Question

1．小明用如图甲所示的装置，探究浮力的大小与哪些因素有关．物体A是底面积为5cm²、高为6cm的实心圆柱形物体，弹簧测力计的分度值是0.1N（计算过程中，g取10N/kg）．
（1）小明用弹簧测力计提着物体A逐渐浸入液体中，直到物体的下表面与烧杯底部将要接触时为止，在此过程中，小明记下了物体的下表面浸入液体中的深度h和弹簧测力计的示数F，并绘制出图乙所示的图象．
（2）物体浸没前，随着浸入液体中深度的逐渐增加，物体所受的浮力增大，液体对容器底的压强增大．
（3）由图象可知：物体重为2.4N；还可求出烧杯中液体的密度为2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （2）由F_浮=G-F_示，根据弹簧测力计的读数逐渐变小得出所受的浮力的变化；根据p=ρgh可分析液体对容器底的压强；
（3）根据二力平衡，物体的重G等于h=0时弹簧测力计的示数；图乙中水平线表明物体全部浸没在液体中的过程．由F_浮=G-F_示求出浸没时物体受到的浮力，根据阿基米德原理求出液体的密度．

解答 解：（2）图乙中斜线表示物体正在浸入液体至刚好浸没的过程，弹簧测力计的读数逐渐变小，由F_浮=G-F_示可知，物体所受的浮力逐渐增大；
随着浸入液体中深度的逐渐增加，物体排开液的体积逐渐增加，则液面不断升高，由p=ρgh可知液体对容器底的压强不断增大；
（3）当h=0时，弹簧测力计的示数F_示1=2.4N，即物体的重力G=2.4N；
图中水平线表示浸没时弹簧测力计的示数F_示2=1.8N，
物体浸没时受到的浮力：F_浮全=G-F_示2=2.4N-1.8N=0.6N，
物体的体积：V_物=S_物h=5cm²×6cm=30cm³=3×10^-5m³，
因物体全部浸没，所以V_排=V_物=3×10^-5m³，
由F_浮=ρ_液gV_排可得，液体的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮全}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×3×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=2×10³kg/m³，
故答案为：（2）增大；增大；（3）2×10³．

点评 此题探究浮力的大小与哪些因素有关，综合考查二力平衡、阿基米德原理、测液体的密度等知识，综合性较强．根据图乙明确对应的物理过程是解题的关键．