Question

3．如图是探究浮力大小的实验，其中A和B是两体积相等而密度不相等的圆柱体．
（1）由图中的①和②可知，浮力的大小和圆柱的密度无关（选填“有”或“无”）．
（2）由图中的②和③可知，浮力的大小与液体的密度有关（选填“有”或“无”）．
（3）把物体B浸没在装满水的溢水杯中，将溢出的水全部装入小空桶里．由图中的④和⑤可知，被物体B排开的水的重力是1N，物体B受到的浮力大小等于它排开水的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）．
（4）如果在实验步骤③中，弹簧测力计的示数减小不明显，为了使实验效果更明显，请提出一条改善的措施增大盐水的密度．
（5）将一个重12N，边长为10cm正方体的物体C轻轻放入图②底面积为200cm²的大烧杯中，当物体静止时，处于沉底（填“漂浮”“悬浮”“沉底”），物体C所受浮力为10N，容器底部受到水的压强与未放入物体C时增大了5×10³pa．

Answer 1

分析 （1）由①、②称重法求出浮力，控制液体密度、排开液体体积相同，分析浮力与物体密度的关系；
（2）由图中的②和③可知，由称重法求浮力，物体密度不变，排开液体的体积相同，分析浮力与液体密度的关系；
（3）物体排开液体的重力，由阿基米德原理知，物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力；
（4）根据浮力的影响因素：液体的密度和排开液体的体积分析．
（5）知道边长，可求正方体物体的体积，又知道正方体物体的重力，可求得其质量，利用密度公式求物体的密度；
因为物体的密度大于水的密度，把正方体物体放入水中，静止时正方体物体将下沉，根据F_浮=ρgV_排可求物体受到的浮力．
根据△h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$可求得水升高的高度，然后利用p=ρgh可求得变化的压强．

解答 解：（1）由①、②知，A块受到的重力为G_A=2N，B块受到的重力为G_B=3N，重力不相等，体积相同，故密度不同；
A块受到的浮力为F_A浮=G-F=2N-1N=1N，B块受到的浮力为F_B浮=3N-2N=1N，浮力相等．所以物体受到的浮力大小与物体密度无关；
（2）由图中的②和③可知，同种物体浸没在不同液体中，在②受到的浮力为F_②浮=G_B-F₂=3N-2N=1N，在③受到的浮力为F_③浮=G_B-F₃=3N-1.6N=1.4N，可知浮力的大小与液体的密度有关；
（3）由图④、⑤可知，物体B排开的水的重力，G_排=G_水和桶-G_桶=1.4N-0.4N=1N，物体B受到的浮力，F_浮=G_B-F₄=3N-2N=1N，F_浮=G_排，可知物体B受到的浮力等于B排开水的重力．
（4）增大盐水的密度，步骤3中的浮力变大，而步骤4中的浮力不变，那么步骤3和步骤4中圆柱体受到的浮力差就大了，即实验现象明显了；
（5）正方体物体的体积：
V=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
物体质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{12N}{10N/kg}$=1.2kg，
正方体物体的密度：
ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{1.2kg}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³＞1.0×10³kg/m³；
所以当物体静止时，处于沉底状态；
因为沉底，所以V_排=V=1×10^-3m³，
物体C所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
物体沉底后液面上升的高度△h=$\frac{{V}_{排}}{{S}_{容}}$=$\frac{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=0.5m，
增大的压强△p=ρg△h=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.5m=5×10³Pa．
故答案为：（1）无；（2）有；（3）1；等于；（4）增大盐水的密度；（5）沉底； 10；5×10³．

点评 本题考查了影响浮力大小的因素，应用了控制变量法，分析清楚图示情况、注意控制变量法的应用是正确解题的关键．