Question

5．小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，如图1所示，将一挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表．（g=10N/kg）

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	l 0	1 2
F（N）	8	7.5	7	6.5	6	5.5	5.5

（1）分析表中第1列到第5列数据，可以得出的结论是：没有完全浸没的金属圆柱体浸入水中的深度越深，受到的浮力越大（选填“大”或“小”）；
（2）分析表中第6列和第7列数据，说明完全浸没的金属圆柱体受到的浮力与它所处的深度无关（选填“有关”或“无关”）；
（3）分析表中数据，可以得出圆柱体的密度是3.2×10³kg/m³．
（4）分析表中数据，可以得出圆柱体的横截面积是25cm²；
（5）如图2中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图象是B．

Answer 1

分析 （1）物体浸入水中时，物体重力与弹簧测力计示数之差是物体受到的浮力．分析表中实验数据看物体受到的浮力与物体浸入深度的关系，然后得出结论．
（2）分析表中实验数据，看物体浸没在水中时，物体受到的浮力与深度的关系，然后得出结论．
（3）浸没深度为0时，弹簧测力计的示数就是物体的重力，根据G=mg计算物体的质量；
根据完全浸没时的浮力计算出物体的体积，从而计算出物体的密度；
（4）根据表中数据判断出圆柱体的高度，根据V=Sh求出圆柱体的横截面积；
（5）明确横纵轴表示的内容，再分析F随h的变化趋势，与表格中的实验结果相对照．

解答 解：
（1）物体浸入水中时，物体受到的浮力F_浮=G-F，由表中第1列到第5列数据可知，物体浸入水中的深度h越大，弹簧测力示数F越小，物体受到的浮力越大，且成正比例关系，可得没有完全浸没的金属圆柱体受到的浮力与深度或圆柱体浸入液体中的体积成正比．
（2）由表中第6列和第7列数据可知，物体浸没在水中后，随物体浸入深度的变化，弹簧测力计示数不变，物体受到的浮力不变，由此可见：物体浸没后，物体受到的浮力与深度无关．
（3）由表格中数据知，h为0时，物体的重力G=8N；物体的质量为：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg；
物块完全浸没时的浮力F_浮=G-F=8N-5.5N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排知，物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³=250cm³；
物体的密度为：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.2×10³kg/m³；
（4）由数据知，当物体在水中深度为10cm时，物体刚好完全浸没，
所以物体的横截面积S=$\frac{V}{h}$=$\frac{250c{m}^{3}}{10cm}$=25cm²；
（5）在第1-5次数据中，F随h的增大而减小，而到第6、7次时，h增大，但F不再变化，因此，图象中只有B符合题意．
故答案为：（1）大（2）无；（3）3.2×10³；（4）25；（5）B．

点评 本题考查浮力的探究实验，同时考查了阿基米德原理的应用，会应用控制变量法、认真分析表中实验数据，即可得出正确结论．（3）是该题的难点，关键能够通过数据确定物体的体积和高度．