题目内容

【题目】小美在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计、合金块a、金属块b、大小柱形容器若干、水,密度未知的某种液体,细线等。小美进行了如图所示的实验,用弹簧测力计挂着金属块a缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F(液体均未溢出),并将其示数记录在下面表中:

(1)此实验A步骤中,弹簧测力计的示数为2.7N,根据表中数据计算,在步骤D中合金块a 所受浮力是_____N;与物体未浸入水时相比,水对底部的压力增大了_____N,容器对地面的压力增大了_________N;

(2)小美根据表格中的数据计算,得出了合金块a的密度为_____kg/m3;某种液体的密度是_______kg/m3;

实验步骤

B

C

D

E

F

弹簧测力计示数/N

1.6

1.2

0.7

0.7

1.1

(3)若在步骤D中,拴着合金块a的细绳突然断了,合金块沉底,则与物体未浸入水时相比,水对底部的压力增大了_____N,容器对地面的压力增大了______N;

(4)同组的小明只有刻度尺这一测量工具,于是他进行了如下操作:

①在圆柱形容器中装有适量的水,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时容器中水的深度H1为12cm,如图甲,此时烧杯处于_____状态;

②将待测金属块b吊在烧杯底部,测出烧杯静止时露出水面的高度h1为5cm,容器中水的深度H2为18cm,如图乙,大圆柱形容器底面积为300cm2,则金属块质量为_____g;

③将金属块b放在烧杯中,烧杯静止时露出水面的高度h2为2cm,如图丙,已知大圆柱形容器底面积为烧杯底面积的3倍,则金属块b的密度为_____kg/m3。

【答案】2 2 2 2 2.7 漂浮

【解析】

(1)利用称重法求出合金块a受到的浮力,根据阿基米德原理分析水对容器底部增大的压力,容器对地面的压力等于物重减去拉力,据此分析地面受到压力的变化量。

(2)根据阿基米德原理可知合金块a完全浸没时排开水的体积,即为合金块a的体积,再根据即可求出合金块a的密度;利用称重法求出合金块a浸没在待测液体中受到的浮力,再根据可求得液体的密度。

(3)由于细绳断后,合金块a受到的浮力不变,据此分析水对容器底部压力的变化;容器对地面的压力等于物重,据此分析地面受到压力的变化量。

(4)①根据甲图分析作答。

②比较甲乙两图可知,烧杯两次受到的浮力之差就是金属块b的重力,根据即可求出金属块b的质量。

③比较乙丙可知,根据烧杯两次受到的浮力之差可以求出金属块b的体积,最后利用密度公式求出金属块b的密度。

(1)[1]根据称重法可知,合金块a受到的浮力

[2]根据阿基米德原理可知

故水对容器底部的压力增大了2N。

[3]容器对地面的压力等于物重减去拉力,由此可知容器对地面的压力增大量为

(2)[4]合金块a的体积等于其完全浸没时排开水的体积,根据阿基米德原理可知,合金块a排开水的体积

根据可得,合金块a的密度

[5]根据称重法可知,合金块a在待测液体中受到的浮力

根据阿基米德原理可知,待测液体的密度

(3)[6]由于细绳断后,合金块a受到的浮力不变,故水对容器底部的压力仍增大了2N。

[7]物重增加了2.7N,则容器对地面的压力增大了2.7N。

(4)①[8]由甲图可知,烧杯处于漂浮状态。

②[9]比较甲乙两图可知,均是漂浮,受到的浮力都等于重力,则两图中浮力的变化量等于金属块b的重力,即

则金属块b的质量

[10]比较乙丙可知,都是漂浮,烧杯和金属块的总重不变,则乙图中金属块b受到的浮力等于这两次烧杯受到的浮力变化量,则金属块b受到的浮力

所以金属块b的体积

故金属块b的密度

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