Question

19．小明用彈簧測(cè)力計(jì)、圓柱體、兩個(gè)相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，其裝置和彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示．

（I）分析圖甲、乙、丙，說(shuō)明浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)．
（2）為了探究浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度有無(wú)關(guān)系，可選用丙、丁圖的裝置來(lái)進(jìn)行操作．
（3）圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)的浮力是4N，圓柱體的體積是4×10^-4m³．（g 取10N/Kg）
（4）用圖示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．
（5）若燒杯的底而積為200cm²，則圓柱體全部放入水中后燒杯底部所受到的壓強(qiáng)增加了200Pa．

Answer 1

分析 （1）探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，應(yīng)采用控制變量法，分析圖示實(shí)驗(yàn)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即可判斷；
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開(kāi)液體的體積相同而物體浸沒(méi)在液體中的深度不同，分析圖示實(shí)驗(yàn)，然后答題．
（3）由圖甲、丙，根據(jù)稱(chēng)重法可知圓柱體在水中受到的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出圓柱體完全浸沒(méi)水中時(shí)的體積，即圓柱體的體積；
（4）由圖甲、丁，根據(jù)稱(chēng)重法可知物體A在鹽水中受到的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出鹽水的密度．
（5）根據(jù)物體體積求出物體放入水中后水面上升的高度，然后由液體壓強(qiáng)公式求出水對(duì)容器底壓強(qiáng)的增加量．

解答 解：（1）由圖甲、乙、丙所示實(shí)驗(yàn)可知，液體的密度相同而物體排開(kāi)液體的體積不同，物體浸入水中時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)不同，則物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)．
（2）由圖丙、丁可知，物體排開(kāi)液體的體積相同而物體浸沒(méi)在液體中的深度不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同，則物體受到的浮力相同，由此可知，浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)．
（3）由圖甲、丙可知，圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（4）由圖甲、戊可知，圓柱體浸沒(méi)在鹽水中所受浮力：F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
由F_浮=ρ_鹽水gV_排可得，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；
（5）圓柱體排開(kāi)水的體積V_排=V=4×10^-4m³，容器的底面積S=200cm²=0.02m²，
由V=Sh可得，圓柱體浸沒(méi)在水中后，水面上升的高度：△h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}{0.02{m}^{2}}$=0.02m，
圓柱體在燒杯內(nèi)浸沒(méi)后，水對(duì)容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)增加了：
△p=ρg△h=1×10³kg/m³×10N/kg×0.02m=200Pa．
故答案為：
（1）物體排開(kāi)液體的體積；（2）丙、��；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；（5）200．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究影響浮力大小因素實(shí)驗(yàn)、求物體的體積與密度問(wèn)題，要掌握稱(chēng)重法測(cè)浮力的方法、應(yīng)用浮力公式即可解題，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．