Question

6．如图甲是研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系实验装置．用弹簧测力计提着物体A，使其缓慢浸入水中（水未溢出），根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A的下表面浸入水中的深度h的关系图象（如图乙）．（g=10N/kg）

（1）物体A浸没在水中之前，弹簧测力计的示数随A的下表面浸入水中深度的增加而减小，说明浮力与排开液体体积（选填“物体体积”或“排开液体体积”）有关．
（2）物体A浸没在水中后，所受的浮力为1N，且保持不变，说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关（选填“有关”或“无关”）．若某同学在使用弹簧测力计时，指针在零刻度线以上，该同学没有调零而直接进行测量，这样计算出的浮力值不变（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）
（3）物体A的密度为1.2×10³kg/m³．
（4）物体A下表面所受液体压强p与其浸入水中深度h的关系图象应为丙图中的D．
（5）如果将盛水的柱形容器换成梯形容器，如图丁所示，再将A物体按上述操作进行实验，则物体放入水的过程中水对容器底部的压强增加量△p随h的变化图象是图戊中的B．

Answer 1

分析 （1）物体A浸没在水中之前，浸入水中深度越大排开水的体积越大，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大，弹簧测力计的示数减小；
（2）由图乙可知h=0cm和h＞5cm时弹簧测力计的示数，利用称重法求出物体A浸没在水中后所受的浮力；浸没在水中的物体深度增加，弹簧测力计的示数不变，受到的浮力不变；
弹簧测力计未校正好指针会直接影响测量的准确性．指在0刻度下方，相当于提前多加了示数，指在0刻度上方，则相当于提前少加了示数，因此会造成结果的偏大或偏小．
（3）根据阿基米德原理表示出物体A浸没时排开水的体积即为物体A的体积，根据重力公式和密度公式求出物体A的密度；
（4）由p=ρgh分析物体A下表面所受液体压强p与其浸入水中深度h的关系得出答案；
（5）如果将盛水的柱形容器换成梯形容器，得出其浸入水中深度h的变化，由p=ρgh分析物体A下表面所受液体压强p与得出答案．

解答 解：（1）物体A浸没在水中之前，浸入水中深度越大排开水的体积越大，弹簧测力计的示数减小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大说明浮力与排开液体体积有关；
（2）由图乙可知，h=0时弹簧测力计的示数即为物体A的重力G_A=1.2N，h＞5cm时物体完全浸没弹簧测力计的示数F′=0.2N，则物体A浸没在水中后所受的浮力F_浮=G_A-F′=1.2N-0.2N=1N；
物体A浸没在水中后，受到的浮力不变，说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关；
若某同学在使用弹簧测力计时，指针在零刻度线以上，则相当于提前少加了示数，没有调零而直接进行测量，这样每次测量的结果偏小，都少加了示数，但浮力F_浮=G_A-F′是两次测量结果之差，所以计算出的浮力值不变；
（3）因物体A完全浸没在水中，由F_浮=ρgV_排可得，物体A的体积：
V_A=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
则由G=mg=ρgV得物体A的密度：
ρ_A=$\frac{{G}_{A}}{g{V}_{A}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
 （4）由p=ρgh可知，物体A下表面所受液体压强p随其浸入水中深度h的增大而增大，且p与h成正比，选项中D符合；
（5）物体A未浸没水中前，梯形容器与柱形容器相比较，圆柱浸没水中的深度相同，排开水的体积相同，则缩口的梯形容器液面上升的高度高，则水对容器底部的压强增加量△p₁的变大；则p与h不成正比，故B符合．
故答案为：（1）排开液体的体积；（2）1；无关；不变；（3）1.2×10³；（4）D；（5）B．

点评 本题考查了探究浮力的大小与哪些因素有关的实验和密度的测量实验，综合了密度、压强、浮力的有关知识，综合性强，有一定的难度．