Question

【题目】小德在探究“影响浮力大小的因素”时，做了如图（a）所示的实验：

(1)对比A、B、C、D四个步骤，可得出浮力的大小随排开水体积的增大而_____（选填“增大”、“减小”或“不变”），当物体完全浸没在水中后，浮力的大小与浸没后的深度______（选填“有关”或“无关”）；

(2)在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与______的关系；根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力为________N；

(3)根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为__________kg/m3；

(4)若容器的底面积为200cm2，A的高度为4cm，则从步骤B到步骤C，A向下移动的距离为____cm；

(5)同班的小霞设计了如图（b）所示的装置来测量一金属块的密度，其中轻质杠杆OAB支点为O，，她做了如下操作：

步骤一：用细绳将金属块悬挂于A点，使杠杆OAB在水平位置静止，读出弹簧测力计此时的读数为1.5N；

步骤二：然后向容器中加水，使金属块浸没在水中（金属块不与烧杯接触）；

步骤三：使杠杆OAB在水平位置静止，读出弹簧测力计的示数与步骤一相比变化了0.5N；

根据小霞记录的结果，可以得到金属块的重力为________N，待测金属块的密度为_______g/cm3。

Answer 1

【答案】增大 无关 液体密度 2.4 1.5 4.5 3

【解析】

(1)[1]对比A、B、C三个实验步骤可知，浮力的大小随排开水体积的增大而增大。

[2]对比A、C、D三个实验步骤可知，当物体完全浸没在水中后，浮力的大小与浸没后的深度无关。

(2)[3] C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，但液体的密度不同，所以它研究的是浮力大小与液体密度的关系。

[4]根据A与E两图所标的实验数据，可知物体浸没在盐水中所受的浮力

(3)[5]由A、C两步可知，物体在水中完全浸时受到的浮力为

物体的体积和被它排开水的体积相等

物体在E图盐水中也是完全浸没状态，排开盐水的体积和物体体积相等，由阿基米德原理可得盐水的密度

(4)[6]物体A的底面积

B容器中物体A排开水的体积

由上式可得，在液体B中物体A有一半体积露出水面，即露出水面的高度为2cm，现假设物体A从B到C下移的距离为h，那么所对应液面上升的高度为，此时物体A恰好被浸没，则

代入数据可得

由上式可得

即：从步骤B到步骤C，A向下移动的距离为。

(5)[7]由图可知，物体对杠杆A点的拉力等于自身的重力，根据杠杆的平衡原理有

由上式变形可得

[8]金属块浸入水中后，会受到竖直向上的浮力，所以金属块对杠杆A点的拉力会减小，相应的弹簧测力计对杠杆B点的拉力也会减小，故由题意可得，此时弹簧测力计对杠杆B点的拉力大小为1N，根据杠杆的平衡原理可求此时物体对杠杆A点的拉力

物体对杠杆向下的拉力与杠杆对物体向上的拉力大小相等，故物体受到的浮力

物体在水中是完全浸没状态，其体积和排开的水的体积大小相等

物体的质量

故物体的密度