Question

4．小彤在探究影响浮力大小因素时，做了如图甲所示的实验，请你根据小彤的实验探究回答下列问题：

（1）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究的是浮力与液体的密度关系而要研究浮力与物体排开液体体积的关系，则需要分析A图与B、C两图的数据．
（2）实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的图线，如图乙所示．（ρ_水=1.0×10³kg/m³ g=10N/kg）分析图象可知：
①曲线a（选填“a”或“b”）描述的是金属体所受浮力的变化情况．
②该金属体所受的重力为8N，金属体的密度为4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积，要探究浮力和其中一个因素的关系，就要采用控制变量法控制另外一个因素一定；由此分析解答；
（2）①根据浮力大小和排开液体体积之间的关系判断出哪一条图象是浮力变化的图象，哪一条是拉力变化的图象；
②根据拉力变化的图象可知，物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G；根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出物体的体积，由G=mg的变形公式求出金属圆柱体的质量，最后由密度公式求出密度．

解答 解：
（1）分析图C与E，排开液体的体积相同，液体的密度不同，可知是研究浮力与排开液体密度关系的；
研究浮力与物体排开液体体积的关系，应控制液体的密度相同，改变物体排开液体的体积，由此图中A与B、C的数据；
（2）①由图甲所示实验可知，在物体全部浸没前，物体浸入液体的深度越深，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；
当物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据F_浮=ρgV_排可知，浮力不再变化；所以图象a描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况．
②由图乙所示图象可知，物体没有浸入到水中前的拉力为8N，则物体的重力G=F=8N；
由图象a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F_浮=2N，
由F_浮=ρ_水gV_排，
可得金属圆柱体的体积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可得，金属圆柱体的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
金属圆柱体的密度：ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案为：（1）液体密度；B、C；（2）①a；②8；4×10³．

点评 此题主要考查的是学生对浮力大小与物体排开液体的体积的关系的理解和掌握，读懂图象是解决此题的关键；应用浮力公式与密度公式即可正确解题．