Question

20．如圖是探究物體在液體中所受浮力、壓強(qiáng)大小并利用浮力測量物體密度的實驗，其中A和B是兩個體積相等而密度不相等的圓柱體．

（1）由圖中的①和②可知，浮力的大小和圓柱體的密度無關(guān)（選填“有”或“無”）．由②③兩圖可知，浮力的大小和液體的密度有關(guān)．③圖中，若將繩子剪斷，物體將下沉（選填“上浮”“懸浮”或“下沉”）．
（2）在圖②和③中，物體B在液體中處于相同的深度，則物體B底部受到液體的壓強(qiáng)p₂＜p₃（選填“＞”“=”或“＜”），在圖②的基礎(chǔ)上，若要增大物體B底部所受水的壓強(qiáng)，則應(yīng)將物體B放入圖④（選填①或④）中所處位置．
（3）把物體B浸沒在裝滿水的溢水杯中，將溢出的水全部裝入小空桶里．由圖中的④和⑤可知，被物體B排開的水的重力是1N，物體B受到的浮力大小等于它排開水的重力（選填“大于”“等于”或“小于”）．利用該實驗，還可測量并計算出物體B的密度為3×10³kg/m³．
（4）本實驗中，主要采用了控制排開液體的體積不變．

Answer 1

分析 （1）由①、②稱重法求出浮力，控制液體密度、排開液體體積相同，分析浮力與物體密度的關(guān)系；由圖中的②和③可知，由稱重法求浮力，物體密度不變，排開液體的體積相同，分析浮力與液體密度的關(guān)系；對物體受力分析，判定剪斷繩子后合力的方向；
（2）根據(jù)B物體在②③中的浮力不同知液體的密度不同，根據(jù)P=ρ_液gh比較杯底受到的液體壓強(qiáng)大小；在液體密度不變時，增加深度可以增大壓強(qiáng)；
（3）物體排開液體的重力，由阿基米德原理知，物體受到的浮力等于它排開液體所受的重力．根據(jù)G=mg求出合金塊的質(zhì)量，利用密度公式求出合金塊的密度．
（4）本實驗用到了控制變量法，控制排開液體的體積不變．

解答 解：
（1）由圖中的①、②和題意可知，A物體受到的重力為G_A=2N，B物體受到的重力為G_B=3N，重力不相等，而體積相同，故它們的密度不同；
A受到的浮力為F_A浮=G-F=2N-1N=1N，B受到的浮力為F_B浮=3N-2N=1N，浮力相等；所以物體受到的浮力大小與物體的密度無關(guān)；
由圖②和③可知，同一物體浸沒在不同液體中，圖②中受到的浮力F_浮2=G_B-F₂=3N-2N=1N，圖③中受到的浮力為F_浮3=G_B-F₃=3N-1.6N=1.4N，可知浮力的大小與液體的密度有關(guān)；
若將③圖中的繩子剪斷，B物體受到的重力大于浮力，故物體下沉；
（2）在圖②和③中，物體B在液體中處于相同的深度，因為鹽水的密度大于水的密度，所以根據(jù)p=ρgh知，物體B底部受到液體的壓強(qiáng)p₂ 小于p₃；
根據(jù)p=ρgh可知，在液體密度相同時，深度越深，壓強(qiáng)越大，故若要增大物體B底部所受水的壓強(qiáng)，則應(yīng)將物體B放入更深的深度，即圖④的位置；
（3）由圖④、⑤可知，物體B排開的水的重力G_排=G_水和桶-G_桶=1.4N-0.4N=1N，
物體B受到的浮力F_浮=G_B-F₄=3N-2N=1N，則F_浮=G_排，
由此可知物體B受到的浮力等于B排開水的重力．
物體B的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
因為B浸沒入水中，所以B的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
B的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3×10³kg/m³；
（4）本實驗用到了控制變量法，主要控制了排開液體的體積不變，改變液體的密度．
故答案為：（1）無；②③；下沉；（2）＜；④；（3）1；等于；3×10³；（4）排開液體的體積．

點評 本題考查了探究影響浮力大小的因素，應(yīng)用的探究方法是控制變量法，是一道常見題型．