Question

3．小明利用如圖所示裝置，探究浮力大小與排開液體體積的關(guān)系．
（1）他發(fā)現(xiàn)隨著圓柱體進(jìn)入水中體積的增加，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，由此可得出結(jié)論：當(dāng)液體密度一定時(shí)，物體排開液體的體積越大，所受浮力越大．
（2）他根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了從圓柱體剛接觸水面一直到剛浸沒水中的過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁隨圓柱體所受浮力F_浮變化的圖象，如圖乙所示．請(qǐng)你根據(jù)圖象分析：Danger彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁=2.3N時(shí)，F(xiàn)_浮=6.7N；圓柱體的體積是700cm³．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，若將圓柱體繼續(xù)下移（不接觸容器底），則在整個(gè)過程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁隨圓柱體所受浮力F_浮變化的圖象應(yīng)為A．

（4）圓柱體浸沒后，若撤掉彈簧測(cè)力計(jì)，則圓柱體將下沉（選填“上浮”、“下沉”或“懸浮”）．

Answer 1

分析 （1）物體受的浮力等于物體重力減去彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
（2）根據(jù)圖象讀出物體的重力，知道彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，求出浮力；根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出排開水的體積，即為圓柱體的體積；
（3）物體完全浸沒后，排開水的體積不變，浮力不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變；
（4）根據(jù)物體的浮沉條件判斷圓柱體的狀態(tài)．

解答 解：（1）當(dāng)液體密度一定時(shí)，隨著圓柱體進(jìn)入水中體積的增加，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，而物體受的浮力等于物體重力減去彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，所以物體受的浮力越來(lái)越大；
（2）根據(jù)圖象可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最大時(shí)，即為物體的重力G=9N，
彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁=2.3N時(shí)，F(xiàn)_浮=G-F₁=9N-2.3N=6.7N；
圓柱體浸沒在水中時(shí)，受到的浮力最大，由圖乙可知此時(shí)圓柱體受到的浮力F_浮′=7N，
由F_浮=ρ_水gV_排可得，圓柱體的體積：
V=V_排′=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{7N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=7×10^-4m³=700cm³；
（3）物體完全浸沒后，若將圓柱體繼續(xù)下移（不接觸容器底），排開水的體積不變，浮力不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，故選A；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，物體重力為9N，完全浸沒時(shí)受的最大浮力為7N，重力大于浮力，所以圓柱體浸沒后，若撤掉彈簧測(cè)力計(jì)，則圓柱體將下沉．
故答案為：（1）所受浮力越大；（2）6.7；700；（3）A；（4）下沉．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)浮力大小與排開液體體積的關(guān)系、浮力計(jì)算公式的理解和掌握，讀懂表中數(shù)據(jù)是解決此題的關(guān)鍵．