题目内容
2．
巴蜀中学兴趣小组在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中，做如图1的实验，将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中，并通过观察弹簧测力计的示数．（1）由实验可知A物体的重力为6N，A物体浸没在液体中时所受的浮力是2N．
（2）分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论：当液体的密度相同时，物体排开液体体积大，物体受到的浮力越大；分析比较实验序号甲、丙、丁可初步得出结论：同一物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关（选填“有关”或“无关”）．
（3）君君同学在进行丁步骤实验时，物体接触并挤压了容器底部，他测得的物体浮力比真实值偏大（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
（4）若烧杯底面积为100cm2，不计烧杯厚度，当A浸没在液体中后，如图丙，烧杯对桌面的压强比没放入A时增加了200Pa．
（5）静静同学继续用下面的方法测出了金属块B物体的密度，她具体操作如下：
1边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中，待其静止后用刻度尺测出有$\frac{3}{5}$的高度露出液面，如图2中图甲，则木块底部所受液体的压强是ρ0gS$\frac{2}{5}$a（用ρ0，a等相关的物理量表示）．
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1，如图2中图乙．
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央，放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2，如图2中图丙．
④则B物体的密度ρB=$\frac{\frac{3}{5}a{-h}_{1}}{{h}_{2}-{h}_{1}}$ρ0（用ρ0，a，h1，h2等相关的物理量表示）．实验结束后同学们展开了激烈讨论，认为小薇同学的操作还是有一些不足，请你说出一条不足之处用刻度尺测量长度是会有误差．
分析 （1）甲图中，弹簧测力计示数即为物体重力的大小，比较甲、丙（或丁），根据F浮=G-F求出浮力的大小；
（2）根据F浮=G-F，由弹簧测力计的示数确定物体受到的浮力大小，结合控制变量法，找出不变的量和变化的量，从而确定浮力大小与变化量之间的关系；
（3）物体接触并挤压了容器底部，则容器底部受到一个向上的力的作用，据此分析回答；
（4）应用压强公式求出压强的增加量．
（5）①根据物体露出液面的高度得出物体浸没在液体中的深度，根据p=ρ液gh得出木块底部所受液体的压强；
④两种情况下，木块与B均漂浮，浮力相等，可知V排相等，从而可得物体B的体积；
由甲、乙两图可知，物体B的重力应等于木块浮力的变化，从而可得出物体B的质量；
由密度公式得出物体B的密度；
从木块露出水面高度的测量误差分析不足之处．
解答 解：（1）由甲图知，A物体的重力为6N，A物体浸没时，弹簧测力计的示数为4N，由F浮=G-F得：A物体浸没在液体中所受的浮力大小为2N；
（2）分析比较实验序号甲、乙、丙，液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数越小，根据F浮=G-F示，物体受到浮力越大；研究物体所受浮力与物体浸没在液体中的深度的关系时，应控制排开液体的体积和液体的密度相同，改变物体A在液体的深度，所以，应分析比较实验序号甲、丙、丁．已知在丙、丁中，弹簧测力计的示数均为4N，根据F浮=G-F知，物体受到的浮力不变．可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关．
（3）若物体接触并挤压了容器底部，由力的作用是相互的，容器底部对物体有一个向上的力的作用，测力计的示数将减小，根据F浮=G-F示可知，测得的浮力将偏大．
（4）当A浸没在水中后，水给A一向上的浮力，根据力的作用是相互的可知，A也会给水一向下的压力，所以烧杯中的水对烧杯底部增大的压力△F=G-F=6N-6N=2；
铁块完全浸没在水中，烧杯中的水对烧杯底部的压强增大了：△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{2N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=200Pa；
（5）①木块露出液面的高度为$\frac{3}{5}$a，所以浸入液面以下的部分高度为（1-$\frac{3}{5}$）a=$\frac{2}{5}$a；
木块底部所受液体的压强p=ρ0g$\frac{2}{5}$a；
④由图2甲可知，木块漂浮于液面，所以F浮=G木，
根据阿基米德原理得：F浮=ρ液gV排=ρ液g$\frac{2}{5}$a，则G木=ρ0gS$\frac{2}{5}$a ①，
同理由图2乙可知：G木+GB=ρ0gS（a-h1）②，
同理由图3丙图可知：G木+GB=ρ0g[VB+S（a-h2）]③，
①②联立解得：GB=ρ0gS（$\frac{3}{5}$a-h1），②③联立解得：VB=S（h2-h1），
则物体B的密度为：ρB=$\frac{{m}_{B}}{{V}_{B}}$=$\frac{{G}_{B}}{g{V}_{B}}$=$\frac{{ρ}_{0}gS（\frac{3}{5}a-{h}_{1}）}{gS（{h}_{2}-{h}_{1}）}$=$\frac{\frac{3}{5}a{-h}_{1}}{{h}_{2}-{h}_{1}}$ρ0；此实验的不足之处是用刻度尺测量长度是会有误差．
故答案为：（1）6；2；（2）排开液体体积大； 甲、丙、丁；无关；（3）偏大；（4）200；（5）ρ0gS$\frac{2}{5}$a；$\frac{\frac{3}{5}a{-h}_{1}}{{h}_{2}-{h}_{1}}$ρ0；用刻度尺测量长度是会有误差．
点评 本题是探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验，分析时，注意控制变量法的应用，（3）是本题的难点，注意浮力知识的有关应用，能够根据甲、乙得出物体的质量，根据乙、丙得出物体的体积是解决该题的突破点．
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| C． | 金属球受的支持力为F2-F1-pS | D． | 水槽底部受到水的压力变化了pS |
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