Question

15．小明“探究浮力的大小跟那些因素有关”时，用水和另一种液体做了如图所示的实验，请仔细观察图并回答下列问题：（忽略绳的体积和重力，g取10N/kg）
（1）比较图D和E可知，物体受到的浮力大小与液体密度有关．
（2）比较图B和C（或D）可知，物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关．
（3）在图E中物体受到的浮力是2.4N．
（4）聪明的小明还通过以上实验数据计算出物体的密度是4×10³kg/m³，盐水的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）D和E两图物体排开液体的体积一定，液体的密度不同，根据F_浮=G-F_示求出浮力，得出浮力和液体密度的关系；
（2）要探究浮力的大小和排开液体的体积的关系，就要保证液体的密度和物体浸没在液体中深度相同，而物体排开液体的体积不同；
（3）根据F_浮=G-F_示求出浮力；
（4）根据物体的重力计算出其质量，根据排开水的体积得知物体的体积，由公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出物体的密度．
已知E图物体受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出液体密度．

解答 解：（1）图D与图E，物体都是浸没，物体排开液体的体积是一定的，但液体密度不同，是探究浮力的大小和液体密度的关系，盐水密度比水的密度大，物体浸在盐水的浮力（8N-5.6N=2.4N）大于水中的浮力（8N-6N=2N），所以得出结论：在物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力就越大；
（2）要探究浮力的大小和排开液体的体积的关系，就要保证液体的密度和物体浸没在液体中深度相同，而物体排开液体的体积不同，故B、C（或D）两图符合此条件；
（3）从图A知物体的重力G=8.0N，图E中知，弹簧测力计的示数F_E=5.6N，
则物体受到浮力F_浮E=G-F_E=8.0N-5.6N=2.4N；
（4）由图C可知：物体浸没时F_浮C=G-F_C=8N-6N=2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮C}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
由F_浮=ρ_液gV_排得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮E}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）液体密度；（2）C或D；（3）2.4；（4）4×10³；1.2×10³．

点评 本题探究影响浮力大小的因素，主要考查控制变量法和阿基米德原理公式的应用，由一定的难度．