專題11 設(shè)備原理探究（解析版）

決勝2020年中考科學(xué)壓軸題全揭秘專題11設(shè)備原理探究【考點1】密度計原理【例1-1】小明在學(xué)完浮力后認識了密度計，將其放入液體中，當(dāng)它豎立靜止時，與液面相交的讀數(shù)即為待測液體的密度。（1）如圖甲、乙所示，讓同一支密度計分別靜止在水和酒精中，密度計兩次受到的浮力關(guān)系是F水________F酒精(選填“>”“=”或“<”)；（2）小明將一根玻璃管的下端纏繞了適量銅絲，初步做成了一支密度計(如圖丙)；為了給密度計標上刻度，他進行了如下實驗a.將其放入水中，豎立靜止后，做好標記為A，在密度計上與水面相平處標上水的密度值1.0g/cm3；b.如將其放入密度為1.1g/cm3的某液體中，用同樣的方法在密度計上標上密度值，你認為刻度1.1應(yīng)該標在________點(選填“p”或“q”)，說說你的理由________?！敬鸢浮浚?）=（2）q；都漂浮在液面上，浮力相等，液體密度越大，浸入液體中的體積就越小【解析】【分析】（1）根據(jù)二力平衡的知識分析密度計受到浮力的大小關(guān)系；

（2）根據(jù)公式F浮=ρ液gV排可知，當(dāng)浮力相同時，物體的V排與液體的密度成反比，據(jù)此判斷密度為1.1g/cm3時的V排和1.0g/cm3時的V排大小關(guān)系即可?！窘獯稹浚?）同一支密度計在甲和乙液體中都處于漂浮狀態(tài)，那么它們受到的浮力都等于自身重力；因為密度計的重力不變，所以兩次受到的浮力相等，即F水=F酒精；

（2）根據(jù)公式F浮=ρ液gV排可知，密度為1.1g/cm3時的V排小于密度1.0g/cm3時的V排；那么我認為刻度1.1應(yīng)該標再q點，理由是：都漂浮在液面上，浮力相等，液體密度越大，浸入液體中的體積就越小?！咀兪?-1】小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端繞上一段細鐵絲，制成一支自制密度計，用它來測量液體密度，測量過程中杯內(nèi)液體總量沒有變化。（1）當(dāng)密度計在杯中漂浮時，液面高度在A處（如圖甲）。此時，密度計受到的浮力________

重力（選填“＜”、“=”或“＞”）。（2）使用中，小柯發(fā)現(xiàn)細鐵絲很容易滑落，于是他改變這段細鐵絲的形狀，并把鐵絲置于玻璃管內(nèi)，再次測量同一杯液體密度（如圖乙），杯中液面將________

（填“上升”、“下降”或“仍在A處”）?！敬鸢浮浚?）=（2）仍在A處【解析】【分析】（1）根據(jù)二力平衡的條件分析浮力和重力的關(guān)系；

（2）細鐵絲的形狀發(fā)生變化，但它的重力不變，根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理分析V排的變化即可。

【解答】（1）當(dāng)密度計在杯中漂浮時，那么它處于平衡狀態(tài)，即它受到的浮力和重力是一對平衡力，即浮力等于重力；

（2）細鐵絲的形狀改變，但重力不變，那么密度計受到的浮力不變；

根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，當(dāng)液體密度相同時，密度計排開液體的體積相同；

那么杯子中的液面將仍在A處?！咀兪?-2】小科學(xué)習(xí)了浮力知識后，想利用一彈簧測力計和一鐵塊制作一個測定液體密度的儀器，如圖所示。（鐵的密度為ρ鐵=7.9×103kg/m3）（1）首先，他稱得此鐵塊的重力為G=7.9N，然后將金屬塊浸沒在待測液體中，設(shè)此時彈簧測力計的示數(shù)為F，則待測液體的密度表達式為ρ=________（用G、F、ρ鐵表示）。小科依據(jù)此規(guī)律，在測力計右側(cè)標注出了液體的密度值，做成了一支密度計。（2）當(dāng)利用該此密度計測某液體密度時，指針在7.1N的位置，則該刻度應(yīng)標記為________kg/m3。（3）圖中能正確反映液體的密度ρ與測力計示數(shù)F之間關(guān)系的是________。

（4）水銀的密度是水的十幾倍，利用該密度計能否測出水銀的密度并說明理由：________。【答案】（1）(G?FG)【解析】【分析】（1）首先根據(jù)密度公式計算出物體的體積，即浸沒時物體排開液體的體積，然后根據(jù)F浮=G-F計算出金屬塊浸沒時受到的浮力，然后根據(jù)ρ液=F浮gV排計算液體的密度；

（2）將F=7.1N帶入公式計算即可；

（3）根據(jù)液體密度的表達式分析液體密度和測力計F的變化規(guī)律；

（4）利用此方法的前提條件是：鐵塊必須浸沒在液體中，即所測液體的密度必須小于鐵塊。

【解答】（1）鐵塊的體積為：V=Ggρ鐵；

鐵塊浸沒時受到的浮力：F浮=G-F；

那么液體的密度為：ρ液=F【考點2】浮力秤原理【例2-1】曹沖稱象”是家喻戶曉的典故。某校興趣小組模仿這一現(xiàn)象，制作了一把“浮力秤”。將厚底直筒形狀的玻璃杯浸入水中，如下圖所示。已知玻璃杯的質(zhì)量為200g，底面積為40cm2，高度為20cm（水的密度ρ水＝1×103kg/m3

