题目内容

1．如图甲是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作，根据此图回答下列问题：
（1）若选用的操作是③④，可探究浮力的大小与液体的密度的关系．
（2）若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，应选用的操作是②③（填序号）．
（3）由操作可知，物体浸没在水中时所受的浮力大小为1N．
（4）由操作可知，物体的体积大小为100cm3．
（5）由实验的数据，可计算出液体的密度为1.3×103kg/m3．
（6）小明在学习“浮力”之后，想自己制作简易密度计，如图乙所示．
①取一根粗细均匀的饮料吸管，从其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口．塞入金属丝的目的是使吸管能径直漂浮在液体中，此时，吸管所受浮力=重力（填“=”“＞”或“＜”）．
②将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h．用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液＞ ρ水（填“=”“＞”或“＜”），h与ρ水、ρ液，及H的关系式是h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；．
③小明根据图（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）．结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的下（上/下）方．

分析 （1）（2）运用控制变量法，找出不变的量和变化的量，确定浮力与变化量之间的关系；
根据F浮=G-F示比较浮力的大小，从实验现象中发现与物理有关的问题；
（3）根据F浮=G-F示求物体浸没时在水中时浮力大小；
（4）浸没时，V排=V物，根据阿基米德原理，求出浸没时物体排开水的体积即可；
（5）求出物体浸没在水排开水的体积，因在水中和液体中排开液体的体积相等，根据阿基米德原理，求出液体的密度；
（6）①根据漂浮的特点即可作答；
②由阿基米德原理，根据排开液体的体积大小，比较体的密度大小；结合漂浮的特点，得出深度的关系式；
③根据深度的关系式，分析刻度线的特点．

解答 解：（1）操作③④，物体排开液体的体积不变，液体的密度不同，所以，可探究浮力的大小与液体密度的关系；
（2）探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，应控制液体的密度不变，改变排开液体体积，故选用的操作是②③；
（3）由操作①知，物体的重力G=4N，物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3N，物体浸没在水中时所受的浮力：F浮水=G-F示=4N-3N=1N；
（4）根据阿基米德原理可得：V排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{{{10}^{3}kg/m}^{3}×10N/kg}$=10-4m3=100cm3；因物体浸没在水中，
故物体的体积：V物=V排水=100cm3；
（5）物体浸没在液体中受到的浮力：F浮液=G-F示液=4N-2.7N=1.3N，
根据阿基米德原理可得：
ρ液=$\frac{{F}_{浮液}}{{V}_{排液}g}$=$\frac{{F}_{浮液}}{{V}_{物}g}$=$\frac{1.3N}{{{10}^{-4}m}^{3}×10N/kg}$=1.3×103kg/m3；
（6）①吸管能漂浮在液体中，所以吸管所受的浮力等于其重力；
②由于吸管在（a）、（b）图中均漂浮，F浮=G，则细管在水和另一种液体中受到的浮力相等，
根据F浮=ρgV排，因V排b＜V排a，所以ρ液＞ρ水；
设吸管的横截面积为S，
F浮a=F浮b，即ρ水gSH=ρ液gSh，整理得h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；
③吸管放入密度为1.1g/cm3的液体中时，
液面距吸管底部的距离h′=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$=$\frac{1.0}{1.1}H$，h′＜H，即1.1刻线是在1.0刻线的下方．
故答案为：
（1）液体的密度；（2）②③； （3）1；
（4）100；（5）1.3×103； （6）①=；②＞；h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；③下．

点评 此题通过探究“浮力的大小与哪些因素有关”，考查物体的浮沉条件应用、阿基米德原理、测液体的密度、控制变量法等知识，属于中档题．

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