小明同學(xué)將彈簧測力計下懸掛一均勻?qū)嵭慕饘賵A柱體,再將圓柱體浸在液體中,分別研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度、物體在液體中深度的關(guān)系.實驗時,他把圓柱體浸沒在不同液體中,分別記下了彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表1.然后把圓柱體浸在同種液體中,通過改變液面到圓柱體底部的距離,記下彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表2.
表1:
液體ρ(103體千克/米3)1.21.82.02.22.42.5
彈簧測力計示數(shù)F(牛)7.54.52.51.51.0
表2:
液面到金屬塊底部距離h(米)00.20.30.40.50.60.7
彈簧測力計示數(shù)F(牛)11.19.98.77.57.5
根據(jù)實驗數(shù)據(jù),回答下列問題.
(1)根據(jù)表1、表2中的實驗數(shù)據(jù),請通過計算,分析完成表1和表2中的空格填寫.
(2)在圖1中,能正確反映表1中彈簧測力計示數(shù)與液體密度之間關(guān)系是圖1中的________.
(3)這只掛有金屬圓柱體的彈簧測力計可改裝為一只密度計.請在圖2中標出該密度計的零刻度位置.其分度值為________.
(4)該金屬體的底面積為多少平方米?(要求寫出完整的解答過程)
(5)在研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度關(guān)系時,不液體密度為3.0×103×kg/m3時,測得彈簧測力計的示數(shù)為0,請說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因:________.
(6)表2中液體的密度為:________.
(7)通過分析表2,是否能得出:反映彈簧測力計示數(shù)與金屬塊浸在液體中體積之間的規(guī)律?若能,可能用什么表達式來表達?若不能,請說明理由.

解:(1)設(shè)圓柱體的體積為V,受到的重力為G.
圓柱體在第一種液體中受到的浮力:F1=G-7.5N,可以用阿基米德原理表示為:F11gV,兩者聯(lián)立得:G-7.5N=ρ1gV ①,
圓柱體浸沒在第二種液體中時,同理可得:G-4.5N=ρ2gV ②
將表1中的液體密度代入得:G-7.5N=1.2×103kg/m3×10N/kg×V ③
G-4.5N=1.8×103kg/m3×10N/kg×V ④
解得:G=13.5N,V=5×10-4m3
當物體浸沒在第三種液體中時,圓柱體受到的浮力:F33gV=2×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=10N.
此時測力計的示數(shù)為:F=G-F3=13.5N-10N=3.5N.
在表格2中,當圓柱體的下表面據(jù)液面的距離為零時,此時物體不受浮力,此時測力計的示數(shù)等于物體的重力為13.5N.
在表格2中,當圓柱體的下表面據(jù)液面的距離從0.5m開始,圓柱體浸沒入液體中,所以其在為0.7m時所受的浮力與在0.5m時相同,故測力計的示數(shù)不變?nèi)詾?.5N.7.
(2)在物體排開液體的體積不變時,根據(jù)阿基米德原理可知,物體受到的浮力與所在液體的密度成正比,而浮力越大,彈簧測力計的示數(shù)F就越小,且過原點.故其圖象應(yīng)該選A.
(3)當圓柱體沒有進入液體中時,此時測力計的指針對應(yīng)的刻度是改制成的密度計的零刻度.由于圓柱體沒有浸入液體中,所以其不受浮力,此時圓柱體對測力計的拉力就等于圓柱體的重力,故為13.5N,所以測力計上刻度為13.5N對應(yīng)的位置為密度計的零刻度值.答案如圖所示.
測力計上的最小刻度值對應(yīng)著改制成的密度計的分度值.由于圓柱體浸沒在液體中,所以其排開的液體的體積不變,其受到的浮力變化是由液體的密度變化引起的.由此可以確定當浮力變化值最小為0.5N(測力計的分度值)時對應(yīng)的是液體密度的變化的最小值,即分度值.
即:0.5N=ρgV=ρ×10N/kg×5×10-4m3,
解得:ρ=100kg/m3