）求：（1）將杯子開口向上豎直放入水中時（注：水未進入杯內(nèi)），杯子受到的浮力。（2）此時杯子浸入水中的深度（即為該浮力秤的零刻度位置）。（3）此浮力秤一次能測量的最大質(zhì)量是多少？【答案】（1）杯子漂浮在水面上時，

它受到的浮力F浮=G=mg=0.2kg×10n/kg=2N；

（2）此時杯子排開水的體積為：V排=F浮ρ水g=2N103kg/m3×10N/kg=2×10?4m3【解析】【分析】（1）當(dāng)杯子漂浮時，根據(jù)F浮=G=mg計算浮力；

（2）首先根據(jù)V排=F浮ρ水g計算出杯子進入水中的體積，然后根據(jù)?=【變式2-1】某同學(xué)學(xué)習(xí)了浮力的有關(guān)知識后，制作了一臺“浮力秤”，可方便地稱量物體的質(zhì)量，其構(gòu)造如圖所示。已知小筒底面積為0.01m2，小筒和秤盤總重為0.6N。（1）如圖甲，當(dāng)秤盤上不放物體時，小筒受到的浮力是多少?（2）該浮力秤零刻度標在小筒上何位置處?（3）如圖乙，在秤盤上放一物體后，小筒浸入水中的深度h為0.1m，則該物體的質(zhì)量為多少?(g取10N/kg)【答案】（1）∵當(dāng)秤盤上不放物體時，小筒漂浮∴小筒受到的浮力：F浮=G0=0.6N

（2）當(dāng)秤盤上不放物體時V排=F浮ρ水g=0.6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-5m3；h=V排S=6×10?5m30.01m2=6×10-3m=6mm∴浮力秤零刻度標在小筒上距離筒底6mm的位置

（3）①此時小筒受到的浮力：F浮【解析】【分析】（1）當(dāng)小筒在液面漂浮時，浮力等于重力，即：F浮=G0；

（2）首先根據(jù)公式V排=F浮ρ水g計算出浮力秤排開水的體積，然后根據(jù)公式?=V排S計算出這時水面的深度，這個位置就是浮力秤上0刻線的位置；

（3）首先根據(jù)F浮=ρ水gV排計算出小筒受到的浮力，即小筒和秤盤的總重力，

也就是G總【變式2-2】某科技小組的同學(xué)利用學(xué)到的浮力知識制作一個浮力秤。他們找來一個空飲料瓶，剪掉瓶底，旋緊瓶蓋，在瓶蓋處系一塊質(zhì)量適當(dāng)?shù)男∈瘔K，然后將其倒置在水里，如圖所示，已知該飲料瓶圓柱狀部分的橫截面積為50cm2，總重為0.6N。當(dāng)瓶中不放被測物體時，水面所對位置為零刻度，再利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ瓿煽潭?。使用時，只要把被測物體放入瓶中，從水面所對的刻度就可以直接讀出被測物體的質(zhì)量。（1）裝置中小石塊的作用是________。（2）飲料瓶中放上200g物體后，200g刻度線與零刻度線的距離是________cm。（3）利用浮力的知識證明這種浮力秤的刻度是均勻的。(已知放入物體的質(zhì)量為m，圓柱部分的橫截面積為S，對應(yīng)刻度線與零刻度線的距離為h，水的密度為ρ)【答案】（1）降低重心，使塑料瓶豎立（2）4

（3）浮力秤始終漂浮在水面，因此排開水的體積增加量△V排=△F浮ρ水g=Gρ水g；【解析】【分析】（1）如果沒有小石塊，那么飲料瓶會躺倒在水面上；加上小石塊，整體的重心下降，飲料瓶就可以豎立在水中；

（2）浮力秤始終漂浮在水面，因此排開水的體積增加量△V排=△F浮ρ水g=Gρ水g，再根據(jù)△?=△V排S計算200g刻度線與零刻度線的距離；

（3）首先通過阿基米德原理和體積公式推導(dǎo)出刻度的變化量△h與物體質(zhì)量的數(shù)學(xué)關(guān)系式，然后再分析它們之間的定量關(guān)系即可。

【解答】（1）裝置中小石塊的作用是：降低重心，使塑料瓶豎立；

（2）飲料瓶中放上200g物體后，排開水的體積增大量：△V排=△F【考點3】杠桿原理【例3-1】小華在做“探究杠桿平衡條件”實驗的裝置如圖所示，杠桿上相鄰刻線間的距離相等

（1）杠桿在如圖甲所示的位置靜止時________（選填“是”或“不是”）處于杠桿平衡狀態(tài)的．（2）為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向________（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)．（3）如圖乙所示，杠桿在水平位置平衡后，在A點掛兩個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，在B點豎直向下拉彈簧測力計，仍使杠桿水平位置平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為________N．（4）小華改變鉤碼的個數(shù)和位置進行了多次實驗，其目的是________．（填減少誤差或?qū)嶒灲Y(jié)論具有普遍性）（5）始終豎直向下拉彈簧測力計，使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度，如圖丙所示，彈簧測力計拉力的大小________。（填變大、變小或不變）【答案】（1）是（2）右（3）1.5（4）實驗結(jié)論具有普遍性（5）不變【解析】【分析】（1）杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動時，它處于平衡狀態(tài)；

