Question

14．小明利用如图甲所示的实验，研究浮力大小与深度的关系．根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计的示数F与物体下表面在水中所处深度h 的关系图象（如图乙所示）．根据该图象求：（g取10N/kg）
（1）物质的质量．
（2）物体浸没在水中时，受到的浮力大小．
（3）物体的密度．

Answer 1

分析 从F-h 图象中，可以读出当物体不受浮力的弹簧测力计示数（在空气中称重），利用重力公式求物体的质量；读出全浸入时物体受到的浮力，利用阿基米德原理求排开水的体积（物体的体积），再利用密度公式求物体的密度．

解答 解：（1）由图可知当物体受浮力为0时，G=12N，
物体的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{12N}{10N/kg}$=1.2kg；
（2）由图可知，当物体全浸入时，物体受浮力
F_浮=G-F′=12N-4N=8N；
（3）物体全浸入，则物体的体积等于排开水的体积，
根据F_浮=ρ_水gV_排可得物体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{8N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=8×10^-4m³．
物体的密度：ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{1.2kg}{8×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
答：（1）物质的质量为1.2kg．
（2）物体浸没在水中时，受到的浮力大小为8N．
（3）物体的密度为1.5×10³kg/m³．

点评 本题考查知识点比较多，密度的计算、重力的计算、浮力的计算及其公式变形，涉及到从图象搜集信息，属于难题．