Question

8．沧浪河是兴化城区的一处美景，但由于受环境污染的影响．清澈的河水有被污染的危险．为此我校课外活动小组取了一些被污染样液（河水）展开实验探究，如图所示：①取一物体，用细丝悬挂在校零后的弹簧测力计下方，测得其重；②将物体完全浸没于水中，测得拉力大小；③将物体完全浸没于样液中，测得拉力大小（g取10N/kg）．
（1）物体在水中的浮力．
（2）物体的体积．
（3）物体的密度．
（4）物体在样液中的浮力．
（5）样液的密度．

Answer 1

分析 （1）利用称重法F_浮水=G-F_拉水可求得物体在水中的浮力；
（2）根据求得的浮力，利用F_浮=ρgV_排公式变形可求得其排开水的体积，因为物体全部浸没，所以V_物=V_排水；
（3）已知物体重力可求得其质量，再利用ρ=$\frac{m}{V}$求得其密度．
（4）利用称重法F_浮液=G-F_拉液可求得物体在液体中的浮力；
（5）利用F_浮=ρgV_排公式变形可求得液体的密度．

解答 解：（1）物体在水中的浮力：
F_浮水=G-F_拉水=4N-2N=2N；
（2）由F_浮=ρgV_排可得，物体排开水的体积：
V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³
物体浸没，则V_物=V_排水=2×10^-4m³；
（3）物体的质量：
m_物=$\frac{{G}_{物}}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物体的密度：
ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{0.4kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2×10³kg/m³，
（4）物体在样液中的浮力：
F_浮液=G-F_拉液=4N-1.6N=2.4N，
（5）V_排液=V_排水=2×10^-4m³
由F_浮=ρgV_排可得，样液的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{g{V}_{排液}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
答：（1）物体在水中的浮力为2N；
（2）物体的体积为2×10^-4m³；
（3）物体的密度为2×10³kg/m³；
（4）物体在样液中的浮力为2.4N；
（5）样液的密度为1.2×10³kg/m³．

点评 本题考查了学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件的掌握和运用，熟练利用F_浮=ρgV_排公式变形是解答此题的关键．