（2）平衡螺母總是向輕的那端調(diào)節(jié)；

（3）根據(jù)杠桿的平衡條件列式計算；

（4）做的實驗次數(shù)越多，收集到的數(shù)據(jù)越多，那么得到的結(jié)論就更具有普遍性；

（5）分析動力臂和阻力臂的比值是否發(fā)生變化即可?！窘獯稹浚?）杠桿在如圖甲所示的位置靜止時是處于杠桿平衡狀態(tài)的；

（2）杠桿的右端上翹，那么右端輕，因此平衡螺母應(yīng)該向右調(diào)節(jié)；

（3）根據(jù)杠桿的平衡條件得到：（0.5N×2）×3L=F×2L；

解得：F=1.5N；

（4）小華改變鉤碼的個數(shù)和位置進行了多次實驗，其目的是使實驗結(jié)論更具有普遍性；

（5）如下圖所示：

當(dāng)杠桿傾斜后，△AOA'與△BOB'相似，

那么OAOB=OA'OB'；

根據(jù)杠桿的平衡條件得到：OAOB=【變式3-1】在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：

（1）小科同學(xué)先把杠桿的中點支在支架上，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于________（選填“平衡”或“不平衡”）狀態(tài)。（2）進行正確的實驗操作后，得到的數(shù)據(jù)為F1=6N、L1=20cm、F2=4N和L2=30cm。小科根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出探究結(jié)論，小明認為不合理。理由是：________。（3）小科想利用杠桿的平衡條件來測量刻度尺的質(zhì)量。①將刻度尺平放在支座上，左右移動刻度尺，找出能夠使刻度尺在水平位置保持平衡的支點位置，記下這個位置，它就是刻度尺的重心；②如圖乙所示，將質(zhì)量為M1的物體掛在刻度尺左邊某一位置，使刻度尺能夠在支座上重新保持水平平衡。記錄物體懸掛點到支座的距離L1和刻度尺的重心到支座的距離L2；③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計算出刻度尺的質(zhì)量m=________（用題目中所給物理量表示）?！敬鸢浮浚?）平衡（2）一次實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)有偶然性，不能反映普遍規(guī)律（3）M1L1/L2【解析】【分析】（1）杠桿平衡的判斷：①靜止；②勻速轉(zhuǎn)動；

（2）為了保證實驗結(jié)論的準確性，我們通常需要換用不同的實驗器材多次進行實驗，收集更多的實驗數(shù)據(jù)；

（3）當(dāng)刻度尺平衡時，刻度尺的重力為杠桿的阻力，物體的重力為動力，根據(jù)杠桿的平衡條件列式計算即可?！窘獯稹浚?）小科同學(xué)先把杠桿的中點支在支架上，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于平衡狀態(tài)。

（2）我認為小明的結(jié)論不合理，理由是：一次實驗獲得的實驗數(shù)據(jù)有偶然性，不能反映普遍規(guī)律；

（3）根據(jù)杠桿的平衡條件得到：

G×L2=G1×L1；

mg×L2=M1g×L1；

m×L2=M1×L1；

解得：m=M【變式3-2】在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：（1）杠桿兩端的平衡螺母的作用是：調(diào)節(jié)杠桿在________位置平衡。（2）如圖甲所示的杠桿已處于平衡狀態(tài)，若左端所掛重物的重力是1N，則彈簧測力計的示數(shù)________2N。如果要便于測量力臂，那么彈簧測力計應(yīng)沿________方向拉著杠桿。（3）如圖乙所示，在杠桿左端某一固定位置掛一個重力G=10N的物體，在杠桿右端不同位置處施加不同的豎直向下的力F，保證杠桿處于平衡狀態(tài)。根據(jù)多次測量的F-L數(shù)據(jù)，畫出如圖丙所示圖線，由圖丙可得出杠桿平衡的條件是F與L成________比?！敬鸢浮浚?）水平（2）大于；豎直（3）反【解析】【分析】（1）調(diào)節(jié)杠桿平衡的步驟：①游碼歸零；②調(diào)節(jié)平衡螺母；

（2）首先根據(jù)杠桿的平衡條件計算出測力計豎直向上拉時的示數(shù)，然后判斷斜拉時動力臂的變化，進而對測力計的示數(shù)大小進行判斷。當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，如果拉力方向與杠桿垂直，那么從支點到力的作用點的杠桿長度正好等于力臂，因此方便讀出力臂的大?。?/p>

（3）首先根據(jù)圖像分析拉力F與1L【解答】（1）杠桿兩端的平衡螺母的作用是：調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。

（2）當(dāng)彈簧測力計豎直向上拉時

根據(jù)杠桿的平衡條件得到：1N×4L=F×2L；

解得：F=2N；

如甲圖中，如果測力計斜拉，那么動力臂會減小，因此動力會增大，即測力計的示數(shù)大于2N；

如果要便于測量力臂，那么彈簧測力計應(yīng)沿豎直方向拉著杠桿。

（3）根據(jù)丙圖可知，拉力F與1L【考點4】滑輪原理【例4-1】在探究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照如圖所示的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器材都相同（摩擦力可忽略不計）。甲小組按照實驗要求在滑輪上掛上鉤碼，豎直向上拉彈簧測力計，每次都勻速提起鉤碼，如圖（a)所示。乙、丙兩個小組的同學(xué)實驗時，沒有注意按照要求規(guī)范操作，他們斜向上拉彈簧測力計，勻速提起鉤碼，實驗情況分別如圖（b）、（c）所示。各小組的實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。表一（甲小組）表二（乙小組）表三（兩小組）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）11.00.641.00.771.00.822.01.152.01.382.01.633.01.663.01.893.02.3（1）由所學(xué)知識我們知道：若不計繩重和摩擦，使用動滑輪可以省一半的力，根據(jù)以上小組的實驗，請求出他們所用動滑輪的重力為________N。（2）分析比較實驗序號1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的實驗數(shù)據(jù)和相關(guān)條件，得出的初步結(jié)論是________

