Question

小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規律，設計了如圖1所示的實驗，他將彈簧測力計一端固定，另一端掛一合金塊A，開始時他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中．容器側面的底部有一由閥門B控制的出水口，實驗時，打開閥門B緩慢放水，在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸．彈簧測力計示數隨放水時間變化的規律如圖2所示．
（1）合金塊A受到的重力為

10

N，合金塊A受到的最大浮力

32

N．
（2）合金塊A的密度是多大？
（3）在容器中用一條水平的實線作出放水40s時水面的大致位置．

Answer 1

分析：（1）合金塊A受浮力最大時即彈簧測力計的示數最小時，因為彈簧測力計的讀數等于合金塊A的重力減去合金塊A的浮力．
（2）根據浮力公式計算合金塊A的體積，根據重力公式計算合金塊A質量，根據密度公式計算合金塊A的密度．
（3）彈簧測力計的讀數不再變化時，說明水面低于合金塊A的底部，合金塊完全露出水面，也就是合金塊不再受水的浮力影響．

解答：解：（1）合金塊A的重力就是彈簧測力計的最大示數為32N；
合金塊A受到的最大浮力是合金塊完全浸沒時F_浮=G_重-F_拉=32N-22N=10N．
（2）合金浸沒在水中時，排開水的體積等于合金的體積，
所以根據公式F_浮=ρ_液gV_排
可得合金的體積：V=V_排=

F浮

ρ水g

=

10N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=10^-3m³
合金的質量：m=

G

g

=

32N

10N/kg

=3.2kg
合金的密度：ρ=

m

V

=

3.2kg

1×10-3m3

=3.2×10³kg/m³
（3）放水40s時，彈簧測力計的示數已經不變，說明水面低于合金塊A的底部，合金塊不再受水的浮力影響．劃線如圖：

（因為彈簧在浮力減少時會伸長，所以線畫在A底部的下方即可，但不能沿著A的底部畫）
故答案為：（1）10；32；
（2）合金塊A的密度是3.2×10³kg/m³；
（3）水面介于圖中A的底面與燒杯底之間均對．

點評：本題考查學生的分析能力和運用所學的知識解決實際問題的能力，對學生的要求較高．