Question

【题目】小陈同学在老师的指导下完成了以下实验：

①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力，如图甲所示；

②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中，放手后发现玻璃瓶上浮；

③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子，放入水中放手后发现玻璃瓶下沉；

④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，挂在弹簧测力计上，保持玻璃瓶竖直，然后从图乙所示位置慢慢浸入水中，并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图象如图丙所示。

（1）装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是_____N。

（2）BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度_____（选填“有关”、“无关）。

（3）在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为_____N。

（4）小陈认真分析以上实验数据和现象后发现，物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关，其中上浮的条件是_____。

（5）若圆柱形容器的底面积为100cm2，在乙图中，当玻璃瓶浸没后，水又对容器底的压强增加了_____Pa。

（6）细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100ml的字样，于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖，再用弹簧测力计测出总重力，如图丁所示，此时弹簧测力计示数为3.1N，根据以上数据他算出了铁块的密度为_____kg/m3。

Answer 1

【答案】 1.6 无关 1.6 F浮＞G 160 0.8×103

【解析】（1）分析图象知，当瓶子浸入深度为0时，弹簧测力计示数为瓶子和铁块的总重力，即G＝2.2N；当瓶子浸入深度达到6cm后弹簧测力计不再减小，说明瓶子浸没在水中，示数为0.6N，浮力：F浮＝G﹣F＝2.2N﹣0.6N＝1.6N；（2）从BC段瓶子受到的弹簧测力计拉力不变可知，瓶子受到的浮力不变，说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关；（3）浮力的大小与液体密度和物体浸入液体的体积有关，空玻璃瓶浸没在水中与装有铁块的瓶子浸没在水中时浸入水中体积相等，所以受到的浮力相等，都为1.6N；（4）物体上浮的条件F浮＞G；（5）由阿基米德原理可得，当玻璃瓶浸没后，瓶子排开水中体积：V排＝＝ ＝1.6×10﹣4m3，容器中水面上升体积与V排相等，即：△V＝V排＝S△h，所以容器中水面上升高度：△h＝＝1.6×10﹣2m，所以水又对容器底的压强增加了：△p＝ρ水g△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣2m＝160Pa；（6）由图甲知，空瓶的重力G瓶＝1.4N，瓶子和铁块的总重力G＝2.2N，铁块重力：G铁＝G﹣G瓶＝2.2N﹣1.4N＝0.8N，由题知，图丁中弹簧测力计示数，即瓶子、水和铁块的总重力：G总＝3.1N，所以装入水的重力：G水＝G总﹣G＝3.1N﹣2.2N＝0.9N，装入水的体积：V水＝＝9×10﹣5m3＝90cm3，铁块的体积：V＝V容积﹣V水＝100cm3﹣90cm3＝10cm3，所以铁块密度：ρ＝＝0.8×103kg/m3。