。（3）如果家里安裝日光燈，你認為更合理的為________

圖（填“甲”或“乙”）?！敬鸢浮浚?）0.2（2）拉力與豎直方向夾角越大，拉力也越大（3）甲【解析】【分析】（1）當(dāng)使用動滑輪提升重物時，只有拉力沿豎直方向才能省一半的力，因此應(yīng)該選甲組中數(shù)據(jù)根據(jù)公式2F=G+G動計算即可；

（2）根據(jù)1、4、7中實驗可知，拉力與豎直方向的夾角越來越大，分析對應(yīng)的拉力大小變化即可；

（3）根據(jù)（2）中得到的結(jié)論進行判斷即可。

【解答】（1）當(dāng)使用動滑輪提升重物時，只有拉力沿豎直方向才能省一半的力，

所以我們應(yīng)該選擇甲組的數(shù)據(jù)計算動滑輪的重力；

根據(jù)甲組（1）中數(shù)據(jù)得到：

動滑輪的重力：G動=2F-G=2×0.6N-1N=0.2N；

（2）實驗序號1、4、7中，拉力與豎直方向的夾角越大，拉力就越大；

（3）如果家里安裝日光燈，由于它的重力是不變的，因此燈線與豎直方向的夾角越小，受到的拉力就越小，就更不容易斷掉，因此應(yīng)該選甲圖。

故答案為：（1）0.2N；（2）同解析；（3）甲【變式4-1】小凡同學(xué)在“探究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，裝置圖如圖所示。（1）在探究定滑輪時，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計倒過來，即測力計吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計的示數(shù)會________

（“變大”、“變小”或“不變”）,其理由是________。（2）在探究動滑輪時，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是________。請給出一條減小此差異的建議________。實驗次數(shù)物重G/N測力計的示數(shù)F/N11.000.6521.500.9032.001.15【答案】（1）變??；忽略了測力計的重力

（2）動滑輪本身有重力；將動滑輪的重力計算在提升的物體的重力里;換用質(zhì)量更小的動滑輪等，合理即可【解析】【分析】（1）當(dāng)掛鉤系在拉繩上時，細繩上的拉力和測力計彈力的拉力是平衡力，即F繩=F彈；當(dāng)測力計的吊環(huán)系在拉繩上時，細繩上的拉力與彈簧的拉力、測力計的重力之和平衡，即：F繩=F彈+G，即F彈<F拉，因此測力計的示數(shù)會變??；

（2）使用動滑輪提升重物時，我們不但要提升重物，還要提升動滑輪，此外還有摩擦和繩重，因此測力計的示數(shù)肯定會大于物體重力的一半；可以根據(jù)上面的分析確定減小差異的方法。

【解答】（1）在探究定滑輪時，照圖乙操作，覺得讀數(shù)不方便，于是把測力計倒過來，即測力計吊環(huán)系在拉繩上，用手拉掛鉤，測力計的示數(shù)會變小，其理由是：忽略了測力計的重力。

（2）在探究動滑輪時，照圖丙操作，記錄數(shù)據(jù)如下表，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，測力計的示數(shù)F大于物重G的一半，與課本結(jié)論存在差異，其原因是：動滑輪本身有重力。請給出一條減小此差異的建議：換用質(zhì)量更小的動滑輪?！咀兪?-2】在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某實驗小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同的鉤碼，分別做了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄在圖表中．

實驗次數(shù)鉤碼所受重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/cm機械效率120.11.00.3667%240.11.70.378.4%360.12.40.3（1）在實驗過程中，應(yīng)沿豎直方向________拉動彈簧測力計．（2）在第3次測量中，滑輪組做的有用功是________

J，機械效率為________

．（3）分析表中數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組，提升鉤碼越重，機械效率越________

（填“高”或“低”）．【答案】（1）勻速（2）0.6；83.3%（3）高【解析】【解答】（1）測繩端拉力F時，應(yīng)盡量豎直向上勻速拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)；

（2）由第三組數(shù)據(jù)知，W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J；

W總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；

則η=×100%=0.6J0.72J100%≈83.3%；

（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，被提升的鉤碼越重，機械效率越高．

故答案為：（1）勻速；（2）0.6；83.3%；（3）高．

【分析】（1）要正確測量拉力，需豎直向上勻速拉動測力計；

（2）根據(jù)W有用=Gh計算出有用功，根據(jù)W總=Fs計算出總功，有用功與總功之比可得機械效率；

（3）分析表格中數(shù)據(jù)，得出機械效率與鉤碼重力的關(guān)系．1.珍珍非常喜歡玩橡皮泥。一天她將一塊重為0.5N的長方體橡皮泥側(cè)放于水平桌面上，（1）如果珍珍將這塊橡皮泥分成相同的兩塊，并做成實心球形和碗形，分別放入相同的甲、乙兩杯水中，則靜止時甲杯________乙杯中橡皮泥所受的浮力（選填“大于”、“小于”或“等于”）；而________杯中水面升高得較多。（2）珍珍又將適量的橡皮泥捏黏在鉛筆的一端（能使鉛筆豎直浮在液體中），這就制成了一個很有用的土儀器.將它分別放到盛不同液體的杯中，靜止時的情景如圖所示。對于這個土儀器所運用的知識或用途，下列說法中不正確的是

A.

運用了二力平衡的知識

B.

運用了物體的漂浮條件

C.

用它可以比較不同液體密度的大小

D.

