Question

11．小宇同学想利用图示装置来探究“物体下沉的条件”，已知物块的休积是50cm³，如图1、2所示，他将物块缓慢匀速浸没到液体中，测力计示数如图所示，g取10N/kg．
（1）由图示可知，物块浸没在液体中时受到的浮力为0.5N；通过运算，可知烧杯中液体的密度为1g/cm³．
（2）小宇同学换用不同的下沉物体多次实验后，发现物体下沉的条件是F_浮小于G_物（选填“大于”或“小于”）；
（3）同桌的小虎同学根据实验过程分别画了测力计拉力、浮力、容器底部所受液体压力以及容器对桌面的压力与物体浸入深度h的图象，其中表示容器底部所受液体压力与物体浸入液体深度的关系图象是C．

4）通过交流，班上的小华同学突发奇想，如果在测力计1N的位置标上刚才计算出的液体密度值，就可以把测力计改装成一个密度秤．该密度秤的零刻度应标在1.5N处，该密度秤的刻度是均匀（选填“均匀”或“不均匀”）．
（5）若原物块质量、体积、密度分别记为m₀、V₀、ρ₀，为了增大该密度秤的量程可以B
A．换为体积为V₀，密度比ρ₀小的物块      B．换为质量为m₀，密度比ρ₀大的物块
C．换为更大量程的测力计                 D．换为质量比m₀大，体积比V₀大的物块．

Answer 1

分析 （1）根据重力和质量的关系式G=mg，导出m=$\frac{G}{g}$，计算质量；重力差法计算浮力：F_浮=G-G′；根据阿基米德原理：F_浮=ρ_液gV_排，导出ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$，计算密度．
（2）物体在液体中的浮沉条件：上浮：F_浮＞G；悬浮：F_浮=G；下沉：F_浮＜G；
（3）由p=ρgh和F=pS分析物体A下表面所受液体压力与其浸入水中深度h的关系得出答案；
（4）根据液面密度的计算公式、浮力大小分析；
（5）从影响浮力大小和物体重力方面综合考虑．

解答 解：
（1）因为G=mg，物体质量为：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.5N}{10N/kg}$=0.15kg5； F_浮=G-G′=1.5N-1N=0.5N；
由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知液体密度为：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.5N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1×10³kg/m³．
（2）由实验可知，物体下沉的条件是F_浮 ＜G_物；
（3）由题意可知，物体放入液体前，容器底部受到一定的压强和压力，当慢慢放入物块后，随着物块排开的液体的体积变大，则液面升高，由p=ρgh和F=pS可知压力也会慢慢变大，全部浸入水中后，液面高度不变，压力不变，故C符合．
（4）物体在液体中受到的浮力为0.5N，在液体中测力计示数为1N，物体在空气中的示数为1.5N，故密度秤的零刻度应标在1.5N处；
由ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$可知，液体密度大小与浮力大小是成正比的，该密度秤的刻度是均匀的；
（5）要想提高液体密度秤测量液体密度时的量程，可以增大分度值，在物体的质量不变时，需要减小物体的体积，故换用密度比ρ₀大的物块，故选B．
故答案为：（1）0.5；1；（2）小于；（3）C；（4）1.5；均匀；（5）B．

点评 本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理、弹簧测力计读数的掌握和运用，灵活运用所学知识解决实际问题的能力，是一道难度较大的题目．