小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律.他设计了如图所示的实验．他将弹簧测力计一端固定.另一端挂边长为10cm正方体合金块A.放入底面积为300cm2装有水的圆筒形容器中.开始他将合金块A恰好浸没在水中.容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口.实验时.打开阀门B缓慢放水.放到弹簧测力计的读数不再变化时.立即关闭阀门B.在此过程中金属块始终� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

7．

小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，他设计了如图所示的实验．他将弹簧测力计一端固定，另一端挂边长为10cm正方体合金块A，放入底面积为300cm²装有水的圆筒形容器中，开始他将合金块A恰好浸没在水中，容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口，实验时，打开阀门B缓慢放水，放到弹簧测力计的读数不再变化时，立即关闭阀门B，在此过程中金属块始终不与容器底部接触，读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N，已知弹簧测力计每一牛顿刻度间的距离为1cm．求：
（1）在原图上作出关闭阀门B后水面的大致位置
（2）合金块A的重力及受到的最大浮力及其密度；
（3）从容器中排出水的质量．

分析（1）弹簧测力计的读数不再变化时，也就是合金块A不在水中，水面刚好合金块A的下表面相平，由弹簧测力计最小和最大示数计算物体A下降的高度，由此得到水平的大致位置．
（2）①弹簧测力计的读数不再变化时，弹簧测力计的读数为合金块A的重力．
②合金块A受浮力最大时即弹簧测力计的读数最小时，弹簧测力计的读数等于合金块A的重力减去合金块A的浮力．
③根据浮力公式计算合金块A的体积，根据重力公式计算合金块A质量，根据密度公式计算合金块A的密度．
（3）由关闭阀门B时，水面情况可知，排出水的总体积V=S_容h-V_A，再根据m=ρv即可求出排出水的质量．

解答解：
（1）当A恰好浸没在水中时，A受到浮力、弹簧测力计拉力和重力，所以F_浮+F_拉=G，此时A排开水的体积最大，受到浮力最大，所以拉力最小，即F_拉=22N；
打开阀门B缓慢放水，A浸在水中的体积减小，浮力减小，当A全部露出水面时，A受到的浮力为0，弹簧测力计的读数不再变化，此时拉力最大，即F_拉′=32N；
弹簧测力计示数变化量：△F=F_拉′-F_拉=32N-22N=10N，
已知弹簧测力计每一牛顿刻度间的距离为1cm，所以弹簧伸长（A下降的高度）：
△L=$\frac{△F}{1N/cm}$=$\frac{10N}{1N/cm}$=10cm；
A的边长L=10cm，所以水面下降高度为：h=L+△L=10cm+10cm=20cm．
所以关闭阀门B后水面的大致位置如图所示：
；
（2）①弹簧测力计的读数不再变化时，受到的浮力为0，弹簧测力计的示数最大，此时F_拉′=G=32N；
②最初合金块A浸没时受到的浮力最大，则最大浮力：
F_浮最大=G-F_拉=32N-22N=10N；
③由阿基米德原理可得合金块的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{10N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10^-3m³，
合金块的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{32N}{10N/kg}$=3.2kg；
所以合金的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{3.2kg}{1{0}^{-3}{m}^{3}}$=3.2×10³kg/m³；
（3）关闭阀门时A恰好全部露出水面，所以容器中排出水的体积：
V_排出=S_容h-V_A=300cm²×20cm-（10cm）³=5000cm³，
所以排出的水的质量：m_排出=ρ_水V_排出=1g/cm³×5000 cm³=5000g=5kg．
答：（1）如上图；
（2）合金块A受到的重力为32N，合金块A受到的最大浮力为10N，合金块A的密度3.2×10³kg/m³；
（3）从容器中排出水的质量为5kg．

点评本题考查了阿基米德原理的认识和理解、密度公式以及平衡力的应用，要理解弹簧测力计示数从最小到最大的物理过程，关键是判断出关闭阀门时水面的下降情况．

练习册系列答案

相关题目

17．下列关于热量、内能的说法中正确的是（　　）

	A．	0℃的冰水没有内能
	B．	物体的机械能增加，其内能也一定增加
	C．	0℃的冰熔化成0℃的水，由于温度不变，所以它的内能不变
	D．	热量是物体内能改变多少的量度

18．

去年，在农村有一个项目投放了大量的广告，说在家庭里安装一个光伏微型发电装置，若天气晴朗，利用这个装置一天可以发电十度左右，不但自家够用了，而且还可以把多余的电卖给国家电网，实在是一举两得．
请回答下面几个问题：
（1）光伏发电系统发电时，太阳能转化为电能．
（2）夏天光照时间按10h计算，一天可以发电12kW•h，则该光伏发电系统发电的功率是1.2kW．
（3）该光伏发电系统夏天一天的发电量，如果由热电转化效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧4.8kg煤．（煤的热值q_煤=3×10⁷J/kg）
（4）请写出2条光伏发电的优点：清洁无污染、可再生．

15．

如图所示，两盏小灯泡在闭合开关后都能发光，过了一会，两盏灯突然同时熄灭，且电压表电流表示数变为0，如果电路只有一处故障，则（　　）

2．

如图所示，A、B为两游泳运动员隔着水流湍急的河流站在两岸边，图中虚线是A B位置的连线，A在较下游的位置，且A的游泳成绩比B好，现让两人同时下水游泳，要求两人尽快在河中相遇，试问应采用下列哪种方法才能实现（　　）

	A．	A、B均向对方游（即沿虚线方向）
	B．	B沿虚线向A游且A沿虚线偏向上游方向游
	C．	A沿虚线向B游且B沿虚线偏向上游方向游
	D．	都应沿虚线偏向下游方向，且B比A更偏向下游

12．

如图是某种汽车质量测试仪（俗称地磅）的工作原理图，电源电压保持不变，压力传感器的电阻会随着受到的压力的增加而减小，汽车开上踏板，质量显示表的指针就会显示出待测汽车的质量．下列关于测试仪的说法正确的是（　　）

	A．	作用在B点的力为动力，图中的ABO是一个省力杠杆
	B．	质量显示表是用电流表改装而成的
	C．	质量显示表表盘上的刻度值越往右越小
	D．	汽车质量越大，电路消耗的总功率越大

19．实验是物理学习中必不可少的一部分．其中实验数据的读取也至关重要，图中读数正确的一项是（　　）