体积不同，排开的液体的体积不同，所以可以探究浮力的大小与
物体排开液体体积的关系，故B错误；
C、根据乙、丙可知，物体的重力相同、物体的密度不同、物体的体积不同，浸没在同种液体中时排开
的液体的体积不同，测力计示数不同，探究浮力与密度关系时，需要控制物体的体积相同（排开液体的体积相同），物体的密度不同，故C错误；
D、根据丙、丁可知，同一个物体浸没在不同液体中，排开的液体的体积相同，液体的密度不同，所以
可以探究浮力的大小与液体密度的关系，故D正确。

故选：D。

2．小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验，其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。

下列说法正确的是（）
A．铁圆柱体浸没在水中所受浮力大小为1N
B．由甲、乙、戊三图可探究浮力大小与液体密度的关系
C．由甲、乙、丁三图可知，物体浸入液体的深度越深，所受浮力越大
D．再增加一个体积和铁圆柱体相等的铜圆柱体，可探究浮力大小与物体质量的关系
【解析】A、由称重法测浮力可得，铁圆柱体浸没在水中所受浮力大小为：F浮＝G﹣F＝5N﹣1N＝4N，故A错误；
B、探究浮力大小与液体密度的关系，要控制排开液体的体积相同，而乙、戊中排开液体的体积不同，
故B错误；
C、由阿基米德原理可知，物体受到的浮力大小只与液体的密度、排开液体的体积有关，与物体浸入液
体的深度无关，故C错误；
D、探究浮力大小与物体质量的关系，要控制液体的密度、排开液体的体积不变，只改变物体的质量，
故增加一个体积和铁圆柱体相等的铜圆柱体（根据m＝ρV可知质量不同），可探究浮力大小与物体质量的关系，故D正确。

故选：D。

3．某同学按如图所示的实验步骤“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”，下列关于实验过程的描述错误的是（）
A．通过丙、丁两图可以测出物体排开水所受的重力
B．甲图中的溢水杯一定要装满水
C．按照如图所示的步骤实验，会导致测得的排开水所受的重力偏大
D．选用其他液体、更换不同的物体多次实验，寻求普遍规律
【解析】A、由图可知，丙的示数与丁的示数之差为排开的水的重力，故A正确；
B、要想测出物体排开的水的重力，溢水杯内水的液面必须到达溢水杯口，若达不到，则测得的排开的
液体的重力会变小；故B正确；
C、在倒出水的过程中，小桶内残留有水，使得测量的水的重力偏小，故C错误；
D、为了获得普遍的规律，减小偶然性的发生，实验中需要选用其他液体、更换不同的物体多次实验为，
故D正确；
故选：C。

4．小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”，A是实心圆柱体，用弹簧测力计悬挂A缓慢浸入水中。

他根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图象如图乙，下列说法错误的是（）
A．当物体浸没在水中时受到的浮力为2N
B．圆柱体A的高为8cm
C．该物体的密度为4.0×103kg/m3
D．当h在0～8cm范围内，浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
【解析】A、由图示图象可知，物体没有浸入液体时测力计示数为4N，则物体重力：G＝4N，物体完全浸没在水中时受到的浮力：F浮＝G﹣F＝4N﹣2N＝2N，故A正确；
B、由图示图象可知，圆柱体A的高为8cm，故B正确；
C、由F浮＝ρgV排可知，物体的体积：V＝V排＝＝＝2×10﹣4m3，
由G＝mg可知，物体的质量：m＝＝＝0.4kg，
物体的密度：ρ物体＝＝＝2×103kg/m3，故C错误；
D、由图示图象可知，物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比，物体完
全浸入液体后受到的浮力不变，故D正确；
故选：C。

5．小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”，A是实心圆柱体，根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体浸入水中的深度h的关系图象如图乙，从图乙可知（）
A．物体受到的重力为2N
B．当物体浸没在水中时受到的浮力为2N
C．该物体的密度为1.0×103kg/m3
D．浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
【解析】A、由图示图象可知，物体没有浸入液体时测力计示数为4N，则物体重力：G＝4N，故A错误；
B、由图示图象可知，物体完全浸没在水中时受到的浮力：F浮＝G﹣F＝4N﹣2N＝2N，故B正确；
C、由浮力公式：F浮＝ρgV排可知，物体的体积：V＝V排＝＝＝2×
10﹣4m3，
由G＝mg可知，物体的质量：m＝＝＝0.4kg，物体的密度：ρ物体＝＝＝2×103kg/m3，故C错误；
D、由图示图象可知，物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比，物体完
全进入液体后受到的浮力不变，故D错误；
故选：B。

二、填空题
6．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，小明用弹簧测力计、圆柱体、两个装有适量水和盐
水的同样的烧杯，对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究，实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图所示。

