Question

12．小明用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數(shù)如圖所示．
（1）分析圖甲、乙、丙，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
（2）為了探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系，可選用丙、丁圖的裝置來進行操作．
（3）圓柱體浸沒在水中時受到的浮力是4N，圓柱體的體積是4×10^-4 m³，圓柱體的密度為1.25×10³ kg/m³．（g取l0N/kg）
（4）用圖示實驗數(shù)據(jù)測出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析圖示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出實驗結論．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關系，應控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，分析圖示實驗，然后答題．
（3）物體的重力與測力計拉力之差是物體受到的浮力，根據(jù)浮力公式求出物體的體積，根據(jù)圓柱體的重力可求得其質量，然后利用密度公式可求得其密度．
（4）根據(jù)浮力公式F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排求出鹽水的密度．

解答 解：（1）由圖甲、乙、丙所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關系，應控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，由圖示實驗可知，圖丙、丁所示實驗中物體排開液體的密度、物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，可以選用圖丙、丁所示實驗探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系．
（3）由圖甲、丙所示實驗可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
浮力：F_浮=ρ_水gV_排，圓柱體的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
由圖甲可知，圓柱體的重力G=5N，則其質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg，
則圓柱體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.5kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.25×10³kg/m³；
（4）由圖甲、戊所示實驗可知，圓柱體浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）丙、��；（3）4；4×10^-4；1.25×10³；（4）1.1×10³．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗、求物體的體積與密度問題，要掌握稱重法測浮力的方法、應用浮力公式即可解題，應用控制變量法是正確解題的關鍵．