Question

19．小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示．

（I）分析图甲、乙、丙，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
（2）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，可选用丙、丁图的装置来进行操作．
（3）圆柱体浸没在水中时的浮力是4N，圆柱体的体积是4×10^-4m³．（g 取10N/Kg）
（4）用图示实验数据测出盐水的密度是1.1×10³kg/m³．
（5）若烧杯的底而积为200cm²，则圆柱体全部放入水中后烧杯底部所受到的压强增加了200Pa．

Answer 1

分析 （1）探究影响浮力大小的因素实验，应采用控制变量法，分析图示实验；根据实验控制的变量与实验现象即可判断；
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题．
（3）由图甲、丙，根据称重法可知圆柱体在水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出圆柱体完全浸没水中时的体积，即圆柱体的体积；
（4）由图甲、丁，根据称重法可知物体A在盐水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出盐水的密度．
（5）根据物体体积求出物体放入水中后水面上升的高度，然后由液体压强公式求出水对容器底压强的增加量．

解答 解：（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，液体的密度相同而物体排开液体的体积不同，物体浸入水中时测力计示数不同，则物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）由图丙、丁可知，物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，弹簧测力计的示数相同，则物体受到的浮力相同，由此可知，浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关．
（3）由图甲、丙可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（4）由图甲、戊可知，圆柱体浸没在盐水中所受浮力：F_浮盐水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
由F_浮=ρ_盐水gV_排可得，盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮盐水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（5）圆柱体排开水的体积V_排=V=4×10^-4m³，容器的底面积S=200cm²=0.02m²，
由V=Sh可得，圆柱体浸没在水中后，水面上升的高度：△h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}{0.02{m}^{2}}$=0.02m，
圆柱体在烧杯内浸没后，水对容器底产生的压强增加了：
△p=ρg△h=1×10³kg/m³×10N/kg×0.02m=200Pa．
故答案为：
（1）物体排开液体的体积；（2）丙、丁；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；（5）200．

点评 本题考查了探究影响浮力大小因素实验、求物体的体积与密度问题，要掌握称重法测浮力的方法、应用浮力公式即可解题，应用控制变量法是正确解题的关键．