请按要求回答下列问题：
（1）比较图甲、乙可知：乙图中圆柱体受到的浮力的大小为N。

（2）比较图甲、乙、丙，说明浮力的大小与有关。

（3）通过图中数据可知：盐水的密度是g/cm3。

（4）通过图中数据可知：圆柱体的密度是kg/m3。

【解析】（1）由甲图知，G＝3N；
乙图中弹簧测力计的示数F拉＝2.4N，
则乙图中圆柱体受到的浮力F浮＝G﹣F拉＝3N﹣2.4N＝0.6N。

（2）乙、丙两图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计的示数不同，可知浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟物体浸入液体的体积（物体排开液体的体积）有关；
（3）由图丙知，物体完全浸没在水中时测力计的示数为1N，则F浮′＝G﹣F′＝3N﹣1N＝2N；
由F浮＝ρ液gV排得，V排＝＝＝2×10﹣4m3，
由图戊知，物体完全浸没在盐水中时测力计的示数为F″＝0.8N，则F浮″＝G﹣F″＝3N﹣0.8N＝2.2N；因为物体完全浸没在盐水中，所以V排＝V排盐水＝2×10﹣4m3，
由F浮＝ρ液gV排得，ρ盐水＝＝＝1.1×103kg/m3；
（4）圆柱体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，则V圆柱体＝2×10﹣4m3，
圆柱体的质量为：m＝＝＝0.3kg；
则物体的密度为：ρ＝＝＝1.5×103kg/m3。

故答案为：（1）0.6；（2）物体排开液体的体积；（3）1.1×103；（4）1.5×103。

7．如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图如图将一石块挂于弹簧测力计上，并将其慢慢浸入烧杯内的液体中。

图甲、乙、丙烧杯中装的液体是水，图丁烧杯中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。

请回答以下问题：
（1）图甲中，弹簧测力计的示数F1＝N。

（2）石块完全浸没在水中时所受的浮力为N。

（3）分析图中两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。

（4）图乙中石块浸入水中的体积是m3。

（5）实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为法。

（6）由实验数据可得石块的密度为kg/m3。

【解析】（1）图甲中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数F1＝4.8N；
（2）由称重法测浮力，石块完全浸没在水中时所受的浮力为：
F浮水1＝G﹣F3＝4.8N﹣2.8N＝2.0N；
（3）研究物体所受的浮力大小与液体密度的关系，要控制排开液体的体积相同，故分析图中丙、丁中两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。

（4）石块完没在水中时所受的浮力为：
F浮水＝4.8N﹣3.8N＝1N，由阿基米德原理，F浮水＝ρ水gV排；
图乙中石块浸在水中的体积是：
V排＝＝＝1×10﹣4m3；
（5）实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为控制变量法；
（6）图乙中石块浸没水中的体积即石块的体积：
V石＝V排＝2×10﹣4m3；
由实验数据可得石块的密度为：
ρ＝＝＝＝2.4×103kg/m3。

故答案为：（1）4.8；（2）2.0；（3）丙、丁；（4）1×10﹣4；（5）控制变量；（6）2.4×103。

8．图甲是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h关系的实验装置。

其中A是实心均匀圆柱形物体，用弹簧测力计提着物体A，使其缓慢浸入水中（水未溢出），得到F与h的关系图象如图乙所示。

（g取10N/kg）
（1）物体A重为N。

（2）浸没前，物体A逐渐浸入水中的过程中，水对容器底部的压强将。

（填“变大”“变小”
或“不变”）
（3）完全浸没时，A受到水的浮力为N。

（4）物体A的密度为kg/m3。

【解析】（1）由弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h关系的图象知，当物体A下表面离水面的距离h为0时，测力计示数为3N，即物体的重力为3N；
（2）浸没前，物体A逐渐浸入水中的过程中，排开水的体积变大，容器中水面升高，容器底部的深度变大，根据p＝ρgh，容器底部的压强将变大；
（3）由图乙知，物体A下表面离水面的距离小于h A时，测力计示数逐渐变小，当物体A下表面离水面的距离大于等于h A时，测力计示数不变，根据F浮＝G﹣F，受到的浮力不变，说明物体完全浸没在水中，完全浸没时，A受到水的浮力为：F浮＝G﹣F＝3N﹣1N＝2N；
（4）由阿基米德原理，F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV；
故物体的体积：V＝，
物体A的密度为：
ρ＝＝＝＝×ρ水＝×1.0×103kg/m3＝1.5×103kg/m3。