土儀器在圖甲中受到的浮力大于圖乙【答案】（1）小于；2（2）D【解析】【分析】（1）根據(jù)浮沉條件判斷兩塊橡皮泥受到浮力的大小關(guān)系；根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，當(dāng)液體密度相同時，浮力越大，物體排開水的體積越大；

（2）密度計在工作時，它必須在液面漂浮，根據(jù)二力平衡的知識可知，此時浮力等于重力，且保持不變；根據(jù)公式F浮=ρ液gV排可知，密度計排開液體的體積越小，液體的密度越大。據(jù)此分析判斷即可。

【解答】（1）橡皮泥在甲中下沉，那么受到的浮力F浮<G；橡皮泥在乙中漂浮，那么受到的浮力F浮<G；因為橡皮泥的重力相等，因此靜止時甲杯小于乙杯中受到的浮力；

根據(jù)公式F浮=ρ液gV排可知，乙杯中橡皮泥排開水的體積大，那么水面升高的多；

（2）A.密度計在液面漂浮，那么浮力等于重力，利用了二力平衡的知識，故A正確不合題意；

B.密度計工作時，必須在液面漂浮，保持浮力不變，故B正確不合題意；

C.當(dāng)密度計漂浮時，V排大的液面密度小，故C正確不合題意；

D.密度計在甲和乙中浮力大小相等，故D錯誤符合題意。

故選D。2.學(xué)習(xí)了浮力知識后，小明和小晨分別展開了科學(xué)探究。小明想利用一彈簧測力計和一鐵塊制作一個測定液體密度的儀器，如圖所示。（ρ鐵為7.9×103kg/m3）

（1）首先，他稱得此鐵塊的重力為G＝7.9N，然后，將金屬塊浸沒在待測液體中，設(shè)此時彈簧測力計的示數(shù)為F，則待測液體的密度表達式為ρ＝________（用題目中的符號G、ρ鐵、F表示）．小明依據(jù)此規(guī)律，在測力計右側(cè)標注出了液體的密度值，做成了一支密度計。（2）當(dāng)利用該密度計測某液體密度時，指針在6.9N的位置，則該液體的密度為________kg/m3。（3）圖中能正確反映液體的密度ρ與測力計示數(shù)F之間關(guān)系的是________。（4）水銀的密度是水的十幾倍，利用該密度計________（選填“能”或“不能”）測出水銀的密度。小晨設(shè)計了一個實驗，用排水法測某實心金屬塊的密度．實驗器材有小空桶、溢水燒杯、量筒和水．實驗步驟如下：①讓小空筒漂浮在盛滿水的溢水杯中，如圖甲；②將金屬塊浸沒在水中，測得溢出水的體積為20毫升，如圖乙；③將燒杯中20毫升水倒掉，從水中取出金屬塊，如圖丙；④將金屬塊放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，測得此時溢出水的體積為44毫升，如圖?。埢卮鹣铝袉栴}：（5）被測金屬塊的密度是________克/厘米3．（6）在實驗步驟③和④中，將沾有水的金屬塊放入小空筒，測出的金屬塊密度將________（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．【答案】（1）ρ鐵（2）1×103（3）丙（4）不能（5）3.2（6）不變【解析】【分析】（1）首先根據(jù)F浮=G-F計算出鐵塊受到的浮力，然后再根據(jù)V排=V=Gρ鐵g計算出排開液體的體積，最后根據(jù)阿基米德原理計算液體密度即可；

（2）將F=6.9N帶入上面的公式計算即可；

（3）根據(jù)公式分析液體密度和測力計示數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系，據(jù)此分析它們的圖像特點；

（4）使用此方法測量液體密度的前提是，液體的密度小于鐵塊的密度，據(jù)此分析即可；【解答】（1）鐵塊受到的浮力為：F浮=G-F；

鐵塊排開液體的體積為：V排=V=Gρ鐵g；

那么液體的密度為：ρ液=F浮V排g=G?FGρ鐵gg=G?FGρ鐵；

（2）當(dāng)指針在6.9N的位置時，測力計的示數(shù)F=6.9N；

代入公式得到：ρ液=F浮V排g=G?FGρ鐵g3.小明按照教材中“綜合實踐活動”的要求制作簡易密度計．（1）將吸管放到水中的情景如圖（a）所示，測得浸入的長度為H；放到另一液體中的情景如圖（b）所示，浸入的長度為h．用ρ液、ρ水分別表示液體和水的密度，則ρ液________ρ水（=/＞/＜），h與ρ水、ρ液，及H的關(guān)系式是h=________.（2）小明根據(jù)圖（a）在吸管上標出1.0刻度線（單位g/cm3，下同），再利用上述關(guān)系式進行計算，標出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度線（圖中未畫出）．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.1刻線是在1.0刻線的________（上/下）方，相鄰刻線的間距________（均勻/不均勻）．（3）為檢驗刻度誤差，小明取來食油，先用天平和量筒測量其密度，然后再用這個密度計測量．但操作時卻出現(xiàn)了圖（c）所示的情形，這讓他很掃興．難道實驗就此終止了嗎，根據(jù)經(jīng)驗或思考，在不更換食油的情況下，你認為可以進行怎樣的嘗試：________．【答案】（1）＞；ρ水H/ρ液（2）下；不均勻

（3）再向容器中加油或用更深的容器盛放食用油然后用這個密度計測量【解析】【分析】（1）吸管的形狀為圓柱形，因此它的V排=Sh；吸管在不同液體中始終漂浮，那么它們受到的浮力等于重力，即浮力相同，根據(jù)阿基米德原理推導(dǎo)二者的密度關(guān)系即可；

（2）根據(jù)（1）中的結(jié)果推導(dǎo)出密度計浸入液體的深度h與液體密度的關(guān)系式，據(jù)此分析二者的數(shù)學(xué)關(guān)系即可；

