Question

19．如图1，超凡同学为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况，将一长方体挂在弹簧测力计下，在长方体接触容器底之前，分别记下长方体下表面到水面距离h和弹簧测力计相应的示数F，实验数据如表．

次数 物理量	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	6.5	6.0	5.5	5.0	4.5	4.5	4.5

（1）分析表中实验数据，可以得出物体重6.5N，第4次实验时，物体受到的浮力为1.5N．
（2）分析表中第1列到第5列数据，说明物体浸没与液体之前所受的浮力随深度的增加而增大．
（3）分析表中第5列到第7列数据，说明物体浸没后所受的浮力与物体所处的深度无关．
（4）图2中能正确反映浮力F_浮和物体下表面到水面距离h关系的图象为D．

（5）根据表中的实验数据，可求得长方体的密度是3.25×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据表中数据分析出物体重力，再根据F_浮=G-F_拉求出物体受的浮力；
（2）分析表中第1列到第5列数据，根据F_浮=G-F_拉分析浮力大小和深度的关系；
（3）分析表中第5列到第7列数据，根据F_浮=G-F_拉分析浮力大小和深度的关系；
（4）根据表中数据分析浸没前和浸没后物体浮力的变化情况，选出正确的图象；
（5）根据表中数据求出物体浸没后所受的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出排开水的体积，即为物体体积，再根据G=mg=ρgV求出物体密度．

解答 解：（1）分析表中第一次实验数据，浸在水中深度为0时，物体不受浮力，弹簧测力计的示数即为物体重力G=6.5N；
第4次实验时，物体受到的浮力F_浮=G-F_拉=6.5N-5N=1.5N；
（2）分析表中第1列到第5列数据可知，物体浸没在液体中之前，随着深度的增加，弹簧测力计的示数越来越小，根据F_浮=G-F_拉可知，物体所受的浮力越来越大；
（3）分析表中第5列到第7列数据可知，物体浸没后，随着深度的增加，弹簧测力计的示数不变，根据F_浮=G-F_拉可知，物体所受的浮力不变，说明物体浸没后所受的浮力与物体所处的深度无关；
（4）根据以上的分析可知，物体在浸没在水中以前，浮力随着浸在水中的深度增加而增大；完全浸没后，深度增加，浮力不再变化，符合题意的图象是D；
（5）分析表中第5次实验数据，弹簧测力计的拉力F_拉=4.5N，浮力F_浮=G-F_拉=6.5N-4.5N=2N，
由F_浮=ρ_水gV_排得：
物体体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
由G=mg=ρgV得：
物体密度ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{6.5N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.25×10³kg/m³．
故答案为：（1）6.5；1.5；（2）增大；（3）无关；（4）D；（5）3.25×10³．

点评 此题主要考查的是学生对浮力、密度的计算和分析数据得出结论的能力，能够从表中分析出有用的数据是解决此题的关键．