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1、精品资源备战中考2020年中考科学压轴专题汇编 专题11 设备原理探究 【考点1】密度计原理【例1-1】小明在学完浮力后认识了密度计，将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为待测液体的密度。 （1）如图甲、乙所示，让同一支密度计分别静止在水和酒精中，密度计两次受到的浮力关系是F水_F酒精(选填“”“=”或“铁 铁块无法进入水银中 【解析】【分析】（1）首先根据密度公式计算出物体的体积，即浸没时物体排开液体的体积，然后根据F浮=G-F计算出金属块浸没时受到的浮力，然后根据液=F浮gV排计算液体的密度； （2）将F=7.1N带入公式计算即可； （3）根据液体密度的表达式分析液体密度和测
2、力计F的变化规律； （4）利用此方法的前提条件是：铁块必须浸没在液体中，即所测液体的密度必须小于铁块。 【解答】（1）铁块的体积为：V=Gg铁； 铁块浸没时受到的浮力：F浮=G-F； 那么液体的密度为：液=F浮gV排=G-FgGg铁=G-FG铁； （2）当F=7.1N时，液体的密度为：液=G-FG铁=7.9N-7.1N7.9N7.9103kg/m3=0.8103kg/m3； （3）根据公式液=G-FG铁=-铁GF+铁可知，液体的密度和测力计的的拉力为一次函数关系，且随着测力计示数的增大，液体密度减小，故选C； （4）利用该密度计不能测水银的密度，因此： 水银铁 ， 铁块无法浸没在水银中。【考点
3、2】浮力秤原理【例2-1】曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如下图所示。已知玻璃杯的质量为200g，底面积为40cm2 ， 高度为20cm（水的密度水1103kg/m3 ）求： （1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），杯子受到的浮力。 （2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）。 （3）此浮力秤一次能测量的最大质量是多少？ 【答案】 （1）杯子漂浮在水面上时，它受到的浮力F浮=G=mg=0.2kg10n/kg=2N；（2）此时杯子排开水的体积为：V排=F浮水g=2N103kg/m310N/k
4、g=210-4m3=200cm3；此时杯子浸入水中的深度为：h=V排S=200cm340cm2=5cm（3）当浮力秤达到最大称量时，它受到的浮力为：F浮=水gV排=103kg/m310N/kg4010-4m20.2m=8N；那么称量的最大重力为：G最大=F浮-G=8N-2N=6N；那么最大称量的质量为：m最大=G最大g=6N10N/kg=0.6kg。 【解析】【分析】（1）当杯子漂浮时，根据F浮=G=mg计算浮力； （2）首先根据V排=F浮水g计算出杯子进入水中的体积，然后根据h=V排S计算杯子浸入水中的深度； （3）当水面高度达到20cm时，浮力秤的称量达到最大，根据F浮=G+G最大计算即可
5、。【变式2-1】某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台“浮力秤”，可方便地称量物体的质量，其构造如图所示。已知小筒底面积为0.01m2 ， 小筒和秤盘总重为0.6N。 （1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是多少? （2）该浮力秤零刻度标在小筒上何位置处? （3）如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1m，则该物体的质量为多少?(g取10N/kg) 【答案】 （1）当秤盘上不放物体时，小筒漂浮小筒受到的浮力：F浮=G0=0.6N（2）当秤盘上不放物体时V排= F浮水g=0.6N1.0103kg/m310N/kg =610-5m3；h= V排S=610-5m30.01
6、m2 =610-3m=6mm浮力秤零刻度标在小筒上距离筒底6mm的位置（3）此时小筒受到的浮力：F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.01m20.1m=10N因为漂浮，所以物体、小筒和秤盘总重：G总=F浮=10N则物体的重：G=G总-G0=10N-0.6N=9.4N物体的质量：m= Gg = 94N10N/kg =0.94kg 【解析】【分析】（1）当小筒在液面漂浮时，浮力等于重力，即： F浮=G0 ； （2）首先根据公式 V排=F浮水g计算出浮力秤排开水的体积，然后根据公式h=V排S计算出这时水面的深度，这个位置就是浮力秤上0刻线的位置； （3）首先根据 F浮=水gV排 计算
7、出小筒受到的浮力，即小筒和秤盘的总重力，也就是G总=F浮 ；然后根据 G=G总-G0 计算出上面物体的重力，最后根据公式m=Gg计算物体的质量【变式2-2】某科技小组的同学利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖处系一块质量适当的小石块，然后将其倒置在水里，如图所示，已知该饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50cm2 ， 总重为0.6N。当瓶中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度，再利用适当的方法完成刻度。使用时，只要把被测物体放入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。 （1）装置中小石块的作用是_。 （2）饮料瓶中放上200g物体后，200g
8、刻度线与零刻度线的距离是_cm。 （3）利用浮力的知识证明这种浮力秤的刻度是均匀的。(已知放入物体的质量为m，圆柱部分的横截面积为S，对应刻度线与零刻度线的距离为h，水的密度为) 【答案】 （1）降低重心，使塑料瓶竖立（2）4（3）浮力秤始终漂浮在水面，因此排开水的体积增加量V排=F浮水g=G水g；此刻度线距离0刻度线的距离：h=V排S=G水gS=mgS水g=mS水；即：S水=mh；因为此刻度线距离0刻度线的距离h与质量m成正比，所以浮力秤的刻度是均匀的。 【解析】【分析】（1）如果没有小石块，那么饮料瓶会躺倒在水面上；加上小石块，整体的重心下降，饮料瓶就可以竖立在水中；（2）浮力秤始终漂浮在
9、水面，因此排开水的体积增加量V排=F浮水g=G水g ， 再根据h=V排S计算200g刻度线与零刻度线的距离；（3）首先通过阿基米德原理和体积公式推导出刻度的变化量h与物体质量的数学关系式，然后再分析它们之间的定量关系即可。【解答】（1）装置中小石块的作用是：降低重心，使塑料瓶竖立；（2）饮料瓶中放上200g物体后，排开水的体积增大量：V排=F浮水g=G水g=0.2kg10N/kg103kg/m310N/kg=210-4m3=200cm3；那么 200g刻度线与零刻度线的距离是 ：h=V排S=200cm350cm2=4cm；（3）浮力秤始终漂浮在水面，因此排开水的体积增加量V排=F浮水g=G水g
10、；此刻度线距离0刻度线的距离：h=V排S=G水gS=mgS水g=mS水；即：S水=mh；因为此刻度线距离0刻度线的距离h与质量m成正比，所以浮力秤的刻度是均匀的【考点3】杠杆原理【例3-1】小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻线间的距离相等 （1）杠杆在如图甲所示的位置静止时_（选填“是”或“不是”）处于杠杆平衡状态的 （2）为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_（选填“左”或“右”）端调节 （3）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在 A 点挂两个钩码，每个钩码重0.5N，在B点 竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为_N（4）小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是_（填减少误差或实验结论具有普遍性） （5）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示，弹簧测力计拉力的大小_。（填变大、变小或不变） 【答案】 （1）是（2）右（3）1