（3）密度計在液體中必須漂浮，而現(xiàn)在下沉，說明浮力小，因此必須想辦法增大它受到的浮力。

【解答】（1）由于吸管在不同液體中都處于漂浮狀態(tài)，

那么它受到的浮力F浮a=F浮b=G；

根據(jù)阿基米德原理得到：

ρ水gV排a=ρ液gV排b；

因為V=Sh，

所以：ρ水gSH=ρ液gSh；

解得：ρ液=H?ρ水。因為H>h，所以ρ液>ρ水；?=ρ水ρ4.如圖甲所示是某同學(xué)自制的“液體重力對容器底部壓力測試儀”，用此測試儀來研究液體對容器底部壓強與液體重力之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)好測試儀的零刻度，將一定量的水倒入裝在兩滑板之間定制的塑料袋內(nèi)，分別調(diào)節(jié)滑板的位置如圖乙所示（滑板底部位置保持不變），測得有關(guān)的實驗數(shù)據(jù)如下表：組別液體重力/牛側(cè)壁朝向深度/厘米臺秤示數(shù)/千克壓力/牛壓強/帕133向外122.43423.851060233豎直153.32832.611450333向內(nèi)173.69836.241611435向內(nèi)173.69836.241611537豎直173.65235.791591638向外173.61935.471576實驗分析：（1）實驗中該同學(xué)將滑板分別向里和向外調(diào)節(jié)的目的是________。（2）分析第1、2、3組實驗，判斷并說明能否得出液體對容器底部的壓強隨液體深度增加而增大的結(jié)論________。（3）分析實驗數(shù)據(jù)，你能初步得出的實驗結(jié)論是________?！敬鸢浮浚?）調(diào)節(jié)或控制液體的深度

（2）不能，因為只以一種液體為材料進行實驗，不具有普遍性，應(yīng)選幾種液體做重復(fù)實驗以研究普遍規(guī)律

（3）相同重力的液體能對容器底部產(chǎn)生不同的壓強；深度相同，重力不同的同種液體能對容器底部產(chǎn)生相同的壓強；液體的壓強與液體的重力無關(guān)【解析】【分析】（1）當(dāng)調(diào)節(jié)滑板的朝向時，容器的形狀發(fā)生改變，導(dǎo)致液體的深度發(fā)生改變；

（2）為了使得到的實驗結(jié)論更客觀更準確，應(yīng)選用不同液體多做幾組實驗；

（3）比較實驗數(shù)據(jù)，分析液體的壓強和液體重力之間是否有必然聯(lián)系。

【解答】（1）實驗中該同學(xué)將滑板分別向里和向外調(diào)節(jié)的目的是：調(diào)節(jié)或控制液體的深度；

（2）根據(jù)實驗1、2、3，不能得到液體對容器底部的壓強隨深度的增加而增大，原因是：只以一種液體為材料進行實驗，不具有普遍性，應(yīng)選幾種液體做重復(fù)實驗以研究普遍規(guī)律；

（3）分析實驗1、2、3得到：相同重力的液體能對容器底部產(chǎn)生不同的壓強；分析實驗3、4得到：深度相同，重力不同的同種液體能對容器底部產(chǎn)生相同的壓強；二者綜合在一起得到：液體的壓強與液體的重力無關(guān)。5.小金在老師的指導(dǎo)下進行實驗，研究杠桿平衡條件。（1）杠桿如圖甲，為使它在水平位置平衡，小金將平衡螺母向________調(diào)節(jié)；（2）杠桿在水平位置平衡后，按圖乙所示，通過加掛鉤分別改變F1、F2，仍使杠桿在水平位置平衡，并用刻度尺在杠桿上測出對應(yīng)的L1和L2，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表：次數(shù)F1/NL1/cmF2/NL2/cm11824228116321238小金通過數(shù)據(jù)分析得出杠桿平衡的條件是:F1×L1=F2×L2。老師認為他的實驗存在不足，建議將圖乙中的F1改用彈簧秤拉，小金接下來的操作是：用彈簧秤在杠桿的________（選填“不同位置”或“同一位置”）向不同的方向拉，使杠桿在水平位置平衡；（3）改進后小金進一步研究拉力角度與拉力大小的關(guān)系。他把彈簧測力計的作用點固定，改變測力計與水平方向的角度?，當(dāng)?從90度變?yōu)?0度時，測力計示數(shù)F________（選填“變大”或“變小”）；（4）實驗結(jié)束后，小金明白了實驗室做杠桿平衡條件實驗時通常將杠桿調(diào)節(jié)至水平平衡的原因是________【答案】（1）右（2）同一位置（3）變大（4）方便在杠桿上直接讀出力臂【解析】【分析】（1）平衡螺母總是向杠桿輕的那端調(diào)節(jié)；

（2）因為杠桿在水平位置平衡，而鉤碼產(chǎn)生的拉力豎直向下，二者相互垂直，因此力臂正好等于作用點到支點之間杠桿的長度；為了理解力臂的概念，這時需要保持力的作用點不變，用彈簧測力計沿不同方向拉，觀察杠桿平衡時測力計的示數(shù)是否相同；

（3）首先分析動力臂的長度變化，再根據(jù)杠桿的平衡條件判斷測力計示數(shù)的改變；

（4）根據(jù)（2）中的分析解答即可?！窘獯稹浚?）根據(jù)圖甲可知，杠桿的右端上翹，即右端輕，因此小金將平衡螺母向右調(diào)節(jié)；

（2）小金接下來的操作是：用彈簧秤在杠桿的同一位置向不同的方向拉，使杠桿在水平位置平衡；

（3）當(dāng)?從90度變?yōu)?0度時，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，此時動力增大，即測力計示數(shù)F變大；

