Question

11．如圖甲是研究彈簧測力計的示數F與物體A下表面離水面的距離h的關系實驗裝置．用彈簧測力計提著物體A，使其緩慢浸入水中（水未溢出），根據實驗數據繪制了彈簧測力計的示數F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關系圖象（如圖乙）．（g=10N/kg）

（1）物體A浸沒在水中之前，彈簧測力計的示數隨A的下表面浸入水中深度的增加而減小，說明浮力與排開液體體積（選填“物體體積”或“排開液體體積”）有關．
（2）物體A浸沒在水中后，所受的浮力為1N，且保持不變，說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度無關（選填“有關”或“無關”）．
（3）物體A的密度為1.2×10³kg/m³．
（4）物體A下表面所受液體壓強p與其浸入水中深度h的關系圖象應為丙圖中的D．

Answer 1

分析 （1）物體A浸沒在水中之前，浸入水中深度越大排開水的體積越大，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大，彈簧測力計的示數減小；
（2）由圖乙可知h=0cm和h＞5cm時彈簧測力計的示數，利用稱重法求出物體A浸沒在水中后所受的浮力；浸沒在水中的物體深度增加，彈簧測力計的示數不變，受到的浮力不變；
（3）根據阿基米德原理表示出物體A浸沒時排開水的體積即為物體A的體積，根據重力公式和密度公式求出物體A的密度；
（4）由p=ρgh分析物體A下表面所受液體壓強p與其浸入水中深度h的關系得出答案．

解答 解：（1）物體A浸沒在水中之前，浸入水中深度越大排開水的體積越大，彈簧測力計的示數減小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大說明浮力與排開液體體積有關；
（2）由圖乙可知，h=0時彈簧測力計的示數即為物體A的重力G_A=1.2N，h＞5cm時物體完全浸沒彈簧測力計的示數F′=0.2N，則物體A浸沒在水中后所受的浮力F_浮=G_A-F′=1.2N-0.2N=1N；
（3）因物體A完全浸沒在水中，由F_浮=ρgV_排可得，物體A的體積：
V_A=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
則由G=mg可得，
物體A的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2N}{10N/kg}$=0.12kg，
物體A的密度：
ρ_A=$\frac{m}{{V}_{A}}$=$\frac{0.12kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
 （4）由p=ρgh可知，物體A下表面所受液體壓強p隨其浸入水中深度h的增大而增大，且p與h成正比，選項中D符合；
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）1；無關；（3）1.2×10³；（4）D．

點評 本題考查了探究浮力的大小與哪些因素有關的實驗和密度的測量實驗，綜合了密度、壓強、浮力的有關知識，綜合性強，有一定的難度．