Question

20．小宇和同學(xué)們使用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”，試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關(guān)系圖象（如圖乙），根據(jù)圖象回答下列問(wèn)題：
①物體A浸沒(méi)在水中之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨A的下表面浸入水中深度的增加而減小，說(shuō)明浮力與排開(kāi)液體體積（選填“物體體積”或“排開(kāi)液體體積”）有關(guān)．物體A浸沒(méi)在水中后，所受的浮力為1N，且保持不變，說(shuō)明浸沒(méi)在水中的物體所受的浮力與它浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān)．
②物體A的密度為1.2×10³kg/m³．
③物體A下表面所受液體壓強(qiáng)P與其浸入水中深度h的關(guān)系圖象應(yīng)該是丙圖中的D．

Answer 1

分析 ①物體A浸沒(méi)在水中之前，浸入水中深度越大排開(kāi)水的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大；由圖乙可知h=0cm和h=5cm時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，利用稱(chēng)重法求出物體A浸沒(méi)在水中后所受的浮力；浸沒(méi)在水中的物體深度增加，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，受到的浮力不變；
②根據(jù)阿基米德原理表示出物體A浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)水的體積即為物體A的體積，根據(jù)重力公式和密度公式求出物體A的密度；
③由p=ρgh分析物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與其浸入水中深度h的關(guān)系得出答案；

解答 解：①物體A浸沒(méi)在水中之前，浸入水中深度越大排開(kāi)水的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大說(shuō)明浮力與排開(kāi)液體體積有關(guān)；
由圖乙可知，h=0時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體A的重力G_A=1.2N，h=5cm時(shí)物體完全浸沒(méi)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′=0.2N，則物體A浸沒(méi)在水中后所受的浮力F_浮=G_A-F′=1.2N-0.2N=1N；
物體A浸沒(méi)在水中后，受到的浮力不變，說(shuō)明浸沒(méi)在水中的物體所受的浮力與它浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān)；
②因物體A完全浸沒(méi)在水中，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，物體A的體積：
V_A=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
則物體A的密度：
ρ_A=$\frac{{m}_{A}}{{V}_{A}}$=$\frac{{\frac{{G}_{A}}{g}}_{\;}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{G}_{A}}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{1.2N}{1N}$×1.0×10³kg/m³=1.2×10³kg/m³；
③由p=ρgh可知，物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p隨其浸入水中深度h的增大而增大，且p與h成正比，選項(xiàng)中D符合；
故答案為：（1）排開(kāi)液體的體積；1；（2）1.2×10³；（3）D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和密度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，綜合了密度、壓強(qiáng)、浮力的有關(guān)知識(shí)，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．