Question

5．小宁为了研究浸入水中的物体所受浮力的变化规律，设计了如图所示的实验，他将弹簧测力计上端固定，下端挂一粗细均匀的圆柱体金属块A，其长度为L．开始时，他将金属块A完全浸没在水中，容器的底部装有一由阀门B控制的出水口．实验时，他打开阀门B缓慢放水，放到弹簧测力计的读数不再变化为止，立即关闭阀门B．在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为3N和4N，则金属块A受到的最大浮力为1N，金属块A的密度为4g/cm³．

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计的读数最大时，弹簧测力计的读数为金属块A的重力．金属块A受浮力最大时即弹簧测力计的读数最小时，因为弹簧测力计的读数等于金属块A的重力减去金属块A的浮力．
（2）根据浮力公式计算金属块A的体积，根据重力公式计算金属块A质量，根据密度公式计算金属块A的密度．

解答 解：
（1）当金属快没有接触水面时，弹簧测力计的示数最大，金属快完全浸入水中，浮力最大，弹簧测力计的示数最小，所以最大浮力为F_浮=F₂-F₁=4N-3N=1N；
（2）根据G=mg可得金属块的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
根据F_浮=ρ_水gV_排可得金属块体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
金属块的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}kg/{m}^{3}}$=4×10³kg/m³=4g/cm³．
故答案为：1；4．

点评 本题考查学生对重力、浮力、浮力计算公式以及密度计算公式的理解和应用．