Question

16．如图甲．底面积为80cm²的圆筒形容器内装有适量的水．放在水平桌面上； 底面积为60cm²、高为12cm的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下．小王要探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时（ 水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系．（ 使用刻度尺测量h，不计细线重）

（1）小王从圆柱形物体A接触水面至接触容器底之前，分别记下多组F、h，并将测量的结果填写在实验表格中，依据实验表中数据，在图乙中的方格纸中画出了F与h关系的图象．
①由图象乙可知，物体A的重力为9N．
②观察图象乙，可以得出结论：在物体A没有浸没之前，当h增大时，弹簧测力计的示数F减小（ 选填“增大”、“减小”或“不变”）； 在物体A浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数F不变 （ 选填“增大”、“减小”或“不变”），由此可知浸没在液体中的物体所受浮力与浸入深度无关 （ 选填“有关”或“无关”）．
③由图象乙可知：当h等于10cm时，物体A受到的浮力为6N．
（2）物体A在容器内浸没后与未放入物体A前比较，水对容器底产生的压强增加了900Pa．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）根据图象可知，物体在未浸入液体时，弹簧测力计的示数等于物体的重力；
（2）在物体A没有浸没之前、物体A浸没后，弹簧测力计的示数变化可以从图象中得出；
（3）从图象中读出当h等于10cm时弹簧测力计的拉力，根据称重法可求出物体受到的浮力；
（4）已知物体的底面积和高度，可以得到其体积；物体完全浸没时排开水的体积等于它的体积；已知物体的体积和容器的底面积，可以求出物体浸没后水面上升的高度△h；利用△p=ρg△h可以得到水对容器底部增加的压强．

解答 解：
（1）根据图象可知，物体在未浸入液体时，弹簧测力计的示数为9N，即物体重力为9N．
（2）由图乙可知，在物体A没有浸没之前，当h增大时，弹簧测力计的示数F减小；
在物体A浸没后，当增大h时，弹簧测力计的示数F不变，物体所受浮力大小不变；
由此可知，浸没在液体中的物体所受浮力与浸入深度无关．
（3）由图乙可知，当h等于10cm时，弹簧测力计的拉力为F=3N，
所以，此时物体受到的浮力为：F_浮=G-F=9N-3N=6N；
（4）物体完全浸没时排开水的体积：V_排=V_物=S_物h_物=60cm²×12cm=720cm³，
则水面上升的高度：△h═$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容器}}$=$\frac{720c{m}^{3}}{80c{m}^{2}}$=9cm=0.09m，
所以，水对容器底增加的压强：△p=ρg△h=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.09m=900Pa．
故答案为：（1）9；（2）减小；不变；无关；（3）6；（4）900．

点评 本题是探究浮力大小的实验，考查了称重法求浮力、体积公式的应用和液体压强的计算，关键是从图象中获取有用的数据．