Question

6．学完“压强和浮力”知识后，小赵同学进行了如下实验：将一体积为40cm³的物块缓慢匀速浸没到液体中，测力计示数如图甲的图1、图2所示．
（1）由图示可知，物块浸没在液体中时受到的浮力为0.5N．通过计算可知烧杯中液体的密度为1.25g/cm³．
（2）小赵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，其中表示测力计拉力与物体浸入液体深度的关系图象是B
（3）通过交流，班上的小华同学突发奇想，如果在测力计1N的位置标出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”）的．

Answer 1

分析 （1）根据重力差法计算物体受到的浮力：F_浮=G-G′；物体排开液体的体积等于物体的体积，根据阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排，导出ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$，计算液体的密度；
（2）物体浸没液体的深度越大，排开液体的体积越大，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物体受到浮力越大，则对弹簧秤的拉力越小，据此得出测力计拉力F与物体浸入液体深度h的关系图象；
（3）测力计显示拉力的大小，根据F_浮=G-G′和F_浮=ρ_液gV_排推导出ρ_液与F_拉的关系，分析得出结论．

解答 解：
（1）由测力计的示数可知，物体的重力G=1.5N，物体浸没液体中时测力计的示数F′=1N；
则物体受到的浮力：
F_浮=G-F′=1.5N-1N=0.5N；
物块浸没在液体中，则物体排开液体的体积V_排=V_物=40cm³=4×10^-5m³，
由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，液体密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.5N}{10N/kg×4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1.25×10³kg/m³=1.25g/cm³．
（2）由题意可知，物体放入液体前，测量物体的重力，测力计示数最大；
当慢慢放入物块后，随着物体浸入液体深度的增大，排开液体的体积变大，由F_浮=ρ_液gV_排可知，物体受到浮力变大，则对测力计的拉力逐渐变小，即测力计示数逐渐变小；
物块浸没以后，排开液体的体积不变，物体受到浮力不变，则对测力计的拉力不变，即测力计示数不变；
所以，表示测力计拉力F与物体浸入液体深度h的关系图象为图象B；
（3）该密度秤的零刻度，即物体没有浸入液体中时测力计示数的位置应标上0g/cm³，由图甲可知，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；
该密度秤是通过拉力大小显示液体密度大小，测力计的拉力为：F_拉=G-F_浮=G-ρ_液gV_排，
物体完全浸没在液体中，排开液体体积V_排一定，G、g也是定值，所以F_拉和ρ_液是一次函数关系，则密度秤的刻度是均匀的．
故答案为：（1）0.5；1.25；（2）B；（3）1.5；均匀．

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．