Question

20．某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验：
（1）物体所受重力为4N．
（2）物体浸没在水中受到的浮力1N．
（3）通过比较B、C、D三幅图，物理社团得出：浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论，对此结论你认为是错误（”正确“或”错误“）的．理由是过程不完整，没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系．
（4）根据已有条件，请你求出E图中弹簧秤的示数是3.2N（g取10N/kg，ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根据指针位置即可读数；
（2）物体在水中受到的浮力大小等于在空气中弹簧测力计的示数减去浸没在水中时弹簧测力计的示数；
（3）B、C、D三幅图，深度变化的同时，排开液体的体积也在变化．应用控制变量法．
（4）结合在水中所受浮力可求得浸没时物体排开水的体积，即为物体体积，再利用F_浮=ρgV_排．可求得物体在酒精中受到的浮力，
浸没在酒精中时弹簧测力计的示数等于重力减去物体在酒精中受到的浮力．

解答 解：（1）由A图可知，物体所受重力为4N；
（2）物体在空气中时弹簧测力计示数4N，全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3N，则物体浸没在水中受到的浮力：F_浮水=G-F=4N-3N=1N；
（3）通过比较B、C、D三幅图，物理社团得出的结论是不对的；物体没有浸没时，深度变化的同时，排开液体的体积也在变化，浮力发生变化；实验过程不完整，还应该将物体完全浸没后，再探究浮力与深度是否有关．
（4）由F_浮=ρgV_排可得，物体浸没时排开水的体积
V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
E图中物体浸没在酒精中，所以V_排酒精=V_排水=1×10^-4m³，
物体浸没在酒精中受到的浮力：
F_浮酒精=ρ_酒精gV_排酒精=0.8×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-4m³=0.8N，
则E图中弹簧秤的示数：F_示=G-F_浮酒精=4N-0.8N=3.2N．
故答案为：（1）4；（2）1；（3）错误；过程不完整，没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系；（4）3.2．

点评 浸在液体中的物体受到浮力的作用，浮力的大小等于排开的液体受到的重力，浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，与物体在液体中浸没的深度无关，本题考查了影响浮力大小的因素及阿基米德原理的应用，考查全面，应用性强．