Question

【题目】小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等．

（1）小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：

实验步骤	B	C	D	E	F
弹簧测力计示数/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）在实验步骤B中铜块所受浮力F浮=N．
（3）分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟有关．
（4）小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是kg/m3（结果保留一位小数），还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是Pa，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐（选填“增大”或“减小”）．
（5）小冉在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐（选填“增大”或“减小”）；当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），烧杯底部受到水的压强增加了Pa．（已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm）

Answer 1

【答案】
（1）2.7
（2）0.1
（3）排开液体的体积；液体的密度
（4）1.3×103；200；增大
（5）减小；420
【解析】解：（1）测力计的分度值为0.1N，由指针位置可知，A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7N；（2）由表格数据可知，在实验步骤B中拉力为2.6N，则步骤B中铜块所受浮力F浮=G﹣F拉=2.7N﹣2.6N=0.1N，
由A、B、C、D所示实验可知物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知：浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
由A、E、F，实验可知，物体排开液体体积相同而液体密度不同，物体受到的浮力不同，这说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小根液体密度有关．（3）V=5cm2×6cm=30cm3=3×10﹣5m3 ， 浸没时，V排=V，
在F图中，F浮′=G﹣F′拉=2.7N﹣2.3N=0.4N，
由F浮=ρ液gV排可得：
ρ液= = ≈1.3×103kg/m3
由浮力产生的原因可知，骤B中铜块下表面受到水的压力F=F浮=0.1N．
下表面受到水的压强p= = =200Pa，
由B、C、D中数据可知，F拉逐渐减小，根据F浮=G﹣F拉可知，浮力增大，即下表面受到水的压力增大，受力面积不变，由p= 可知，p逐渐增大，即铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐增大；（5）缓慢向烧杯内加水，排开水的体积增大，根据F浮=G﹣F拉可知，弹簧测力计的示数逐渐减小；
由F浮=ρ液gV排可得：
V排= = =1×10﹣5m3 ，
此时铜块浸入水的深度：
h1= = =0.02m=2cm，
由此当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），所加水的深度，h=6cm﹣2cm=4cm=0.04m，
烧杯底部受到水的压强增加了p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa，
但由于在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm，因此
当所加水使铜块刚好浸没时（水未溢出），此时拉力减小0.2N，则弹簧的长度缩短0.2cm=0.002m，因此还应该倒入0.002m高度的水，
故p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa，
因此烧杯底部受到水的压强增加值△p=p1+p2=400Pa+20Pa=420Pa．
所以答案是：（1）2.7；（2）0.1；（3）排开液体的体积；液体的密度；（4）1.3×103；200；增大；（5）减小；420．
【考点精析】解答此题的关键在于理解探究浮力大小的实验的相关知识，掌握浸在液体中的物体受到的浮力大小与物体浸在液体中的体积和液体的密度有关．