Question

10．在一支平底试管内装入适量铁砂，然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里（如图1）．
（1）请在图2中画出试管（含铁砂）所受重力和浮力的示意图．（力的作用点画在O点）
（2）试管在甲液体里排开的液体质量等于（选填：“大于”、“等于”或“小于”）试管在乙液体里排开的液体质量；装甲液体的烧杯底内部所受液体压强小于（均选填：“大于”、“等于”或“小于”）装乙液体的烧杯底内部所受液体压强．

Answer 1

分析 （1）对试管此时的状态进行受力分析，明确要画出的两个力的三要素，并注意比较此时两个力的大小不同．
（2）试管漂浮时浮力等于重力，在两图中都是漂浮，而且是同一试管，所以浮力相同，由图中可看出在甲液体中试管浸入部分较大，即V_排大，再利用F_浮=ρgV_排即可比较出两容器中液体密度的大小；根据公式p=ρgh可求比较出液体对两容器底的压强大小

解答 解：
（1）试管漂浮在水中，重力等于所受浮力，两个力都作用在重心，方向相反，如图所示：

（2）因为同一试管，在两种液体中都漂浮，
所以F_浮=G，
试管在两种液体中受到的浮力：
F_甲=F_乙=G，
又因为F_浮=G_排=m_排g=ρ_液V_排g，V_排甲＞V_排乙．
所以ρ_甲＜ρ_乙．
由图可知两容器液面h_甲＜h_乙，利用p=ρgh可得液体对两容器底的压强P_甲＜P_乙．
故答案为：（1）如上图所示；（2）等于；小于．

点评 （1）第一问考查了浮力与重力示意图的画法，看似简单但却包含了易错点，那就是一定要注意到在漂浮时，物体的重力是等于浮力的．
（2）第二问考查液体压强公式公式和浮力的应用，关键知道物体漂浮时浮力等于重力，影响浮力的因素是液体密度和排开液体的体积，影响液体压强的因素是液体密度和液体深度，本题影响因素是液体的密度．