(4)根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可知,當液面到金屬塊底部距離h為0.5米時,隨著h的增大,測力計的示數(shù)為7.5N不再變化,所以此時的圓柱體已經(jīng)浸沒如液體中,即V=V.
浸沒時圓柱體受到的浮力:F=G-7.5N=13.5N-7.5N=6N,再結(jié)合圓柱體的體積V=5×10-4m3
利用阿基米德原理可以求出液體的密度:ρ===1.2×103kg/m3;
當圓柱體第一次浸入液體中,液面到金屬塊底部距離h=0.2米時,受到的浮力為:F′=G-11.1N=13.5N-11.1N=2.4N.
此時物體排開液體體積為:V′===2×10-4m3,
結(jié)合圓柱體浸入液體中的深度h=0.2m,由此可以求得圓柱體的橫截面積:S===1×10-3m2
(5)根據(jù)圓柱體的重力和體積可以求得圓柱體的密度:ρ===2.7×103kg/m3
當液體密度為3.0×103×kg/m3時,此時圓柱體的密度小于所在液體的密度,所以圓柱體處于漂浮狀態(tài),故測力計的示數(shù)為零.
(6)在第四問中求得液體密度為:1.2×103kg/m3
(7)根據(jù)阿基米德原理可以得到物體受到的浮力與物體浸入液體中體積的關(guān)系:F=ρgV,
測力計的示數(shù)F=G-F=G-ρgV=13.5N-1.2×103kg/m3×10N/kg×V(V<5×10-4m3
故答案為:(1)3.5;13.5;7.5;(2)A;(3)圖見上圖;100kg/m3;(4)1×10-3m2.(5)圓柱體的密度小于所在液體的密度,所以圓柱體處于漂浮狀態(tài);(6)1.2×103kg/m3;
(7)F=13.5N-1.2×103kg/m3×10N/kg×V(V<5×10-4m3
分析:(1)利用圓柱體的重力和測力計的示數(shù)可以表示出圓柱體浸入液體中受到的浮力;同時用阿基米德原理表示出其在同一種液體中受到的浮力,兩個浮力相等,即可得到物體的重力和體積的關(guān)系式.從此入手可以求出圓柱體的重力和體積.
進而利用阿基米德原理結(jié)合第三種液體的密度圓柱體在其中受到的浮力,從而可以求出此時測力計的示數(shù).
(2)根據(jù)阿基米德原理可以確定在排開液體體積不變的情況下,物體受到的浮力與所在液體的密度的關(guān)系,進而確定圖象.
(3)當圓柱體沒有浸入液體中時,此時測力計的指針對應(yīng)的位置為改制成的密度計的零刻度值.由此即可確定其零刻度的位置.
密度計的分度值是由測力計的分度值來決定的,即當物體受到的浮力 變化為測力計的分度值(0.5N)時,求出圓柱體所在的液體的液體密度的變化值即為分度值.
(4)利用表2中的數(shù)據(jù),結(jié)合圓柱體的重力和體積,利用阿基米德原理求出所在液體的密度;然后利用圓柱體浸入某一深度時受到的浮力,利用阿基米德原理求出此時圓柱體排開的液體體積,再利用柱體的體積計算公式求出其橫截面積.
(5)測力計的示數(shù)為零,說明此時物體受到的浮力與重力相等,即,物體處于漂浮或懸浮狀態(tài).由此即可確定物體的密度與所在液體密度的大小關(guān)系.
(6)在第四問中已解決.
(7)將測力計的示數(shù)表示出來即可.
點評:此題的綜合性非常強,主要針對浮力的計算進行了考查.其中對于阿基米德原理進行了反復(fù)考查.
將表格中的數(shù)據(jù)與操作過程對應(yīng)起來是此題的難點
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:

(2007?豐臺區(qū)二模)小明同學(xué)用彈簧測力計、量筒、水、物塊做測定浮力的實驗.(g取10N/kg)
(1)小明在填寫表格中數(shù)據(jù)時,沒有填寫完整,請根據(jù)圖所示的實驗過程將表格2的數(shù)據(jù)填寫完整.
物重(N) 物塊受到的浮力(N) 物塊排開的水重(N)
2.8
0.4
0.4
0.4
0.4
(2)根據(jù)表2實驗數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是:
物塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力
物塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