故答案为：（1）3；（2）变大；（3）2；（4）1.5×103。

9．某物理小组在探究影响浮力大小的实验中将同一物体A分别按如图所示的步骤放入水中和某种液体中进行实验，分析实验步骤①～⑤可知：
（1）物体A所受重力为N，物体A浸没在水中时受到的浮力N，物体A的密度是kg/m3。

（2）将物体A逐渐浸入水中时，发现弹簧测力计的示数逐渐，说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而（两空均选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。

（3）根据已有实验数据，可以知道实验步骤⑤的液体密度是kg/m3，若取下物体A放入实验步骤⑤的液体中，静止后它将处于（选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”）状态。

（4）小明通过比较实验步骤①～③得出结论：“浮力的大小与浸在液体中深度有关”。

对此结论你认为是（选填“正确”或“错误”）的，理由是。

【解析】（1）由A图可知，物体在空气中时弹簧测力计示数4N，即物体所受重力为4N；
全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3N，则物体浸没在水中受到的浮力：F浮水＝G﹣F＝4N﹣3N＝1N；
根据阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排知，
物体的体积：V＝V排＝＝＝10﹣4m3；
物体的密度为：ρA＝＝＝＝4×103kg/m3；
（2）将物块逐渐浸入水中时，物体排开的水的体积变大，弹簧测力计的示数逐渐变小，说明受到的浮力变大，故物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而增大；
（3）根据称量法知物体浸没在液体中时的浮力F浮液＝G﹣F′＝4N﹣2.8N＝1.2N；
根据阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排知，
液体的密度为：ρ液＝＝＝1.2×103kg/m3；
因为液体的密度小于物体A的密度，所以物体A放入液体中会下沉，最终沉底；
（4）研究浮力大小与浸在液体中深度的关系时，要控制排开液体的体积和密度都相同，只改变浸在液体中深度。

通过比较①②③三幅图，小明得出的结论是不对的；②中，物体没有浸没，深度变化的同时，排开液体的体积也在变化。

应将物体完全浸没后，再探究浮力与深度是否有关。

故答案为：（1）4；1；4×103；（2）减小；增大；（3）1.2×103；沉底；（4）错误；过程不完整，没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系。

10．小金用一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材来探究浮力的大小与哪些因素有关。

实验结束后，小金绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水深度变化的曲线，如图所示。

分析图象可知：
（1）曲线（选填“a”或“b”）描述的是浮力的变化情况；
（2）金属圆柱体的重力为N；
（3）金属圆柱体的密度为kg/m3。

【解析】（1）因为在物体全部浸没前，物体进入到液体中的深度越深。

排开液体的体积越大，浮力越大；
物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据F浮＝ρgV排可知，浮力不再变化；所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系；
（2）由图象a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F浮＝2.0N，
由图象b可知，圆柱体在空气中时，弹簧测力计的拉力为F拉＝5.4N，
由F浮＝ρ水gV排得物体的体积：
V＝V排＝＝＝2×10﹣4m3，
由G＝mg＝ρgV得物体的密度：
ρ物＝＝＝2.7×103kg/m3；
故答案为：（1）a；（2）5.4；（3）2.7×103。

11．为了探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系，某同学进行了如图的实验：
（1）你觉的图中合理的实验顺序是。

（2）图甲中浸没在水中的合金块所受浮力的大小为N。

（3）图甲中浸没在水中的合金块所受浮力的大小它排开的水所受的重力（填“大于”、“等于”
或“小于”）。

（4）图甲中，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，合金块所受到的浮力（填“变大”，“不变”或“变小”）。

【解析】（1）合理的实验顺序是：
丁、测出空桶所受的重力；
乙、测出实心合金块所受的重力；
甲、把合金块浸没在装满水的溢水杯中，测出合金块所受的浮力，收集合金块排开的水；
丙、测出桶和排开的水所受的重力；
（2）物体受到的浮力为F浮＝G﹣G′＝4N﹣3N＝1N；
（3）由图中数据可知，合金块受到的浮力：F浮＝4N﹣3N＝1N，
合金块没入水中后排开水的重力：G排水＝G桶和水﹣G空桶＝2N﹣1N＝1N，
可得到的初步结论是：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力；
（4）浸没后，物体在向下运动过程中，排开水的体积不变，水的密度不变，故所受浮力不变。

故答案为：（1）丁、乙、甲、丙；（2）1；（3）等于；（4）不变。

三、实验探究题
12．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1所示的一组实验。

（1）如图1B中物体受到的浮力是N．图1中物体的密度为kg/m3【ρ水＝1×103kg/m3、g＝10N/kg】。

（2）小博士跟大家分析结论说：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：①根据（填字母）两幅图，物体在浸没后，浮力的大小跟深度无关。

②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2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。

