Question

【題目】如圖甲所示是研究彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與物體A下表面離水面的距離h的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置，用彈簧測(cè)力計(jì)提著物體A，使其緩慢浸入水中（水未溢出），根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關(guān)系圖像（如圖乙所示），水=1.0103kg/m3，g取10N/kg。

(1)物體A浸沒(méi)在水中之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨物體A向下運(yùn)動(dòng)距離的增加而減小，說(shuō)明浮力與_____（選填“物體體積”或“排開(kāi)液體體積”）有關(guān)；

(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，物體A的密度為_____kg/m3，本實(shí)驗(yàn)中先測(cè)物體A的重力，再將物體放入水中測(cè)浮力。若改變操作先后順序，物體A的密度的測(cè)量結(jié)果_____（選填“偏大”“不變”“偏小”或“無(wú)法判斷”）

(3)物體A的底面積為_____cm2；

(4)如果將盛水的柱形容器換成梯形容器，如圖丁所示，再將物體A按上述操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則物體放入水的過(guò)程中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量Δp隨h的變化圖像是圖丙中的_____（選填“A”、“B”或“C”）

Answer 1

【答案】排開(kāi)液體體積 1.2×103 偏大 20 B

【解析】

(1)[1]物體A浸沒(méi)在水中之前，浸入水中深度越大排開(kāi)水的體積越大，根據(jù)稱重法測(cè)浮力

F浮=G-F示

因彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，可知受到的浮力增大，說(shuō)明浮力與排開(kāi)液體體積有關(guān)。

(2)[2]由圖乙可知，當(dāng)深度為零時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體A的重力

GA=1.2N

當(dāng)深度為5cm時(shí)物體剛好浸沒(méi)在液體中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是0.2N，則物體A浸沒(méi)在水中后所受的浮力

F浮=GA-F示=1.2N-0.2N=1N

因物體A完全浸沒(méi)在水中，物體A的體積

VA=V排==1×10-4m3

物體A的密度

ρA==1.2×103kg/m3

[3]由阿基米德原理可知，物體A的體積

VA=V排=

物體A的密度

ρA=①

若先測(cè)浮力再測(cè)重力時(shí)，由于物體上面沾有水，所測(cè)重力偏大，而F示不變，由①式可知物體A的密度的測(cè)量結(jié)果偏大。

(3)[4]由圖乙可知，當(dāng)深度5cm時(shí)物體剛好浸沒(méi)在液體中，圓柱體A的底面積

SA==2×10-3m2=20cm2

(4)[5]將圓柱形A放到直柱形容器中，水面升高的高度

Δh=

因S容為一定值，故水面升高的高度與排開(kāi)水的體積成正比，根據(jù)Δp=ρgΔh可知，物體放入水的過(guò)程中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量Δp隨Δh的變化圖象是過(guò)原點(diǎn)的直線，梯形容器與直柱形容器相比較，故圖丁縮口的梯形容器液面上升的高度比直柱形更高一些，根據(jù)Δp=ρgΔh，則水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量Δp會(huì)相應(yīng)的變大；則p與h不成正比，故B符合題意。