小明同學(xué)將彈簧測力計下懸掛一均勻?qū)嵭慕饘賵A柱體,再將圓柱體浸在液體中,分別研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度、物體在液體中深度的關(guān)系.實驗時,他把圓柱體浸沒在不同液體中,分別記下了彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表1.然后把圓柱體浸在同種液體中,通過改變液面到圓柱體底部的距離,記下彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表2.
表1:
液體ρ(103體千克/米3 1.2 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5
彈簧測力計示數(shù)F(牛) 7.5 4.5 2.5 1.5 1.0
表2:
液面到金屬塊底部距離h(米) 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
彈簧測力計示數(shù)F(牛) 11.1 9.9 8.7 7.5 7.5
根據(jù)實驗數(shù)據(jù),回答下列問題.
(1)根據(jù)表1、表2中的實驗數(shù)據(jù),請通過計算,分析完成表1和表2中的空格填寫.
(2)在圖1中,能正確反映表1中彈簧測力計示數(shù)與液體密度之間關(guān)系是圖1中的
A
A

(3)這只掛有金屬圓柱體的彈簧測力計可改裝為一只密度計.請在圖2中標出該密度計的零刻度位置.其分度值為
100kg/m3
100kg/m3

(4)該金屬體的底面積為多少平方米?(要求寫出完整的解答過程)
(5)在研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度關(guān)系時,不液體密度為3.0×103×kg/m3時,測得彈簧測力計的示數(shù)為0,請說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因:
圓柱體的密度小于所在液體的密度,所以圓柱體處于漂浮狀態(tài)
圓柱體的密度小于所在液體的密度,所以圓柱體處于漂浮狀態(tài)

(6)表2中液體的密度為:
1.2×103kg/m3
1.2×103kg/m3

(7)通過分析表2,是否能得出:反映彈簧測力計示數(shù)與金屬塊浸在液體中體積之間的規(guī)律?若能,可能用什么表達式來表達?若不能,請說明理由.

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科目:初中物理 來源: 題型:

如圖所示,是小明同學(xué)用彈簧測力計、量筒、水、物塊做測定浮力的實驗.
(1)小明在填寫表格中數(shù)據(jù)時,沒有填寫完整,請根據(jù)如圖所示的實驗數(shù)據(jù)將表格中數(shù)據(jù)填寫完整.(g=10N/kg)
(2)根據(jù)表格記錄的實驗數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是
物塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力
物塊受到的浮力等于它排開的水受到的重力
. 
物重(N) 物體受到的浮力(N) 物體排開的水重(N)

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科目:初中物理 來源:2006年安徽省蚌埠二中高一自主招生考試物理試卷(解析版) 題型:解答題

小明同學(xué)將彈簧測力計下懸掛一均勻?qū)嵭慕饘賵A柱體,再將圓柱體浸在液體中,分別研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度、物體在液體中深度的關(guān)系.實驗時,他把圓柱體浸沒在不同液體中,分別記下了彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表1.然后把圓柱體浸在同種液體中,通過改變液面到圓柱體底部的距離,記下彈簧測力計的示數(shù),測得實驗數(shù)據(jù)如表2.
表1:
液體ρ(103體千克/米3)1.21.82.02.22.42.5
彈簧測力計示數(shù)F(牛)7.54.52.51.51.0
表2:
液面到金屬塊底部距離h(米)0.20.30.40.50.60.7
彈簧測力計示數(shù)F(牛)11.19.98.77.57.5
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(1)根據(jù)表1、表2中的實驗數(shù)據(jù),請通過計算,分析完成表1和表2中的空格填寫.
(2)在圖1中,能正確反映表1中彈簧測力計示數(shù)與液體密度之間關(guān)系是圖1中的______.
(3)這只掛有金屬圓柱體的彈簧測力計可改裝為一只密度計.請在圖2中標出該密度計的零刻度位置.其分度值為______.
(4)該金屬體的底面積為多少平方米?(要求寫出完整的解答過程)
(5)在研究彈簧測力計示數(shù)與液體密度關(guān)系時,不液體密度為3.0×103×kg/m3時,測得彈簧測力計的示數(shù)為0,請說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因:______.
(6)表2中液體的密度為:______.
(7)通過分析表2,是否能得出:反映彈簧測力計示數(shù)與金屬塊浸在液體中體積之間的規(guī)律?若能,可能用什么表達式來表達?若不能,請說明理由.

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