Question

19．小明探究影响浮力大小的因素时，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）

（1）比较图C和D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可知，物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关．
（3）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关．对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关．
（4）在图D中物体受到的浮力是1.6N．
（5）图B中，水对杯底的压强大于物体放入前水对杯底的压强；比较图C和D可知，水对烧杯底部的压强大于液体对烧杯底部的压强．（选填“大于”“小于”或“等于”）
（6）聪明的小明还通过以上实验数据计算出物体的密度是3×10³kg/m³，液体的密度是0.8×10³kg/m³．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）C和D两图物体排开液体的体积一定，液体的密度不同，探究的是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=ρ_液gV_排作出分析；
（4）根据F_浮=G-F_示求出浮力；
（5）根据p=ρgh作出分析；
（6）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D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C与图D，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；
（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两图符合此条件；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关；
（4）从图A知物体的重力G=6N，图D中，弹簧测力计的示数F_D=4.4N，
则物体受到浮力F_浮D=G-F_D=6N-4.4N=1.6N；
（5）图B中物体放入后，排开的水使水面升高，根据p=ρgh可知液体密度不变，h变深，压强变大；
比较图C和D可知，深度相同，根据p=ρgh可知，水的密度大于液体密度，水对烧杯底部的压强大于液体对烧杯底部的压强；
（6）由图C可知：物体浸没时F_浮C=G-F_C=6N-4N=2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮C}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3×10³kg/m³．
由F_浮=ρ_液gV_排得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮D}}{g{V}_{排}}$=$\frac{1.6N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）液体密度；（2）C；（3）增大；无关；（4）1.6；（5）大于；小于；（6）3×10³；0.8×10³．

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，有一定的难度．