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【題目】用測力計懸掛高H=0.1m的實心鋁圓柱體,讀出測力計的示數F1,然后將圓柱體放入柱形容器的水中,如圖甲所示,讀出此時測力計的示數F2,算出圓柱體所受浮力F,并測出圓柱體放入水中前、后水對容器底部的壓強增加量p1,以及水對圓柱體下表面和上表面的壓強差p2.逐步改變圓柱體下表面浸入液體的深度h,并將測量結果填入了如表.

實驗序號

h/m

p1/Pa

p2/Pa

F/N

1

0.02

100

200

3

2

0.04

200

400

6

3

0.06

300

600

9

4

0.08

400

800

12

5

0.10

500

1000

15

6

0.12

500

1000

15

7

0.20

500

1000

15

(1)圓柱體所受浮力的計算式:F= (用題中的字母表示).

(2)小剛對表中實驗1、2、3的數據進行對比分析,得出了物體所受浮力的大小跟浸入液體中的深度成正比的結論.你認為小剛的結論是 的(正確/錯誤),理由是:

(3)圓柱體放在水中的不同位置,圓柱體所受浮力Fp2關系式是 ,圓柱體的底面積為 m2,柱形容器的內底面積為 m2

(4)如果將盛水的柱形容器換成相同底面積的梯形容器,如圖乙所示,再將鋁圓柱體按上述操作進行實驗,請你預測當h=0.06m時,p1 小于 (大于/小于/等于)300Pa,圓柱體所受浮力F= N.

【答案】(1)F1﹣F2;(2)錯誤;在圓柱體完全浸沒在水中之后,圓柱體所受浮力F與h不成正比;(3)F=p2;0.015;0.03;(4)小于;9

【解析】

試題分析:(1)圓柱體受到浮力大小等于空氣中的重力與浸入水中時的重力之差,即F=F1﹣F2;

(2)分析表中實驗序號1、2、3中數據可知,在圓柱體完全浸沒在水中之前,圓柱體浸沒水中深度增大到幾倍,圓柱體所受浮力增大到幾倍,所以圓柱體所受浮力F與h成正比;但是根據表中數據5、6、7可知,在圓柱體完全浸沒在水中之后,圓柱體所受浮力F與h不成正比;故其結論是錯誤的.

(3)分析表中各組實驗數據可知,Fp2的比值分別為:

第1組:,

第2組:=

第3組:=,

第4組:=,

第5組:=

第6、7組:=,

所以Fp2的關系為:F=p2;

由第一組數據可知,圓柱體沒有浸沒水中,水對圓柱體下表面和上表面的壓強差p2即下表面受到水的壓強,

由浮力的產生原因可知,水對圓柱體下表面的壓力F等于水對圓柱體產生的浮力F,

由p=得,

圓柱體底面積S====0.015m2;

由實驗序號1可知,水對容器底部的壓強增加量p1=100Pa,

由p=ρgh得:

水面升高的深度h===0.01m,

圓柱體排開水的體積V=V=Sh=0.015m2×0.02m=0.0003m3

柱形容器的內底面積S===0.03m2;

(4)將圓柱體換成相同底面積的梯形容器后,圓柱體浸沒深度h=0.06m時,敞口容器液面上升的小,水對容器底部壓強的增加量p變小,所以,p1300Pa;

圓柱體浸沒水的深度相同,排開水的體積相同,圓柱體所受浮力相同,所以F=9N.

練習冊系列答案
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