Question

5．小明将质量为400g的石块挂在弹簧测力计下，将其慢慢浸入水中，直至浸没后到达某一深度，此过程中，水对容器底的压强先变大后不变（选填“一直变大”、“保持不变”或“先变大后不变”）．浸没后若弹簧测力计示数如图所示，则石块受到的浮力为1.6N，排开的水的体积为1.6×10^-4m³．石块的密度为2.5×10³kg/³．

Answer 1

分析 （1）根据p=ρgh，通过分析石块慢慢浸入水中，直至浸没后到达某一深度的过程中水面深度的变化，判断水对容器底的压强变化；
（2）利用G=mg求出石块的重力，利用称重法（F_浮=G-F_示）计算浮力，再利用阿基米德原理计算出排开水的体积，即石块的体积，因石块的重力已知，则根据G=mg=ρVg即可石块的密度．

解答 解：（1）石块慢慢浸入水中，直至浸没后到达某一深度的过程中排开水的体积先变大后不变，所以容器内水面的高度先变大后不变，水的密度一定，根据p=ρgh可知，此过程中，水对容器底的压强先变大后不变；
（2）石块的重力G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，
则石块受到的浮力为：F_浮=G-F_示=4N-2.4N=1.6N
根据基米德原理F_浮=ρ_液gV_排得，排开的水的体积为：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.6N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.6×10^-4m³，
石块浸没在水中，则V_石=V_排，
根据G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得G=ρVg，
石块密度ρ=$\frac{G}{{V}_{石}g}$=$\frac{4N}{1.6×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10³kg/m³．
故答案为：先变大后不变；1.6；1.6×10^-4；2.5×10³．

点评 本题综合考查液体压强公式的应用，称重法和阿基米德原理的应用，所以本题也是测定石块的密度的一种方法．