Question

14．某實驗小組的同學在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，將圓柱體掛在彈簧測力計下．當圓柱體下表面與水面相平時，圓柱體開始緩慢下降（整個過程水未溢出）．根據實驗數據，繪制出如圖所示的彈簧測力計的示數F與圓柱體下表面浸入水中的深度h的關系圖象．則：
（1）圓柱體的重力為6N．
（2）圓柱體浸沒在水中時所受浮力為4N．
（3）圖象中AB（選填“AB”或“BC”）段表明物體所受浮力的大小隨其排開液體的體積的改變而改變．
（4）圓柱體由h₁到h₂的過程中，所受浮力不變，其下表面所受水的壓強變大．（均選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）圓柱體的密度為1.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）當物體沒有浸入水中時，所受浮力為零，此時拉力等于重力；
（2）根據圖象分析出浸沒時所受的浮力，由F_浮=G-F得出圓柱體浸沒在水中所受浮力的大小；
（3）拉力的示數發生變化，說明所受浮力在發生變化；
（4）分析h1到h2過程中拉力的變化，可知浮力的變化，根據深度的變化，可知壓強的變化；
（5）由圖象分析出物體完全浸沒時所受的浮力，由阿基米德原理計算出物體的體積，根據物體的重力和體積得出其密度的大�。�

解答 解：
（1）由圖象知，當物體沒有浸入水中時，拉力為6N，可知G=6N；
（2）BC段拉力不變，可知物體完全浸沒，此時F=2N，則完全浸沒時的浮力F_浮=G-F=6N-2N=4N；
（3）AB段物體浸沒在水中的體積不斷變化，拉力不斷變化，說明浮力發生了變化，可得物體所受浮力的大小隨其排開液體的體積的改變而改變；
（4）圓柱體由h₁到h₂的過程中，拉力不變，所以所受浮力不變；
由于圓柱體在水中的深度變大，所以所受水的壓強變大；
（5）由F_浮=ρ_液gV_排得，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；
物體的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg；
則物體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）6； （2）4； （3）AB；  （4）不變； 變大   （5）1.5×10³．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了學生分析圖象和數據的能力，注意分析問題過程中控制變量法的應用，同時要熟練掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到靈活應用．