Question

6．某实验小组的同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，将圆柱体挂在弹簧测力计下．当圆柱体下表面与水面相平时，圆柱体开始缓慢下降（整个过程水未溢出）．根据实验数据，绘制出如图所示的弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面浸人水中的深度h的关系图象．则：
（1）圆柱体浸没在水中时所受浮力为4N； 
（2）图象中AB（选填“AB”或“BC”）段表明物体所受浮力的大小随其
排开液体的体积的改变而改变；
（3）圆柱体由h₁到h₂的过程中，所受浮力不变，其下表面所受水的压强变大（均选填“变大”“变”或“不变”）；
（4）圆柱体的密度为1.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）当物体没有浸入水中时，所受浮力为零，此时拉力等于重力；
根据图象分析出浸没时所受的浮力，由F_浮=G-F得出圆柱体浸没在水中所受浮力的大小；
（2）拉力的示数发生变化，说明所受浮力在发生变化；
（3）分析h₁到h₂过程中拉力的变化，可知浮力的变化，根据深度的变化，可知压强的变化；
（4）由图象分析出物体完全浸没时所受的浮力，由阿基米德原理计算出物体的体积，根据物体的重力和体积得出其密度的大小．

解答 解：
（1）由图象知，当物体没有浸入水中时，拉力为6N，可知G=6N；
BC段拉力不变，可知物体完全浸没，此时F=2N，则完全浸没时的浮力F_浮=G-F=6N-2N=4N；
（2）AB段物体浸没在水中的体积不断变化，拉力不断变化，说明浮力发生了变化，可得物体所受浮力的大小随其排开液体的体积的改变而改变；
（3）圆柱体由h₁到h₂的过程中，拉力不变，所以所受浮力不变；
由于圆柱体在水中的深度变大，所以所受水的压强变大；
（4）由F_浮=ρ_液gV_排得，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；
物体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg；
则物体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
故答案为：（1）4；（2）AB；（3）不变；变大；（4）1.5×10³．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了学生分析图象和数据的能力，注意分析问题过程中控制变量法的应用，同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到灵活应用．