Question

3．如圖是探究浮力大小的實驗，其中A和B是兩體積相等而密度不相等的圓柱體．
（1）由圖中的①和②可知，浮力的大小和圓柱的密度無關（選填“有”或“無”）．
（2）由圖中的②和③可知，浮力的大小與液體的密度有關（選填“有”或“無”）．
（3）把物體B浸沒在裝滿水的溢水杯中，將溢出的水全部裝入小空桶里．由圖中的④和⑤可知，被物體B排開的水的重力是1N，物體B受到的浮力大小等于它排開水的重力（選填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）如果在實驗步驟③中，彈簧測力計的示數(shù)減小不明顯，為了使實驗效果更明顯，請?zhí)岢鲆粭l改善的措施增大鹽水的密度．
（5）將一個重12N，邊長為10cm正方體的物體C輕輕放入圖②底面積為200cm²的大燒杯中，當物體靜止時，處于沉底（填“漂浮”“懸浮”“沉底”），物體C所受浮力為10N，容器底部受到水的壓強與未放入物體C時增大了5×10³pa．

Answer 1

分析 （1）由①、②稱重法求出浮力，控制液體密度、排開液體體積相同，分析浮力與物體密度的關系；
（2）由圖中的②和③可知，由稱重法求浮力，物體密度不變，排開液體的體積相同，分析浮力與液體密度的關系；
（3）物體排開液體的重力，由阿基米德原理知，物體受到的浮力等于它排開液體所受的重力；
（4）根據(jù)浮力的影響因素：液體的密度和排開液體的體積分析．
（5）知道邊長，可求正方體物體的體積，又知道正方體物體的重力，可求得其質量，利用密度公式求物體的密度；
因為物體的密度大于水的密度，把正方體物體放入水中，靜止時正方體物體將下沉，根據(jù)F_浮=ρgV_排可求物體受到的浮力．
根據(jù)△h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$可求得水升高的高度，然后利用p=ρgh可求得變化的壓強．

解答 解：（1）由①、②知，A塊受到的重力為G_A=2N，B塊受到的重力為G_B=3N，重力不相等，體積相同，故密度不同；
A塊受到的浮力為F_A浮=G-F=2N-1N=1N，B塊受到的浮力為F_B浮=3N-2N=1N，浮力相等．所以物體受到的浮力大小與物體密度無關；
（2）由圖中的②和③可知，同種物體浸沒在不同液體中，在②受到的浮力為F_②浮=G_B-F₂=3N-2N=1N，在③受到的浮力為F_③浮=G_B-F₃=3N-1.6N=1.4N，可知浮力的大小與液體的密度有關；
（3）由圖④、⑤可知，物體B排開的水的重力，G_排=G_水和桶-G_桶=1.4N-0.4N=1N，物體B受到的浮力，F(xiàn)_浮=G_B-F₄=3N-2N=1N，F(xiàn)_浮=G_排，可知物體B受到的浮力等于B排開水的重力．
（4）增大鹽水的密度，步驟3中的浮力變大，而步驟4中的浮力不變，那么步驟3和步驟4中圓柱體受到的浮力差就大了，即實驗現(xiàn)象明顯了；
（5）正方體物體的體積：
V=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
物體質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{12N}{10N/kg}$=1.2kg，
正方體物體的密度：
ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{1.2kg}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³＞1.0×10³kg/m³；
所以當物體靜止時，處于沉底狀態(tài)；
因為沉底，所以V_排=V=1×10^-3m³，
物體C所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
物體沉底后液面上升的高度△h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$=$\frac{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=0.5m，
增大的壓強△p=ρg△h=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.5m=5×10³Pa．
故答案為：（1）無；（2）有；（3）1；等于；（4）增大鹽水的密度；（5）沉底； 10；5×10³．

點評 本題考查了影響浮力大小的因素，應用了控制變量法，分析清楚圖示情況、注意控制變量法的應用是正確解題的關鍵．