Question

【题目】小含同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验,请你根据小含的实验探究回答下列问题：

(1)实验步骤C与E的数据表明：浮力大小与_________；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大小为_______N。

(2)小含对ABCD四个步骤分析时，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关，对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而______(选填“增大”、“减小”或“不变”)当物体浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度_______(选填“有关"或“无关")。

(3)根据小含的实验数据可知：物块A的密度是_________。

(4)若已知容器的底面积是物体底面积的2倍，在步骤B的基础上往容器中加水使物体刚好全部浸没，此时水对容器底部的压强增加了400Pa，所加水的质量为____kg。 (已知弹簧弹力每变化0. 5N，伸长量就变化1cm)

(5)爱物理的小含在学习了浮力这一章之后设计了一个实验测某金属块的密度，如图所示，实验器材有小空桶、溢水杯、烧杯、量筒和水,实验步骤如下：

①让小空桶漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；

②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为10mL，如图乙；

③将烧杯中10mL水倒掉，从水中取出金属块，如图丙：

④将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为23mL，如图丁，

则被测金属块的密度是_______。在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】液体密度 2.4 增大 无关 4×103 0.3 3.3 不变

【解析】

第一空．C、E实验中，物体都浸没在液体中，控制了物体浸入液体的体积不变，改变了液体的密度，最终弹簧测力计示数为不同，表明：浮力大小与液体的密度有关。

第二空．A图物体在空气中，弹簧测力计示数为物体的重力，即G=8N；E图物体浸没在盐水中，弹簧测力计示数为F示=5.6N。根据称重法测浮力，物体浸没在盐水中受到的浮力为：

F浮=G-F示=8N-5.6N=2.4N。

第三空．由A、B、C可知，当物体浸没前，物体浸入水中越深，排开水的体积越大，受到的浮力越大。即浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大。

第四空．由A、C、D可知，当物体浸没在水中后排开水的体积不变，弹簧测力计示数不变，则浮力不变。说明浮力的大小与深度无关。

第五空．物体重力G=8N，则其质量为：

m===0.8kg。

由A、C或A、D可知，物体浸没在水中受到的浮力为：

F浮′=8N-6N=2N，

此时物体排开水的体积等于物体体积，根据阿基米德原理，得：

V=V排===2×10-4m3。

则物体得密度为：

ρ===4×103kg/m3。

第六空．设物体底面积为S、物体在B步骤中浸入水中的深度为h1、露出水面的高度为h2、加水使物体刚好全部浸没后物体上升高度为h3。B步骤中物体受到的浮力为8N-7N=1N，加水浸没后受到的浮力为2N，即加水后弹簧测力计示数减小了1N，因弹簧弹力计每变化0. 5N，伸长量就变化1cm，所以在B步骤的基础上加水使物体浸没后，弹簧测力计的弹簧收缩了2cm，即物体上升高度h3=2cm=0.02m。

在B步骤中，物体排开水的体积为：

V排B===1×10-4m3，

则物体此时浸入水中的深度为：

h1=，

物体露出水面的高度h2等于物体总高度（）减去浸入水中的深度，为：

h2=- h1=-=，

则加水后水面上升的高度为：

△h水= h2+ h3=+0.02m，

则水面上升的总体积为：

△V水=2S△h水=2S（+0.02m），

因加入水使物体浸没后，物体原来露出水面的体V露被水淹没，所以加入水的体积V水等于水面上升的总体积△V水减去V露：

V水=△V水-V露=△V水-（V-V排B），

则加入水的质量为：

m水=ρ水V水

=ρ水[△V水-（V-V排B）]

= ρ水[2S△h水-（V-V排B）]

= ρ水[2S（+0.02m）-（V-V排B）]

=ρ水（V-V排B +2S×0.02m），

即：

m水=ρ水（V-V排B +2S×0.02m）…………………………①

因加水后水对容器底部的压强增加了400Pa，其压强增大是由于压力增大而导致的，压力增大量等于加入水的重力与物体受到的浮力增大量之和，因加水后物体浮力增加了1N，则：

△F=G水+△F浮= m水g+1N，

所以：

=，

即：

400Pa=…………………………②

将①、②联列解得：

m水=0.3kg。

第七空．因甲图中水面与溢水口相平，所以乙图中将金属块浸没在水中，溢出水的体积即为金属块体积，即V金=10mL=10cm3。将金属块取出放入小筒中，处于漂浮，再溢出23mL水，即从甲图到丁图溢出水（排开水）的总体积为V排=10mL+23mL=33mL=33cm3，因小筒在甲图中本来就漂浮，根据阿基米德原理，则所以排开水所受的重力即为金属块漂浮时受到的浮力，再根据漂浮条件，该浮力即为金属块的重力，所以金属块的重力为：

G金===0.33N，

则金属块的质量为：

m金===0.033kg。

金属块的密度为：

ρ金===3.3×103kg/m3=3.3g/cm3。