Question

【題目】小德在探究“影響浮力大小的因素”時(shí)，做了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)：

(1)對(duì)比A、B、C、D四個(gè)步驟，可得出浮力的大小隨排開水體積的增大而_____（選填“增大”、“減小”或“不變”），當(dāng)物體完全浸沒(méi)在水中后，浮力的大小與浸沒(méi)后的深度______（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）；

(2)在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與______的關(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒(méi)在鹽水中所受的浮力為________N；

(3)根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為__________kg/m3；

(4)若容器的底面積為200cm2，A的高度為4cm，則從步驟B到步驟C，A向下移動(dòng)的距離為____cm；

(5)同班的小霞設(shè)計(jì)了如圖（b）所示的裝置來(lái)測(cè)量一金屬塊的密度，其中輕質(zhì)杠桿OAB支點(diǎn)為O，，她做了如下操作：

步驟一：用細(xì)繩將金屬塊懸掛于A點(diǎn)，使杠桿OAB在水平位置靜止，讀出彈簧測(cè)力計(jì)此時(shí)的讀數(shù)為1.5N；

步驟二：然后向容器中加水，使金屬塊浸沒(méi)在水中（金屬塊不與燒杯接觸）；

步驟三：使杠桿OAB在水平位置靜止，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與步驟一相比變化了0.5N；

根據(jù)小霞記錄的結(jié)果，可以得到金屬塊的重力為________N，待測(cè)金屬塊的密度為_______g/cm3。

Answer 1

【答案】增大 無(wú)關(guān) 液體密度 2.4 1.5 4.5 3

【解析】

(1)[1]對(duì)比A、B、C三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟可知，浮力的大小隨排開水體積的增大而增大。

[2]對(duì)比A、C、D三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟可知，當(dāng)物體完全浸沒(méi)在水中后，浮力的大小與浸沒(méi)后的深度無(wú)關(guān)。

(2)[3] C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，但液體的密度不同，所以它研究的是浮力大小與液體密度的關(guān)系。

[4]根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒(méi)在鹽水中所受的浮力

(3)[5]由A、C兩步可知，物體在水中完全浸時(shí)受到的浮力為

物體的體積和被它排開水的體積相等

物體在E圖鹽水中也是完全浸沒(méi)狀態(tài)，排開鹽水的體積和物體體積相等，由阿基米德原理可得鹽水的密度

(4)[6]物體A的底面積

B容器中物體A排開水的體積

由上式可得，在液體B中物體A有一半體積露出水面，即露出水面的高度為2cm，現(xiàn)假設(shè)物體A從B到C下移的距離為h，那么所對(duì)應(yīng)液面上升的高度為，此時(shí)物體A恰好被浸沒(méi)，則

代入數(shù)據(jù)可得

由上式可得

即：從步驟B到步驟C，A向下移動(dòng)的距離為。

(5)[7]由圖可知，物體對(duì)杠桿A點(diǎn)的拉力等于自身的重力，根據(jù)杠桿的平衡原理有

由上式變形可得

[8]金屬塊浸入水中后，會(huì)受到豎直向上的浮力，所以金屬塊對(duì)杠桿A點(diǎn)的拉力會(huì)減小，相應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿B點(diǎn)的拉力也會(huì)減小，故由題意可得，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿B點(diǎn)的拉力大小為1N，根據(jù)杠桿的平衡原理可求此時(shí)物體對(duì)杠桿A點(diǎn)的拉力

物體對(duì)杠桿向下的拉力與杠桿對(duì)物體向上的拉力大小相等，故物體受到的浮力

物體在水中是完全浸沒(méi)狀態(tài)，其體積和排開的水的體積大小相等

物體的質(zhì)量

故物體的密度