Question

19．小明為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，如右圖所示，將一掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的金屬圓柱體緩慢浸入水中（水足夠深），在圓柱體接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表（g=10牛/千克）

次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	l0	12
F（N）	6.75	6.25	5.75	5.25	4.75	4.25	4.25

（1）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：沒(méi)有完全浸沒(méi)的金屬圓柱體受到的浮力與h（深度或圓柱體浸入液體中的體積等）成正比；
（2）分析表中第6列到第7列數(shù)據(jù)，說(shuō)明完全浸沒(méi)的金屬圓柱體受到的浮力與它所處的深度無(wú)關(guān)；（選填“有”或“無(wú)”）
（3）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出圓柱體的橫截面積是25 平方厘米；
（4）下圖中能正確反映彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的圖象是B．

Answer 1

分析 （1）物體浸入水中時(shí)，物體重力與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)之差是物體受到的浮力．分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看物體受到的浮力與物體浸入深度的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（2）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看物體浸沒(méi)在水中時(shí)，物體受到的浮力與深度的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（3）根據(jù)完全浸沒(méi)時(shí)的浮力計(jì)算出物體的體積，從而計(jì)算出其橫截面積；
（4）隨h而減小，后來(lái)則F不再變化．

解答 解：（1）物體浸入水中時(shí)，物體受到的浮力F_浮=G-F，由表中第1列到第5列數(shù)據(jù)可知，物體浸入水中的深度h越大，彈簧測(cè)力示數(shù)F越小，物體受到的浮力越大，且成正比例關(guān)系，可得沒(méi)有完全浸沒(méi)的金屬圓柱體受到的浮力與深度或圓柱體浸入液體中的體積成正比．
（2）由表中第6列和第7列數(shù)據(jù)可知，物體浸沒(méi)在水中后，隨物體浸入深度的變化，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，物體受到的浮力不變，由此可見(jiàn)：物體浸沒(méi)后，物體受到的浮力與深度無(wú)關(guān)．
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，物塊完全浸沒(méi)時(shí)的浮力F_浮=G-F=6.75N-4.25N=2.5N；
由F浮=ρ液gV排知，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m3=250cm³；
由數(shù)據(jù)知，當(dāng)物體在水中深度為10cm時(shí)，物體剛好完全浸沒(méi)，所以物體的橫截面積S=$\frac{250c{m}^{3}}{10cm}$=25cm²；
（4）在第1-5次數(shù)據(jù)中，F(xiàn)隨h的增大而減小，而到第6、7次時(shí)，h增大，但F不再變化，因此，圖象中只有B符合題意．
故答案為：（1）h（深度或圓柱體浸入液體中的體積等）；（2）無(wú)；（3）25；（4）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查浮力的探究實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考查了阿基米德原理的應(yīng)用，會(huì)應(yīng)用控制變量法、認(rèn)真分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可得出正確結(jié)論．（3）是該題的難點(diǎn)，關(guān)鍵能夠通過(guò)數(shù)據(jù)確定物體的體積和高度．