（4）實驗結(jié)束后，小金明白了實驗室做杠桿平衡條件實驗時通常將杠桿調(diào)節(jié)至水平平衡的原因是：方便在杠桿上直接讀出力臂。

6.為什么要引入力臂的概念，為了探究此課題，小白制作了一個“杠桿力臂演示儀”。杠桿后襯一張硬紙板，上面畫等距的同心圓，最小圓半徑為1厘米，外側(cè)的圓半徑依次增加1厘米，杠桿的支點在圓心上，左邊與支撐架之間連接一條橡皮筋，用彈簧測力計在杠桿的右邊拉，讓其在水平位置平衡。（1）如圖甲彈簧測力計豎直向下拉至杠桿保持水平時，測得F1=4牛，在如圖乙（圖甲的位置向外移一格）位置豎直向下拉至杠桿水平時，F(xiàn)2=3牛。比較F1和F2大小不相等，但力的作用效果卻相同，是因為彈簧測力計作用在杠桿上的________變化了。（2）如圖丙改變彈簧測力計拉力的方向，作用點與圖乙一樣，仍使杠桿保持水平平衡，彈簧秤的示數(shù)F3將________（選填“變大”或“變小”），是因為力的作用效果跟力的的方向有關(guān)，方向變了，產(chǎn)生同樣的效果，力的大小也將會改變。（3）如圖丙當(dāng)彈簧測力計測得F3=4牛時停下，比較圖甲，為什么甲、丙兩種情形中的拉力（F3=F1=4牛），我們有一個基本的信念，甲、丙兩種情形有相同的結(jié)果，必有相同的因素，觀察甲、丙，拉力的作用線與第________個圓周相切；猜想：“只要拉力的作用線與同一個圓周相切，拉力的大小都相等。（4）這個猜想是否正確，需要用新的事實進行驗證。如圖丁測得F4=4牛，實驗證實了這個猜想，這個相同的因素，我們用“________距離”來表達，給它一個名稱叫“力臂”?！敬鸢浮浚?）作用點（2）變大（3）34）從支點到力作用線的【解析】【分析】（1）力的作用效果與力的大小、方向和作用點有關(guān)；

（2）根據(jù)力的三要素分析解答；

（3）如果拉力的作用線與同一個圓相切，那么這些力的力臂都等于圓的半徑，那么肯定杠桿能夠保持平衡；

（4）根據(jù)力臂的定義分析解答。【解答】（1）F1和F2的方向相同，大小不同，但是作用效果相同，只能說明彈簧測力計在杠桿上的作用點變化了；

（2）F3的方向改變了，那么拉力的動力臂變小了，為了保持杠桿平衡，產(chǎn)生相同的效果，必須保證測力計的示數(shù)變大；

（3）如圖丙當(dāng)彈簧測力計測得F3=4牛時停下，比較圖甲，為什么甲、丙兩種情形中的拉力（F3=F1=4牛），我們有一個基本的信念，甲、丙兩種情形有相同的結(jié)果，必有相同的因素，觀察甲、丙，拉力的作用線與第3個圓周相切；猜想：“只要拉力的作用線與同一個圓周相切，拉力的大小都相等。

（4）這個猜想是否正確，需要用新的事實進行驗證。如圖丁測得F4=4牛，實驗證實了這個猜想，這個相同的因素，我們用“從支點到力作用線的距離”來表達，給它一個名稱叫“力臂”。7.在“探究杠桿平衡條件”實驗中，小科用一塊T形板對實驗裝置進行改進。如圖甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通過槽口ab可以繞著杠桿的0點自由旋轉(zhuǎn)并上下移動，彈簧測力計與一根質(zhì)量可以忽略的碳素細棒MN相連，碳素細棒MN剛好卡入T形板的卡口cd，如圖乙所示。（1）小想認為要完成這個實驗，還需要一把刻度尺，但小科認為只要在T形板上稍微進行改進，不添加器材也可完成實驗。小科對T形板進行的改進方法是________。（2）利用這個裝置進行實驗的優(yōu)點為：________。（3）小科在實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，在杠桿水平平衡時，測出每一組動力臂L1和動力F1的數(shù)據(jù)，并利用實驗數(shù)據(jù)繪制了F1與L1的關(guān)系圖像，如圖丙所示。請根據(jù)圖像推算，當(dāng)L1為5cm時，F(xiàn)1為________N?！敬鸢浮浚?）在T形板的槽口ab上標上刻度（2）可以改變拉力方向，且方便測量出相應(yīng)的力臂長度，使實驗結(jié)論更加可靠（3）6【解析】【分析】（1）（2）實驗中需要測量ab的長度，只要知道ab的長度即可完成實驗中的計算，且測量力臂更加方便；

