Question

3．小明利用如图所示装置，探究浮力大小与排开液体体积的关系．
（1）他发现随着圆柱体进入水中体积的增加，弹簧测力计的示数逐渐减小，由此可得出结论：当液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，所受浮力越大．
（2）他根据实验数据绘制了从圆柱体刚接触水面一直到刚浸没水中的过程中，弹簧测力计的示数F₁随圆柱体所受浮力F_浮变化的图象，如图乙所示．请你根据图象分析：Danger弹簧测力计的示数F₁=2.3N时，F_浮=6.7N；圆柱体的体积是700cm³．
（3）在（2）的基础上，若将圆柱体继续下移（不接触容器底），则在整个过程中弹簧测力计的示数F₁随圆柱体所受浮力F_浮变化的图象应为A．

（4）圆柱体浸没后，若撤掉弹簧测力计，则圆柱体将下沉（选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）．

Answer 1

分析 （1）物体受的浮力等于物体重力减去弹簧测力计的示数；
（2）根据图象读出物体的重力，知道弹簧测力计的示数，求出浮力；根据F_浮=ρ_水gV_排求出排开水的体积，即为圆柱体的体积；
（3）物体完全浸没后，排开水的体积不变，浮力不变，弹簧测力计的示数不变；
（4）根据物体的浮沉条件判断圆柱体的状态．

解答 解：（1）当液体密度一定时，随着圆柱体进入水中体积的增加，弹簧测力计的示数逐渐减小，而物体受的浮力等于物体重力减去弹簧测力计的示数，所以物体受的浮力越来越大；
（2）根据图象可知，弹簧测力计的示数最大时，即为物体的重力G=9N，
弹簧测力计的示数F₁=2.3N时，F_浮=G-F₁=9N-2.3N=6.7N；
圆柱体浸没在水中时，受到的浮力最大，由图乙可知此时圆柱体受到的浮力F_浮′=7N，
由F_浮=ρ_水gV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排′=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{7N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=7×10^-4m³=700cm³；
（3）物体完全浸没后，若将圆柱体继续下移（不接触容器底），排开水的体积不变，浮力不变，弹簧测力计的示数不变，故选A；
（4）由表中数据可知，物体重力为9N，完全浸没时受的最大浮力为7N，重力大于浮力，所以圆柱体浸没后，若撤掉弹簧测力计，则圆柱体将下沉．
故答案为：（1）所受浮力越大；（2）6.7；700；（3）A；（4）下沉．

点评 此题主要考查的是学生对浮力大小与排开液体体积的关系、浮力计算公式的理解和掌握，读懂表中数据是解决此题的关键．