Question

13．小鵬將蘋果放入燒杯并組件逐漸向燒杯中加水，看到如圖所示的情景：

（1）比較A、B、C圖可知：圖A中蘋果受到的浮力最小，從圖B或C可以判斷蘋果的密度小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）水的密度；
（2）分析B、C兩圖可知：浮力大小與燒杯中水的多少無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
（3）如圖A中，隨著加入燒杯水量的增加，燒杯底部受到水的壓力變大，燒杯底部受到蘋果的壓力變�。ㄟx填“變大”或“變小”）
（4）小鵬又拿來一個裝了水（水足夠多）的大量筒，水的體積為V₁，借助這個量筒測出了蘋果的密度：
①在C圖中，他輕輕取出蘋果，將量筒中的水倒入燒杯中，當(dāng)燒杯中的水被填滿時，量筒中剩余水的體積為V₂，則蘋果的質(zhì)量表達(dá)式：m=ρ_水（V₁-V₂）；（用物理符號表示）
②小鵬用針把蘋果完全壓入盛滿水的燒杯中，水從燒杯中溢出后，再取出蘋果，并繼續(xù)將量筒的水倒入燒杯中，當(dāng)燒杯中的水再次被填滿時，量筒中剩余水的體積為V₃；
③蘋果密度的表達(dá)式：ρ=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{1}-{V}_{2}）}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．（用物理符號表示）
（5）如果把C圖中的水換成鹽水，蘋果受到的浮力不變（選填“變大”或“變小”）

Answer 1

分析 （1）分析圖示情景，應(yīng)用浮力公式判斷蘋果受到的浮力大小關(guān)系；根據(jù)以下知識判斷蘋果密度與水的密度關(guān)系，當(dāng)物體的密度小于液體的密度時，物體漂浮在液面上；當(dāng)物體的密度等于液體的密度時，物體懸浮在液體中；當(dāng)物體的密度大于液體的密度時，物體下沉到液體底部．
（2）分析圖示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)圖示實(shí)驗(yàn)情景判斷浮力與水的多少的關(guān)系．
（3）隨著水量的增加，水對容器的壓力增加，蘋果受到的浮力增加，蘋果對容器底的壓力減小；
（4）應(yīng)用平衡條件與浮力公式求出蘋果受到的重力，然后求出蘋果質(zhì)量；根據(jù)題意應(yīng)用排水法求出蘋果的體積，由密度公式求出蘋果的密度．
（5）根據(jù)蘋果受到的浮力，應(yīng)用浮力公式分析答題．

解答 解：（1）由圖A、B、C所示實(shí)驗(yàn)可知，蘋果排開的液體密度，即水的密度相同，在圖A中排開水的體積最小，由F_浮=ρgV_排可知，在A圖中受到的浮力最�。�
當(dāng)物體密度小于液體密度時，物體漂浮在液面上，由圖B或C可知，蘋果漂浮在水面上，則蘋果的密度小于水的密度．
（2）由圖B、C所示實(shí)驗(yàn)可知，蘋果漂浮在水面上，蘋果處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可知，蘋果受到的浮力等于蘋果的重力，兩種情況下，蘋果的重力不變，則蘋果受到的浮力不變，而B、C中水的體積不同，由此可知，浮力大小與燒杯中水的多少無關(guān)．
（3）隨著水量的增加，水對容器的壓力增加，蘋果受到的浮力增加，蘋果對容器底的壓力減��；
（4）①由題意知，蘋果排開水的體積V=V₁-V₂，蘋果放在水中，蘋果漂浮在水面上，
由阿基米德原理可知，蘋果的重力G=F_浮=G_排=ρ_水gV_排=ρ_水g（V₁-V₂），
因?yàn)镚=mg，所以蘋果的質(zhì)量：m=ρ_水（V₁-V₂），
②蘋果完全浸沒在水中時排開水的體積等于蘋果的體積，由題意可知，蘋果完全浸沒在水中時，蘋果排開水的體積為：V_排′=V₂-V₃，即蘋果體積V=V₂-V₃；
③蘋果的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{1}-{V}_{2}）}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．
（4）蘋果漂浮的液面上，蘋果受到的浮力等于蘋果的重力，蘋果的重力不變，蘋果受到的浮力不變，由于鹽水的密度大于水的密度，由F_浮=ρgV_排可知，蘋果排開鹽水的體積小于排開水的體積，則蘋果在鹽水中露出液面的體積大于在水中露出液面的體積．
故答案為：（1）A；B或C；小于；（2）無關(guān)；（3）變大；變�。唬�4）①ρ_水（V₁-V₂）；③$\frac{{ρ}_{水}（{V}_{1}-{V}_{2}）}{{V}_{2}-{V}_{3}}$；（5）不變．

點(diǎn)評 本題考查了判斷浮力大小、比較蘋果與水的密度關(guān)系、求蘋果密度等問題，分析清楚圖示情景、應(yīng)用平衡條件與浮力公式、密度公式即可正確解題．