Question

【題目】小明用如圖1所示的裝置探究“影響浮力大小的因素”（已知ρ水=1.0×103kg/m3，取g=10N/kg）

（1）小明利用圖1甲所示的實驗裝置，將圓柱體合金塊慢慢浸入水中時，根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)，作出了彈簧測力計示數(shù)F示與合金塊下表面所處深度h的關系圖象（如圖2①所示）。實驗過程中合金塊所受浮力的變化情況是________________________；請在圖2中畫出F浮隨h變化的關系圖象。

（__________）

分析圖象可知，浸沒在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成____________。

（2）將合金塊分別浸沒在水和某液體中（如圖1乙、丙所示），比較圖1甲、乙、丙可知： ___________；

（3）合金塊的密度為ρ合金____________g/cm3；

（4）若用此合金塊制成一個空心合金球，當合金球恰好能懸浮于圖1丙所示液體中時，空心部分的體積是____________cm3。

Answer 1

【答案】先變大后不變 正比 浸沒在液體中的合金塊所受浮力大小與液體的密度有關 4 400

【解析】

（1）由彈簧測力計的示數(shù)F示與合金塊下表面所處深度h的關系圖象可以知道：彈簧測力計的示數(shù)隨著深度的增加是先變小后不變，而測力計的示數(shù)等于合金塊的重力減去合金塊浸在液體中受到的浮力。所以此實驗過程中浮力先變大后不變。由圖象可知，合金塊完全浸沒在水中時所受的浮力：F浮=G-F′=4N-3N=1N；則F浮隨h的變化的關系圖象，如下圖所示：

由圖象可知，當h≤6cm時，浸在水中的物體所受浮力的大小與浸入水中的深度成正比，而排開水的體積與浸入水中的深度成正比，所以浸在水中的物體所受浮力的大小跟它排開水的體積成正比；

（2）分析比較甲、乙、丙可知，合金塊排開液體的體積相同，液體的密度不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，即受到的浮力不同，說明浮力大小跟液體的密度有關；

（3）由圖甲可知，合金塊的重力G=4N，合金塊的質(zhì)量：m合金==0.4kg，

由圖乙可知，合金塊浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)F′＝3N，

則合金塊完全浸沒在水中時所受的浮力：F浮=G-F′=4N-3N=1N；

物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，合金塊的體積：V合金=V排==1×10-4m3，

則合金塊的密度：ρ合金==4×103kg/m3=4g/cm3。

（4）①由圖丁可知，金屬塊浸沒在某液體中時彈簧測力計的示數(shù)F″=3.2N，

則合金塊完全浸沒在某液體中時所受的浮力：F浮′=G-F″=4N-3.2N=0.8N，

因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，所以，由F浮=ρgV排可得：，則：ρ液=ρ水=×1.0×103kg/m3＝0.8×103kg/m3。

②合金球懸浮在某液體中時所受的浮力：F浮″=G=4N，

合金球的體積：V球=V排′==5×10-4m3，

合金球?qū)嵭牟糠值捏w積：V實= V合金=1×10-4m3，

則空心部分的體積：V空=V球-V實=5×10-4m3﹣1×10-4m3=4×10-4m3＝400cm3。