题目内容
【题目】静静用电子秤、薄壁柱形容器(质量忽略不计,底面积为100cm2)、合金块(高度为5cm)、气球(质量忽略不计)、细线(质量和体积忽略不计)、水进行相关实验探究,操作步骤如图:
①将电子秤放在水平台上,测出合金的质量,如图甲;
②将柱形容器放置在电子秤上,向其中装入部分水,如图乙;
③将合金块与气球用细线连接,用手拉着细线使它们逐渐进入水中,如图丙、丁、戊;
④气球全部放气,撤去拉力合金块沉入容器底部,如图己。
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请根据相关信息,回答下列问题:
(1)实验过程中,气球的体积大小可反映气体受到液体压强的大小,根据示意图丁和戊,说明液体压强大小与______________有关;
(2)根据示意图甲乙丙,可知合金块的密度为________ g/cm3;
(3)根据示意图丙和丁,由电子秤示数的变化,说明浮力的大小与_______有关。丁图中气球排开液体的体积为______ cm3,此时水对容器底部的压强为______ Pa;
(4)若示意图戊中的气球缓慢向外漏气,手对细绳的拉力_____(选填“变大”“变小”或“不变”),若将气体全部放完,撤去拉力,如图己,求图己中,合金块对容器底部的压强为_______ Pa。
【答案】深度 5 排开液体的体积 10 2030 变大 2000
【解析】
(1)[1]根据示意图丁和戊可知,深度逐渐增加,气球的体积逐渐减小,压强逐渐增大,说明液体压强大小随深度的增加而增大,即液体的压强与深度有关。
(2)[2]由乙、丙两图知,电子秤示数差为
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则合金浸没后对容器底部增加的压力为
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根据力的作用是相互的,合金所受浮力
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根据阿基米德原理
可得
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由
可得,合金的密度
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(3)[3]根据示意图丙和丁,由电子秤示数的变化可知,气球浸入水的体积变大,气球受到的浮力变大,说明浮力的大小与排开液体的体积有关。
[4]由丙、丁两图知,电子秤示数差为
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则气球浸没后对容器底部增加的压力为
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根据力的作用是相互的,气球所受浮力
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根据阿基米德原理
,可得气球排开液体的体积
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[5]由图丁知,容器底部受到的压力为
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容器底部受到的压强为
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(4)[6]以气球为研究对象,气球受手对它的拉力、水对气球的浮力、合金对它的拉力的作用,即
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因合金浸没在液体,所受的浮力和重力不变,故合金对气球的拉力不变,再因气球缓慢向外漏气,气球的体积减小,排开液体的浮力减小,故手的拉力将变大。
[7]以合金为研究对象,它受重力、容器底部对它的支持力、水对它的浮力的作用,则有
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合金所受的重力为
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合金浸没在水中所受的浮力为
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所以合金对容器底部的压力为
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合金的底面面积为
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合金对容器底部的压强为
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