【解析】（1）根据称重法测浮力，如图1B中物体受到的浮力是F浮B＝G﹣F＝4N﹣3.5N＝0.5N；
1D中物体（浸没）受到的浮力是F浮＝G﹣F D＝4N﹣2N＝2N；
根据阿基米德原理：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV，
图1中物体的密度为：
ρ＝＝＝×ρ水＝×1×103kg/m3＝2×103kg/m3；
（2）小博士跟大家分析结论说：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：
①D、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；
②根据BC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）把物体换用一个如图2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，实验中物体排开液体的体积均为物体体积的二分之一，排开液体的体积相等，但G中物体在液体中的深度更大，发现两次测量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，理由是浸入的深度不同，浮力的大小仍然相等，说明浮力大小跟浸入的深度无关。

故答案为：（1）0.5；2×10 3；
（2）D、E；B、C；浸入的深度；
（3）不正确；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。

13．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，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水中不同深度及某种液体中，步骤如图A、B、C、D、E、F所示（液体均未溢出）。

并将其示数记录在表中。

已知水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。

（1）步骤A中，弹簧测力计的示数为N。

（2）做步骤C时，物体受到的浮力为N。

（3）分析比较步骤A、B、C、D可知：浮力大小与物体有关。

（4）分析比较步骤A、E、F可知：浮力的大小还与有关。

（5）分析比较步骤可知：浮力的大小与物体所处的深度无关。

（6）步骤C和F中，物体受到的浮力大小关系怎样？（回答“C大”、“F大”或“相等”）
（7）根据实验数据及已知数据，能否计算获得F步骤中液体的密度？如果能，请写出结果；如果不能，请说明还缺少的条件。

实验步骤A B C D E F 弹簧测力计的示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 2.0【解析】（1）如图A中弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为2.7N；
（2）根据称重法可知：物块在C中受到的浮力为：F浮＝G﹣F C＝2.7N﹣2.0N＝0.7N；
（3）分析比较A、B、C、D可知，B、C、D物体排开水的体积不同，B、C、D中测力计示数不同，
由称重法F浮＝G﹣F示，浮力不同，故浮力大小与物体排开液体的体积有关；
（4）分析实验步骤A、E、F可知，E、F排开液体的体积相同，但液体的密度不同，由称重法，E、F 中物体受到的浮力不同，浮力的大小还与排开液体的密度有关；
（5）要研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系，要控制排开液体的体积和密度相同，故分析比较实验步骤A和D、E，可得出：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；
（6）分析实验数据可知，在步骤C和F中，测力计示数相同，由称重法，C和F图中受到的浮力大小相等；
（7）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′＝G﹣F′＝2.7N﹣2.0N＝0.7N；
金属块排开液体的体积为：
V排＝＝＝10﹣4m3，
金属块的体积：V＝V排
F中液体的密度：ρ液＝＝＝0.7×103kg/m3。

故答案为：（1）2.7；（2）0.7；（3）排开液体的体积；（4）液体的密度；（5）A、D、E；（6）相等；（7）能；0.7×103。

14．如图所示是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。

（1）如图甲，物体重N．如图乙，把物体浸没在水中时，受到的浮力大小为N。

（2）分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得：物体受浮力的大小与有关。

（3）分析数据可知，物体A的密度为kg/m3。

（4）若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关，应选择图中（填字母）两个物体，并将它们浸没在同种液体中，测出其所受浮力的大小来进行比较。

【解析】（1）由甲图知，测力计的分度值是0.2N，物体A的重力G＝4.2N，
由图乙可知，物体浸没在水中时测力计的示数为3.2N，
则物体受到的浮力：F浮1＝G﹣F拉＝4.2N﹣3.2N＝1N；
（2）图丙中物体受到的拉力F拉′＝1N，
图丙中物体受到的浮力：F浮2＝G﹣F拉′＝4.2N﹣3.4N＝0.8N，
所以F浮1＞F浮2；
又知物体排开液体的体积相同，水的密度大于酒精的密度，
所以，在排开液体体积相同时，物体受浮力的大小与液体的密度有关；
（3）由F浮＝ρgV排可得，
物体A排开水的体积为：
V排＝＝＝10﹣4m3，
因为物体浸没在水中，所以物体A的体积V＝V排＝10﹣4m3，
由G＝mg得，
物体A的质量为：
m＝＝＝0.42kg，
物体A的密度为：
ρ＝＝＝4.2×103kg/m3；
（4）浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，要想探究物体受到的浮力与物体的密度是否有关，应使物体的体积相同，密度不同，并使其浸没在同种液体中；C、D两物体的体积相同，但是由不同物质组成的，所以物体的密度不同，因此选择C、D。

故答案为：（1）4.2；1；（2）液体的密度；（3）4.2×103；（4）C、D。