Question

【題目】小德在探究“影響浮力大小的因素”時，做了如圖（a）所示的實驗：

(1)對比A、B、C、D四個步驟，可得出浮力的大小隨排開水體積的增大而_____（選填“增大”、“減小”或“不變”），當物體完全浸沒在水中后，浮力的大小與浸沒后的深度______（選填“有關”或“無關”）；

(2)在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與______的關系；根據A與E兩圖所標的實驗數據，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為________N；

(3)根據有關實驗數據，可以計算出鹽水的密度為__________kg/m3；

(4)若容器的底面積為200cm2，A的高度為4cm，則從步驟B到步驟C，A向下移動的距離為____cm；

(5)同班的小霞設計了如圖（b）所示的裝置來測量一金屬塊的密度，其中輕質杠桿OAB支點為O，，她做了如下操作：

步驟一：用細繩將金屬塊懸掛于A點，使杠桿OAB在水平位置靜止，讀出彈簧測力計此時的讀數為1.5N；

步驟二：然后向容器中加水，使金屬塊浸沒在水中（金屬塊不與燒杯接觸）；

步驟三：使杠桿OAB在水平位置靜止，讀出彈簧測力計的示數與步驟一相比變化了0.5N；

根據小霞記錄的結果，可以得到金屬塊的重力為________N，待測金屬塊的密度為_______g/cm3。

Answer 1

【答案】增大 無關 液體密度 2.4 1.5 4.5 3

【解析】

(1)[1]對比A、B、C三個實驗步驟可知，浮力的大小隨排開水體積的增大而增大。

[2]對比A、C、D三個實驗步驟可知，當物體完全浸沒在水中后，浮力的大小與浸沒后的深度無關。

(2)[3] C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，但液體的密度不同，所以它研究的是浮力大小與液體密度的關系。

[4]根據A與E兩圖所標的實驗數據，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力

(3)[5]由A、C兩步可知，物體在水中完全浸時受到的浮力為

物體的體積和被它排開水的體積相等

物體在E圖鹽水中也是完全浸沒狀態，排開鹽水的體積和物體體積相等，由阿基米德原理可得鹽水的密度

(4)[6]物體A的底面積

B容器中物體A排開水的體積

由上式可得，在液體B中物體A有一半體積露出水面，即露出水面的高度為2cm，現假設物體A從B到C下移的距離為h，那么所對應液面上升的高度為，此時物體A恰好被浸沒，則

代入數據可得

由上式可得

即：從步驟B到步驟C，A向下移動的距離為。

(5)[7]由圖可知，物體對杠桿A點的拉力等于自身的重力，根據杠桿的平衡原理有

由上式變形可得

[8]金屬塊浸入水中后，會受到豎直向上的浮力，所以金屬塊對杠桿A點的拉力會減小，相應的彈簧測力計對杠桿B點的拉力也會減小，故由題意可得，此時彈簧測力計對杠桿B點的拉力大小為1N，根據杠桿的平衡原理可求此時物體對杠桿A點的拉力

物體對杠桿向下的拉力與杠桿對物體向上的拉力大小相等，故物體受到的浮力

物體在水中是完全浸沒狀態，其體積和排開的水的體積大小相等

物體的質量

故物體的密度