Question

9．小明同學想利用浮力知識來判斷奶奶買來的實心銀條是否是純銀的．于是他找來了彈簧測力計、水、杯子和細線，進行了如下操作：用細線將銀條掛在彈簧測力計下，緩慢將銀條放入水中如圖甲所示，并根據實驗數據正確繪制了如圖乙所示圖象．
（1）小明忘記標注縱坐標所代表的物理量，輕幫他分析該物理量是拉力（選填“重力”、“浮力”或“拉力”）．
（2）由圖象BC端可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關，由圖象CD端可知，浮力大小與浸沒的深度無關．
（3）通過計算可知該銀條是（選填“是”或“不是”）純銀的（ρ_銀=10.5×10³kg/m³）．
（4）在將銀條逐漸放入水中直至全部浸入的過程中，水對杯底的壓強逐漸增大；銀條全部浸入后（不碰底）與放入前相比杯底受到的壓力增加了0.2N．

Answer 1

分析 （1）根據該物理量隨時間的變化得出結論；
（2）BC段物體排開水的體積在發生變化，根據BC判斷出浮力的變化，得出影響浮力大小的因素；
CD段物體浸沒在水中的深度發生變化，根據CD分析浮力與哪個因素無關；
（3）根據浮力大小計算出該物體的體積，根據重力計算出質量，由ρ=$\frac{m}{V}$得出密度的大小；
（4）根據液體深度的變化判斷出液體壓強的變化；
由力的作用的相互性，杯底壓力的變化應等于水對物體的浮力大小．

解答 解：（1）銀條在進入水面前，不受浮力作用，拉力始終等于重力，當物體開始浸入水中時，隨浸入水中的體積變大，所受浮力變大，則拉力變小；
當物體完全浸沒后，深度增加，但所受浮力不變，拉力不變，因此浮力先不變，后變大，后不變；拉力先不變，后變小，后不變，因此圖乙中的物理量是拉力；
（2）BC段，物體浸入水中的體積變大，拉力變小，說明浮力變大，可知浮力大小與物體排開液體的體積有關；
CD段，物體完全浸沒在水中，深度變化，拉力不變，說明浮力大小不變，可知浮力大小與物體浸沒的深度無關；
（3）由圖乙知，銀條的重力G=2.1N，則m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.1N}{10N/kg}$=0.21kg；
銀條完全浸沒時受到的浮力：F_浮=G-F=2.1N-1.9N=0.2N；
由F_浮=ρ_液gV_排可知，銀條的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-5m³；
則銀條的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.21kg}{2×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=10.5×10³kg/m³=ρ_銀，所以是純銀；
（4）在將銀條逐漸放入水中直至全部浸入的過程中，水的深度逐漸增加，所以水對杯底的壓強逐漸增大；
銀條完全浸沒受到0.2N的浮力作用，根據力的作用的相互性，杯子給水向下的反作用力，所以銀條全部浸入后（不碰底）與放入前相比杯底受到的壓力增加了0.2N．
故答案為：（1）拉力；（2）物體排開液體的體積；浸沒的深度；（3）是；（4）增大；0.2．

點評 本題是有關浮力的實驗題目，主要探究影響浮力大小的因素及阿基米德原理的應用，此題的關鍵是能夠根據圖象獲取有關的信息，確定物體重力及完全浸沒時的浮力是關鍵．