Question

19．小明用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數如圖所示．

（I）分析圖甲、乙、丙，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
（2）為了探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系，可選用丙、丁圖的裝置來進行操作．
（3）圓柱體浸沒在水中時的浮力是4N，圓柱體的體積是4×10^-4m³．（g 取10N/Kg）
（4）用圖示實驗數據測出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．
（5）若燒杯的底而積為200cm²，則圓柱體全部放入水中后燒杯底部所受到的壓強增加了200Pa．

Answer 1

分析 （1）探究影響浮力大小的因素實驗，應采用控制變量法，分析圖示實驗；根據實驗控制的變量與實驗現象即可判斷；
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關系，應控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，分析圖示實驗，然后答題．
（3）由圖甲、丙，根據稱重法可知圓柱體在水中受到的浮力，根據F_浮=ρ_水gV_排求出圓柱體完全浸沒水中時的體積，即圓柱體的體積；
（4）由圖甲、丁，根據稱重法可知物體A在鹽水中受到的浮力，根據F_浮=ρ_水gV_排求出鹽水的密度．
（5）根據物體體積求出物體放入水中后水面上升的高度，然后由液體壓強公式求出水對容器底壓強的增加量．

解答 解：（1）由圖甲、乙、丙所示實驗可知，液體的密度相同而物體排開液體的體積不同，物體浸入水中時測力計示數不同，則物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關．
（2）由圖丙、丁可知，物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，彈簧測力計的示數相同，則物體受到的浮力相同，由此可知，浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關．
（3）由圖甲、丙可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，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；
（4）由圖甲、戊可知，圓柱體浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
由F_浮=ρ_鹽水gV_排可得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（5）圓柱體排開水的體積V_排=V=4×10^-4m³，容器的底面積S=200cm²=0.02m²，
由V=Sh可得，圓柱體浸沒在水中后，水面上升的高度：△h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}{0.02{m}^{2}}$=0.02m，
圓柱體在燒杯內浸沒后，水對容器底產生的壓強增加了：
△p=ρg△h=1×10³kg/m³×10N/kg×0.02m=200Pa．
故答案為：
（1）物體排開液體的體積；（2）丙、丁；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；（5）200．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗、求物體的體積與密度問題，要掌握稱重法測浮力的方法、應用浮力公式即可解題，應用控制變量法是正確解題的關鍵．