Question

19．小明探究影響浮力大小的因素時，用水和另一種液體做了如圖所示的實驗．請仔細觀察圖并回答下列問題：（忽略繩的體積和重力）

（1）比較圖C和D可知，物體受到的浮力大小與液體密度有關．
（2）比較圖B和C可知，物體受到的浮力大小與排開液體的體積有關．
（3）小明對ABCD四個步驟進行了觀察研究，發(fā)現浮力的大小有時與深度有關，有時與深度又無關．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關．
（4）在圖D中物體受到的浮力是1.6N．
（5）圖B中，水對杯底的壓強大于物體放入前水對杯底的壓強；比較圖C和D可知，水對燒杯底部的壓強大于液體對燒杯底部的壓強．（選填“大于”“小于”或“等于”）
（6）聰明的小明還通過以上實驗數據計算出物體的密度是3×10³kg/m³，液體的密度是0.8×10³kg/m³．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）C和D兩圖物體排開液體的體積一定，液體的密度不同，探究的是浮力和液體密度的關系；
（2）要探究浮力的大小和排開液體的體積的關系，就要保證液體的密度和物體浸沒在液體中深度相同，而物體排開液體的體積不同；
（3）根據F_浮=ρ_液gV_排作出分析；
（4）根據F_浮=G-F_示求出浮力；
（5）根據p=ρgh作出分析；
（6）根據物體的重力計算出其質量，根據排開水的體積得知物體的體積，由公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出物體的密度．
已知D圖物體受到的浮力，根據F_浮=ρ_水gV_排求出液體密度．

解答 解：（1）圖C與圖D，物體都是浸沒，物體排開液體的體積是一定的，但液體密度不同，是探究浮力的大小和液體密度的關系；
（2）要探究浮力的大小和排開液體的體積的關系，就要保證液體的密度和物體浸沒在液體中深度相同，而物體排開液體的體積不同，故B、C兩圖符合此條件；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關；
（4）從圖A知物體的重力G=6N，圖D中，彈簧測力計的示數F_D=4.4N，
則物體受到浮力F_浮D=G-F_D=6N-4.4N=1.6N；
（5）圖B中物體放入后，排開的水使水面升高，根據p=ρgh可知液體密度不變，h變深，壓強變大；
比較圖C和D可知，深度相同，根據p=ρgh可知，水的密度大于液體密度，水對燒杯底部的壓強大于液體對燒杯底部的壓強；
（6）由圖C可知：物體浸沒時F_浮C=G-F_C=6N-4N=2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮C}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物體的質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3×10³kg/m³．
由F_浮=ρ_液gV_排得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮D}}{g{V}_{排}}$=$\frac{1.6N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
故答案為：（1）液體密度；（2）C；（3）增大；無關；（4）1.6；（5）大于；小于；（6）3×10³；0.8×10³．

點評 本題探究影響浮力大小的因素，主要考查控制變量法和阿基米德原理公式的應用，有一定的難度．