题目内容

小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律,设计了如图1所示的实验,他将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,开始时他将合金块A浸没在装有水的容器中.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,在此过程中金属块始终不与容器底部接触.弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图2所示.
(1)合金块A受到的重力为
10
10
N,合金块A受到的最大浮力
32
32
N.
(2)合金块A的密度是多大?
(3)在容器中用一条水平的实线作出放水40s时水面的大致位置.
分析:(1)合金块A受浮力最大时即弹簧测力计的示数最小时,因为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.
(2)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)弹簧测力计的读数不再变化时,说明水面低于合金块A的底部,合金块完全露出水面,也就是合金块不再受水的浮力影响.
解答:解:(1)合金块A的重力就是弹簧测力计的最大示数为32N;
合金块A受到的最大浮力是合金块完全浸没时F浮=G重-F拉=32N-22N=10N.
(2)合金浸没在水中时,排开水的体积等于合金的体积,
所以根据公式F浮=ρ液gV排
可得合金的体积:V=V排=
F浮
ρ水g
=
10N
1.0×103kg/m3×10N/kg
=10-3m3
合金的质量:m=
G
g
=
32N
10N/kg
=3.2kg
合金的密度:ρ=
m
V
=
3.2kg
1×10-3m3
=3.2×103kg/m3
(3)放水40s时,弹簧测力计的示数已经不变,说明水面低于合金块A的底部,合金块不再受水的浮力影响.划线如图:

(因为弹簧在浮力减少时会伸长,所以线画在A底部的下方即可,但不能沿着A的底部画)
故答案为:(1)10;32;
(2)合金块A的密度是3.2×103kg/m3;
(3)水面介于图中A的底面与烧杯底之间均对.
点评:本题考查学生的分析能力和运用所学的知识解决实际问题的能力,对学生的要求较高.
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