Question

14．小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示．

（1）分析图甲、乙、丙，说明浮力的大小与排开液体的体积有关．
（2）分析图甲、丙、丁，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关．（选填“有关”或“无关”）
（3）分析图甲、丁、戊，说明浮力的大小与液体密度有关．
（4）圆柱体浸没在水中时受到的浮力是4N．
（5）圆柱体的密度是1.25×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论．
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题．
（3）浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，要探究浮力大小与液体密度的关系，要控制排开液体的体积一定，改变液体的密度，观察弹簧测力计示数的变化；
（4）物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力．
（5）由图甲、丙，根据称重法可知圆柱体在水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出圆柱体完全浸没水中时的体积，即圆柱体的体积；根据G=mg可求得其质量，再利用ρ=$\frac{m}{V}$可求得圆柱体的密度．

解答 解：（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）分析图甲、丙、丁可知，物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，弹簧测力计的示数相同，则受到的浮力相同，由此可得，浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关系．
（3）分析图甲、丁、戊，可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，物体受到的浮力不同，因此可以说明浮力的大小与液体密度有关．
（4）由图甲、丙所示实验可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N．
（5）由F_浮=ρ_水gV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
圆柱体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg，
圆柱体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.5kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.25×10³kg/m³．
故答案为：（1）排开液体的体积；
（2）无关；
（3）密度；
（4）4；
（5）1.25×10³．

点评 本题考查了探究影响浮力大小因素实验、求物体的体积与密度问题，要掌握称重法测浮力的方法、应用浮力公式即可解题，应用控制变量法是正确解题的关键．