题目内容

【题目】如图,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。(不计细线重,g取10N /k g)

(1)除图中的器材外,还需要的测量工具是_____________。

(2)小王从圆柱体接触水面至接触容器底之前,分别记下h和F,并将测量的结果填写在下面的表格中。

实验次序

1

2

3

4

5

6

7

8

9

h/cm

0

2

4

6

8

10

12

14

16

F/N

9.0

7.8

6.6

5.4

4.2

3.0

1.8

1.8

① 依据表中数据,在图的方格纸中画出F与h关系的图象。

(____________)

② 分析表中数据、观察图象,可以得出:在物体A没有浸没之前,当h增大时,弹簧测力计的示数________(选填“增大”、“减小”或“不变”);说明浮力的大小与___________有关。

③ 分析表中数据、观察图象,可以得出:在物体A浸没后,当增大h时,弹簧测力计的示数_________(选填“增大”、“减小”或“不变”);说明浮力的大小与______________无关。

④ 从表格中可知:在做次序3的实验时,物体A受到的浮力为______________。

(3)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____ Pa。

【答案】刻度尺 见解析所示 减小 物体排开(浸入)液体的体积 不变 浸没深度 2.4 900Pa

【解析】

(1)该实验要探究物体A物浸入水中时,弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系,所以除图中的弹簧测力计外,还需要刻度尺测量距离。

(2)① 分别描出(0,9)(2,7.8)(4,6.6)(6,5.4)(8,4.2)(10,3.0)(12,1.8)(14,1.8)各点,并用平滑的线条连接。如图

②物体浸入水中的深度增大,即物体排开(浸入)液体的体积增大。由图像及表中数据可知,在物体A没有浸没之前(浸入深度为12cm之前),当h增大时,弹簧测力计的示数减小;物体在逐渐下沉过程中,可看作是静止的,受到重力G、弹簧测力计的拉力F、浮力F浮三个力作用,所以G=F+F浮。由等式可知,物体重力不变,当拉力减小时,说明浮力在增大。即浮力的大小与物体排开(浸入)液体的体积有关。

③由图像及表中数据可知,在物体A浸没(浸入深度大于等于12cm)后,当h增大时,弹簧测力计的示数不变;由G=F+F浮可知,物体重力、拉力不变,则浮力也不变。说明浮力的大小与物体浸没在水中的深度无关。

④由图像及表中数据可知,物体重力G=9N,次序3的弹簧测力计示数F=6.6N,则物体所受浮力F浮=G-F=9N-6.6N=2.4N。

(3)由图像及表中数据可知,物体重力G=9N,浸没后弹簧测力计示数F=1.8N,则物体浸没后所受浮力F浮=G-F=9N-1.8N=7.2N;物体浸没后与未放入物体前相比,容器中总体积增加了,增加的体积△V=VA=V排=;因容器底面积S= 80cm2=0.008m2,所以物体浸没后容器中水面上升高度为△h===0.09m;所以物体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量为△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。

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