Question

20．小明用弹簧测力计、合金块、烧杯和水进行了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验，如图1所示．（g=10N/kg）

（1）根据乙、丙、丁可得出的结论物体浸入同种液体中，排开液体的体积越大，所受浮力越大．
（2）合金块的重力是3.6N，合金块的密度是3.6×10³kg/m³．
【拓展】
完成实验后，小明将水倒出，将该合金块放在烧杯底部，然后向烧杯中倒另一种液体，通过测量容器中液体的深度h（如图2），同时计算合金块受到的浮力F_浮，绘制了如图3所示的图线．
（1）分析图象可知，液体深度增至10cm以后，物体处于沉底状态（选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”）．
（2）小明所用液体的密度为0.6×10³kg/m³．
（3）若合金块的底面积为10cm²则液体深度增至10cm以后，合金块对烧杯底部压强为3000Pa．

Answer 1

分析 （1）根据图中测力计的示数分析；
（2）根据甲图可得出合金块的重力；根据甲丁可得出浮力，根据阿基米德原理求出物体的体积，然后根据密度公式求出合金块的密度；
【拓展】
（1）根据图象中浮力的变化分析；
（2）根据阿基米德原理求出液体密度；
（3）根据公式P=$\frac{F}{S}$计算压强的大小．

解答 解：（1）根据乙、丙、丁可知，物体浸入液体中的体积越大，测力计示数越小，表面受到的浮力越大，故结论为：根据乙、丙、丁可得出的结论；
（2）合金块的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3.6N}{10N/kg}$=0.36kg，合金块受到的浮力为：F_浮=3.6N-2.6N=1N；
金属块完全浸没时排开水的体积：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
因为合金块浸没入水中，所以V=V_排，
合金块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.36kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.6×10³kg/m³．
【拓展】
（1）将该合金块放在烧杯底部，然后向烧杯中倒另一种液体，液体深度增至10cm以后，浮力不在变化，故此时合金块全部浸没在液体中，处于沉底状态；
（2）液体的密度为：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{gV}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.6×10³kg/m³．
（3）合金块对地面的压力为：F=3.6N-0.6N=3N；则压强为：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{3N}{0.001{m}^{2}}$=3000Pa；
故答案为：（1）物体浸入同种液体中，排开液体的体积越大，所受浮力越大；（2）3.6；3.6×10³；
【拓展】（1）沉底；（2）0.6×10³；（3）3000．

点评 本题是一道综合题，综合考查了学生的实验和计算能力，理解阿基米德原理是解答本题的关键．