Question

12．某实验小组的同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，将圆柱体挂在弹簧测力计下．当圆柱体下表面与水面相平时，圆柱体开始缓慢下降（整个过程水未溢出）．根据实验数据，绘制出如图所示的弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面浸入水中的深度h的关系图象．则：
（1）圆柱体浸没在水中时所受浮力为4N．
（2）图象中AB（选填“AB”或“BC”）段表明物体所受浮力的大小随其排开液体的体积的改变而改变．
（3）圆柱体由h₁到h₂的过程中，所受浮力不变；其下表面所受水的压强变大．（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）圆柱体的密度为1.5×10³kg/m³．
（5）实验小组又选用其他液体进一步探究．发现圆柱体浸没时，弹簧测力计的示数与在水中浸没时不同，说明浮力的大小还与液体密度有关．

Answer 1

分析 （1）根据图象分析出浸没时所受的浮力，由F_浮=G-F得出圆柱体浸没在水中所受浮力的大小；
（2）拉力的示数发生变化，说明所受浮力在发生变化；
（3）分析h₁到h₂过程中拉力的变化，可知浮力的变化，根据深度的变化，可知压强的变化；
（4）由图象分析出物体完全浸没时所受的浮力，由阿基米德原理计算出物体的体积，根据物体的重力和体积得出其密度的大小；
（5）浮力大小还与液体的密度有关．

解答 解：（1）由图象可知，物体的重力G=6N；
BC段拉力不变，可知物体完全浸没，此时测力计的示数F=2N，
则完全浸没时的浮力F_浮=G-F=6N-2N=4N；
（2）AB段物体浸在水中的体积不断变化，拉力不断变化，说明浮力发生了变化，可得物体所受浮力的大小随其排开液体的体积的改变而改变；
（3）圆柱体由h₁到h₂的过程中，拉力不变，所以物体所受浮力不变；
由于圆柱体在水中的深度变大，所以物体所受水的压强变大；
（4）由F_浮=ρ_液gV_排得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
物体的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg；
则物体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³；
（5）圆柱体浸没在另一种液体中时，测力计的示数与在水中不同，说明物体受到的浮力发生了变化，可知浮力大小与液体密度有关．
故答案为：（1）4；（2）AB；（3）不变；变大；（4）1.5×10³；（5）液体密度．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了学生分析图象和数据的能力，注意分析问题过程中控制变量法的应用，同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到灵活应用．