Question

10．为了研究圆柱体在浸入液体过程中测力计示数F的变化情况，某实验小组选用一个高H为0.10米的圆柱体和分别盛有甲、乙和丙三种不同的液体（已知ρ_甲＞ρ_乙＞ρ_丙）的三个相同容器等器材进行实验．如图所示，他们先将圆柱体挂在测力计下，置于液体甲的液面上方，从其下表面到液面的距离h为0.02米时开始缓慢下降，读出不同距离h所对应的测力计示数F，并将h和F记录在表一中，然后先后换用液体乙、液体丙重复实验，并将数据记录在表二、表三中．
表一：液体甲

实验序号	h（米）	F（牛）
1	0.02	22.0
2	0	22.0
3	0.02	21.0
4	0.04	20.0
5	0.06	19.0
6	0.08	18.0
7	0.10	17.0
8	0.12
9	0.14	17.0

表二：液体乙

实验序号	h（米）	F（牛）
10	0.02	22.0
11	0	22.0
12	0.02	21.2
13	0.04	20.4
14	0.06	19.6
15	0.08	18.8
16	0.10	18.0
17	0.12
18	0.14	18.0

表三：液体丙

实验序号	h（米）	F（牛）
19	0.02	22.0
20	0	22.0
21	0.02	21.4
22	0.04	20.8
23	0.06	20.2
24	0.08	19.6
25	0.10	19.0
26	0.12
27	0.14	19.0

（1）实验序号8、17、26所空缺的数据分别是17.0、18.0、19.0．
（2）根据每次实验的记录，分析F和h的关系，可初步得出结论．
（a）分析比较实验序号3、4、5、6与7的数据中测力计的示数F和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：圆柱体在浸入液体甲的过程中，在浸没之前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小．
（b）分析比较实验序号3、12、21的数据中F和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体在浸入不同种液体的过程中，在圆柱体下表面到液面的距离h相同时，液体的密度越大，测力计示数F越小．
（3）另一小组同学在看到三组数据并进行分析后，对本次实验中所选用的器材规格作出以下几种判断：
A．圆柱体高H等于0.10米
B．圆柱体高H小于0.10米
C．圆柱体高H大于0.10米
D．圆柱体浸入液体前，液面到容器底部距离小于0.14米
E．测力计与圆柱体之间绳长至少为0.04米
以上四个判断中可能正确但无法确定的是D，一定正确的是A、E（选填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”）

Answer 1

分析 （1）我们可以通过分析所给数据找到，第8、17、26次实验都是物体浸没液体之后弹簧测力计的示数．
（2）（a）根据表格中的数据，实验序号3、4、5、6与7，圆柱体没有全部浸入以前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小．
（b）同一圆柱体在浸入不同种液体的过程中，在圆柱体下表面到液面的距离h相同时，液体的密度越大，测力计示数F越小，根据控制变量法可知应是圆柱体下表面到液面的距离h相同的不同种液体时测力计示数F的变化得出的，据此得出符合的数据．
（3）根据测力计示数F的变化得出圆柱体在液体中的浸入状态，即可判断圆柱体的高度和液体的深度；注意实验时测力计是不能进入液体．

解答 解：
（1）第8、17、26次实验都是物体浸没液体之后弹簧测力计的示数，由于物体浸没液体之后弹簧测力计的示数不变，故测力计的示数分别为：17.0N、18.0N、19.0N．
 （2）（a）根据表格中的数据，实验序号3、4、5、6与7，圆柱体浸入液体中的深度小于圆柱体的高，即圆柱体在浸没之前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小．
（b）得出的初步结论是：同一圆柱体在浸入不同种液体的过程中，在圆柱体下表面到液面的距离h相同时，液体的密度越大，测力计示数F越小．根据控制变量法可知应是圆柱体下表面到液面的距离h相同的不同种液体时测力计示数F的变化得出的，符合这个条件的数据是3、12、21（或4、13、22或5、14、23或6、15、24）．
（3）①由于三组数据都是圆柱体下表面到液面的距离h≥0.10cm测力计示数F相等，且由于h均匀增大，测力计示数F均匀减小，故圆柱体的高度一定等于0.10m，故A一定正确，B、C一定不正确；
②由数据可知：浸没后液体深度的深度达到0.14m，则液体的深度应大于0.14m，由于圆柱体浸入时液面高度会升高，所以，在圆柱体浸入液体前，液体深度（即液面到容器底部距离）可能小于0.14m，故D可能正确但无法确定；
③由于当圆柱体下表面到液面的距离h为0.14m时，测力计不能进入液体，而圆柱体的高度等于0.10m，故与圆柱体之间绳长至少为0.14m-0.10m=0.04m，故E一定正确．  
故答案为：（1）17.0；18.0；19.0；
（2）（a）在浸没之前，测力计示数F随圆柱体下表面到液面的距离h的增大而减小；
（b）3、12、21；
（3）D；A、E．

点评 此题主要考查的是学生对实验数据的处理能力和根据实验数据总结归纳出实验结论的能力，以及对实验设计的能力，以及控制变量法在实验中的熟练运用能力．是中考的常见题型，对学生的能力要求较高．