Question

【题目】如图甲所示为探究“浮力大小与物体浸入水中深度的关系”的实验装置。先在弹簧测力计的下端挂一个金属圆柱体，测出金属圆柱体的重力，然后让圆柱体缓慢地浸入水中，记录从圆柱体底面刚接触水面开始，到完全浸没水中（未接触容器底部），不同深度h时弹簧测力计的示数，得到弹簧测力计示数F示和圆柱体受的浮力F浮随h变化的图像如图乙所示。

（1）其中圆柱体受的浮力F浮随h变化的图像是图乙中的_________（选填“①”或“②”）；

（2）从图乙中可以得出：浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体体积__________，浸没在液体中的物体受到浮力大小与浸没的深度_______。（均选填“有关”或“无关”）

（3）从图乙可求得金属圆柱的质量为_______ kg，体积为________ m3，密度为________ kg/m3。

Answer 1

【答案】（1）②；

（2）有关；无关；

（3）0.27；10-4 ；2.7×103

【解析】

试题分析：（1）当圆柱体从开始浸入水中到完全浸入水中的过程中，圆柱体排开水的体积在逐渐变大，水的密度不变，由阿基米德原理F浮 =ρ液 V排 g可知浮力是变大的；而当圆柱体浸没以后，再向水中下沉的时候，圆柱体排开水的体积不再发生变化，所以浮力是不变的．由此可知在整个过程中，圆柱体受到的浮力先变大、后不变，故选②；

（2）由（1）及图象分析知，圆柱体排开水的体积在逐渐变大，测力计示数变小，浮力变大，可知浮力大小与物体排开液体体积有关；当圆柱体全部浸入水中后，深度变化，测力计的示数不变，可知浸没在液体中的物体受到浮力大小与浸没的深度无关；

（3）由图乙可知，圆柱体的重力为2.7N，圆柱体的质量m金 =G金/g=2.7N/10N/kg=0.27kg；当圆柱体全部浸入水中后，圆柱体受到的浮力为1N；∵F浮 =ρ水 V排 g∴金属圆柱体的体积：V=V排 =F浮/ρ水g=1N/1.0×103kg/m3×10N/kg=10-4 m3 ；ρ金 =m金/V=0.27kg/104m3=2.7×103 kg/m3 。