题目内容

某校物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究:在一个重为4N,底面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器底部,放一个边长为10cm的正方体物块,然后逐渐向容器中倒水(水始终未溢出).通过测量容器中水的深度h,分别计算出该物块所受到的浮力F,并绘制了如图所示的图象.请你解答下列问题(g取10N/kg).
(1)分析图象可知,水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中,物块受到的浮力越来越______,继续往容器中倒水,随着水的深度增加,水对容器底部的压强______.当水深增至8cm后,物块处于______(选填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”)状态.
(2)物块的重力是多少?物块的密度是多少?
(3)当水的深度为4cm时,水对容器底的压强和木块对容器底的压强分别是多少?

解:(1)读图可知,水深从0逐渐增加到8cm的过程中,物块所受浮力是越来越大的;水的深度增加,底部所受压强会增大;图中当水深增至8cm以后,浮力不再变化,且此时的水深小于物块的边长10cm,因此,说明物块处于漂浮状态;
故答案为:大;增大;漂浮.
(2)因为物块漂浮,所以重力=浮力=8N,
物块的密度ρ====800kg/m3
(3)水对容器底的压强P=ρgh=1.0×103kg/m3×0.04m=400Pa,
由图象可得此时F=4N,
木块对容器底的压力F=F=G-F=8N-4N=4N,
木块对容器底的压强P===400Pa.
答:(2)物块的重力是8N;物块的密度是800kg/m3
(3)当水的深度为4cm时,水对容器底的压强为400Pa;木块对容器底的压强是400Pa.
分析:(1)观察图象中一开始的变化趋势可以看出,浮力在逐渐增大.液体内部压强会随深度的增加而增大.从图象看,当水深达到8cm后,物块的浮力不再增加,比较水深与物块的边长可以看出它此时的浮沉状况;
(2)确定了物块漂浮,便可根据图中的浮力得出物块的重力,再利用密度公式即可求出物块的密度.
(3)根据P=ρgh可求水对容器底的压强;根据图象可知,当水的深度为4cm时的浮力,再根据F=F=G-F可求出木块对容器底的压力,然后利用P=即可求出木块对容器底的压强.
点评:阅读图象,从中获取有用的数据是本题解决的关键.其中通过比较水深与物块边长判断物块的浮沉状况,决定了能否顺利求出物块的重力与密度,值得我们学习与借鉴.
练习册系列答案
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(2008?黄浦区一模)某校物理兴趣小组同学用U型管液体压强计探究“液体内部压强规律”.他们首先猜想:液体内部压强与哪些因素有关?接着用实验来探究跟这些因素的关系.他们选用甲、乙、丙三个完全相同的容器,甲、乙容器中装有水;丙容器中装有盐水(ρ水<ρ盐水).然后,他们把压强计的金属盒如图25放置在液体中,用不同的方法改变金属盒在液体中的深度h和离容器底部的距离d,并观察U型管中液面高度差L.他们的实验过程及实验数据记录在下列表:
表一 甲容器    
实验次数 h∕cm d∕cm L∕格
1 10 30 4
2 20 20 8
3 30 10 12
4 30 5 12
表二 乙容器    
实验次数 h∕cm d∕cm L∕格
5 10 40 4
6 20 30 8
7 30 20 12
8 40 10 16
表三 丙容器      
实验次数 h∕cm d∕cm L∕格  
9 10 40 5  
10 20 30 10  
11 30 20 15  
12 40 10 20  
(1)根据实验设计可知,他们猜想液体内部压强的大小与
金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ
金属盒在液体中的深度h、离容器底部的距离d以及液体的密度ρ
有关.
(2)根据实验次数
1与6(2与7或3与8)
1与6(2与7或3与8)
可初步得出结论:在同种液体中,当离容器底部距离相同时,深度越大,液体内部的压强越大.
(3)根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可判断液体内部压强的大小与液体密度
(选填“有”或“无”)关系.
(4)小明同学根据表一、表二、表三中的实验数据,他得出结论:液体内部压强的大小与离开容器底部的距离d有关.你认为该结论是
错误
错误
 (选填“或“错误”)的.理由是
从表一中3与4的数据可以看出,金属盒在同一深度的水中,离容器底部的距离d虽然不同,但压强相同,说明液体内部压强的大小与金属盒离容器底部的距离d无关.
从表一中3与4的数据可以看出,金属盒在同一深度的水中,离容器底部的距离d虽然不同,但压强相同,说明液体内部压强的大小与金属盒离容器底部的距离d无关.

(5)根据实验数据,小红得出结论:①在同种液体中,液体内部压强与深度成正比;②当深度相同时,液体内部压强与液体密度成正比.你认为根据以上实验数据,
只可得出结论①
只可得出结论①
.(选填“只可得出结论①”、“只可得出结论②”或“结论①和②都可以得出”)

某校物理兴趣小组同学用U型管液体压强计探究“液体内部压强规律”.他们首先猜想:液体内部压强与哪些因素有关?接着用实验来探究跟这些因素的关系.他们选用甲、乙、丙三个完全相同的容器,甲、乙容器中装有水;丙容器中装有盐水(ρ水<ρ盐水).然后,他们把压强计的金属盒如图25放置在液体中,用不同的方法改变金属盒在液体中的深度h和离容器底部的距离d,并观察U型管中液面高度差L.他们的实验过程及实验数据记录在下列表:
表一甲容器  
实验次数h∕cmd∕cmL∕格
110304
220208
3301012
430512
表二乙容器  
实验次数h∕cmd∕cmL∕格
510404
620308
7302012
8401016
表三丙容器  
实验次数h∕cmd∕cmL∕格
910405
10203010
11302015
12401020
(1)根据实验设计可知,他们猜想液体内部压强的大小与______有关.
(2)根据实验次数______可初步得出结论:在同种液体中,当离容器底部距离相同时,深度越大,液体内部的压强越大.
(3)根据表二、表三中的实验次数5与9、6与10、7与11或8与12可判断液体内部压强的大小与液体密度______(选填“有”或“无”)关系.
(4)小明同学根据表一、表二、表三中的实验数据,他得出结论:液体内部压强的大小与离开容器底部的距离d有关.你认为该结论是______ (选填“或“错误”)的.理由是______.
(5)根据实验数据,小红得出结论:①在同种液体中,液体内部压强与深度成正比;②当深度相同时,液体内部压强与液体密度成正比.你认为根据以上实验数据,______.(选填“只可得出结论①”、“只可得出结论②”或“结论①和②都可以得出”)

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