Question

16．按照圖示正確進行操作，可以探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”，每次測力計示數(shù)如圖所示，圓柱形溢水杯底面積為40cm²，觀察實驗過程可知：
（1）乙圖中溢水杯底受到的壓力等于甲圖中溢水杯底受到的壓力（填大于、小于或等于）．如果乙圖中圓柱體不慎碰到溢水杯底部，圓柱體受到的浮力不變．
（2）圓柱體的體積是200cm³圓柱體的密度為2×10³kg/m³．
（3）乙圖中將圓柱體從溢水杯中提出后，杯底受到的壓強減小500Pa．

Answer 1

分析 （1）放入圓柱體后，溢水杯中的水仍然是滿的，根據(jù)公式p=ρgh可知容器底所受壓強的變化．再利用F=pS分析溢水杯底受到的壓力情況；
當(dāng)乙圖中圓柱體不慎碰到溢水杯底部，溢水杯底給圓柱體一個向上的支持力，由此分析圓柱體受到的浮力變化；
（2）由甲圖、乙圖或丙圖、丁圖可求得圓柱體受到的浮力，再利用F_浮=ρgV_排可求得圓柱體排開水的體積，因為圓柱體全部浸沒，所以V=V_排，已知圓柱體的重力，可求得其質(zhì)量，再利用密度公式可求得圓柱體的密度；
（3）已知圓柱形溢水杯底面積和圓柱體排開水的體積，可求得排開水的高度h，再利用p=ρgh可求得杯底受到的壓強減小了多少．

解答 解：（1）乙圖中放入圓柱體后，水的深度不變，由p=ρgh可知容器底所受壓強不變，底面積不變，由p=$\frac{F}{S}$可得，溢水杯底受到的壓力不變，即乙圖中溢水杯底受到的壓力等于甲圖中溢水杯底受到的壓力．
如果乙圖中圓柱體不慎碰到溢水杯底部，雖然碰到底部，但仍受浮力，因此浮力不變，只能說彈簧測力計示數(shù)變小，
（2）由丙圖、丁圖可得F_浮=3N-1N=2N，
由F_浮=ρgV_排可得，圓柱體排開水的體積V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
圓柱體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
因為圓柱體全部浸沒，所以V=V_排=2×10^-4m³=200cm³，
圓柱體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2×10³kg/m³．
（3）排開水的高度h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$=$\frac{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}{4×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=0.05m，
杯底受到的壓強減小△p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.05m=500Pa．
故答案為：（1）等于；不變；（2）200；2×10³；（3）500．

點評 本題是探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系的實驗，會用稱量法算浮力，關(guān)鍵是從圖上獲取有用信息．