（3）分析圖像可知，此圖像為反比例函數(shù)的圖像，根據(jù)反比例函數(shù)的定義式進行計算。

【解答】（1）實驗中需要測量ab的長度，只要在ab上標出刻度，即可知道動力臂的長度；

（2）在ab上標出刻度，無論怎樣改變力的方向，都能很快地讀出動力臂的長度；

（3）圖丙的圖像為反比例函數(shù)的圖像，表達式為F＝kL1代入圖中數(shù)據(jù)計算可得：k=30,當(dāng)L18.某同學(xué)制作了直接測量液體密度的“密度天平”．其制作過程和原理如下：如圖甲所示，選擇一個長杠桿，調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位罝平衡；在左側(cè)離支點10cm的位罝A用細線固定一個質(zhì)量為110g、容積為50mL的容器．右側(cè)用細線懸掛一質(zhì)量為50g的鉤碼（細線的質(zhì)量忽略不計）。【測量過程】將下對實驗空白處補充完整：（1）調(diào)節(jié)杠桿平衡時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，需將平衡螺母向________端調(diào)節(jié)（填“左”或“右”）；測量液體時往容器中加滿待測液體，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，在鉤碼懸掛位罝直接讀出液體密度。（2）當(dāng)容器中沒有液體時，鉤碼所在的位置即為“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距離支點O________cm。（3）若測量某種液體的密度時，鉤碼在距離支點右側(cè)31cm處，則此種液體的質(zhì)量為________g，液體的密度為________g/cm3。（4）若此“密度天平“的量程不夠大，可以采用________的方法增大量程（寫出一種即可）。（5）【拓展應(yīng)用】若杠桿足夠長，用此“密度天平”還可以測量固體的密度．先在容器中加滿水，再將待測固體輕輕浸沒在水中，溢出部分水后，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，測出鉤碼離支點O的距離為56cm；用量筒測出溢出水的體枳如圖乙所示，則固體的密度為________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）?！敬鸢浮浚?）右（2）22（3）45；0.9（4）增加杠桿的長度（5）5【解析】【分析】（1）平衡螺母總是向輕的那邊調(diào)節(jié)；

（2）當(dāng)容器中沒有液體時，作用在天平左邊的就是容器的重力，阻力臂是10cm，右側(cè)鉤碼的重力是動力，動力臂就是“零刻線”到支點O的距離，根據(jù)杠桿平衡條件G容L2=G砝碼L1計算即可；

（3）首先根據(jù)杠桿的平衡條件計算出容器和液體的總質(zhì)量，然后根據(jù)m=m總?m容計算出液體的重力，最后根據(jù)ρ=【解答】（1）杠桿的左端下沉，說明右盤輕，那么平衡螺母應(yīng)該向右調(diào)節(jié)；

（2）根據(jù)杠桿的平衡條件得到：

G容L2=G砝碼L1

0.11kg×10N/kg×10cm=0.05g×10N/kg×L1

L1=22cm；

（3）鉤碼在距離支點右側(cè)31cm處，根據(jù)杠桿平衡條件得到：

G總L2=G砝碼L1

m總×10cm=50g×31cm

m總=155g；

液體的質(zhì)量為：m=m總?m容=155g?110g=45g；

液體的密度為：ρ=mV=45g50cm9.物理實驗要遵循實事求是的原則。小明同學(xué)在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成了如圖所示的實驗并記錄了數(shù)據(jù)。實驗次數(shù)物重G/N使用定滑輪時測力計的示數(shù)F1/N使用動滑輪時測力計的示數(shù)F2/N11.000.600.6521.501.100.9032.001.601.15通過分析數(shù)據(jù)，她覺得與書中的結(jié)論有較大偏差。你一定也做過這樣的實驗，回想你的實驗經(jīng)歷，回答下列問題：（1）在使用定滑輪時，測力計的示數(shù)總是小于物體的重力，這與使用定滑輪不省力相矛盾，請仔細觀察實驗裝置圖，分析造成這一現(xiàn)象的原因是________；（2）在使用動滑輪提升物體時，測力計的示數(shù)也不等于物重的一半。小明猜想是由于動滑輪本身也有重力且繩子與滑輪之間有摩擦的緣故，你同意小明的猜想嗎？________。如果不考慮繩子與滑輪之間的摩擦，利用小明測得的數(shù)據(jù)可求出動滑輪的重力為________

N?！敬鸢浮浚?）彈簧測力計本身有重力（2）同意；0.3【解析】【分析】（1）一般情況下，我們是忽略彈簧測力計的重力的，但當(dāng)物體重力比較小時，它的影響就比較明顯；

（2）克服滑輪與繩子之間的摩擦、繩子自身的重力，都會影響彈簧測力計的示數(shù)；一個動滑輪上承擔(dān)重物的繩子有2段，可根據(jù)2F=G+G【解答】（1）觀察實驗裝置圖可知，定滑輪左邊繩子的拉力等于鉤碼的重力，右邊繩子的拉力等于彈簧測力計和人的拉力之和；而兩個繩子上的拉力相等，所以測力計的示數(shù)會小于物體的重力，即造成這一現(xiàn)象的原因是：彈簧測力計本身有重力；

（2）動滑輪的重力赫爾繩子與滑輪之間的摩擦都會影響測力計的示數(shù)，所以我同意小明的猜想；

根據(jù)實驗（1）得到，

那么動滑輪的重力：G動=2F?G=2×65N?1N=0.3N。10.在“探究杠桿平衡條件的實驗”中：（1）如圖甲所示，實驗前，杠桿左端下沉，則應(yīng)將左端的平衡螺母向________調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”），直到杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量________。（2）如圖乙所示，杠桿上的刻度均勻，在A點掛4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點掛________個相同的鉤碼；當(dāng)杠桿平衡后，將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時朝遠離支點O方向移動一小格，則杠桿________（選填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。（3）如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼，改用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，使杠桿仍在水平位置平衡，當(dāng)測力計從a位置轉(zhuǎn)動b位置時，其示數(shù)大小將________。（4）如圖丁所示，已知每個鉤碼重0.5N，杠桿上每小格長度為2cm，當(dāng)彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，使杠桿在水平位置平衡時，拉力F的力臂大小為________cm，彈簧測力計示數(shù)的大小為________N?！敬鸢浮浚?）右；力臂的大?。?）6；不能（3）變大（4）4；3【解析】【分析】（1）平衡螺母總是向輕的那端調(diào)節(jié)；如果杠桿在水平方向平衡，那么力臂正好等于從支點到力的作用點之間杠桿的長度，讀出力臂很方便；

（2）根據(jù)杠桿的平衡條件計算即可；比較鉤碼移動位置后支點兩側(cè)力和力臂的乘積是否相等即可；

（