Question

6．如圖甲是研究彈簧測力計(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)系圖象（如圖乙）．（g=10N/kg）

（1）物體A浸沒在水中之前，彈簧測力計(jì)的示數(shù)隨A的下表面浸入水中深度的增加而減小，說明浮力與排開液體體積（選填“物體體積”或“排開液體體積”）有關(guān)．
（2）物體A浸沒在水中后，所受的浮力為1N，且保持不變，說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．若某同學(xué)在使用彈簧測力計(jì)時(shí)，指針在零刻度線以上，該同學(xué)沒有調(diào)零而直接進(jìn)行測量，這樣計(jì)算出的浮力值不變（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）
（3）物體A的密度為1.2×10³kg/m³．
（4）物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與其浸入水中深度h的關(guān)系圖象應(yīng)為丙圖中的D．
（5）如果將盛水的柱形容器換成梯形容器，如圖丁所示，再將A物體按上述操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則物體放入水的過程中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量△p隨h的變化圖象是圖戊中的B．

Answer 1

分析 （1）物體A浸沒在水中之前，浸入水中深度越大排開水的體積越大，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大，彈簧測力計(jì)的示數(shù)減��；
（2）由圖乙可知h=0cm和h＞5cm時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)，利用稱重法求出物體A浸沒在水中后所受的浮力；浸沒在水中的物體深度增加，彈簧測力計(jì)的示數(shù)不變，受到的浮力不變；
彈簧測力計(jì)未校正好指針會(huì)直接影響測量的準(zhǔn)確性．指在0刻度下方，相當(dāng)于提前多加了示數(shù)，指在0刻度上方，則相當(dāng)于提前少加了示數(shù)，因此會(huì)造成結(jié)果的偏大或偏小．
（3）根據(jù)阿基米德原理表示出物體A浸沒時(shí)排開水的體積即為物體A的體積，根據(jù)重力公式和密度公式求出物體A的密度；
（4）由p=ρgh分析物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與其浸入水中深度h的關(guān)系得出答案；
（5）如果將盛水的柱形容器換成梯形容器，得出其浸入水中深度h的變化，由p=ρgh分析物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p與得出答案．

解答 解：（1）物體A浸沒在水中之前，浸入水中深度越大排開水的體積越大，彈簧測力計(jì)的示數(shù)減小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力增大說明浮力與排開液體體積有關(guān)；
（2）由圖乙可知，h=0時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為物體A的重力G_A=1.2N，h＞5cm時(shí)物體完全浸沒彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′=0.2N，則物體A浸沒在水中后所受的浮力F_浮=G_A-F′=1.2N-0.2N=1N；
物體A浸沒在水中后，受到的浮力不變，說明浸沒在水中的物體所受的浮力與它浸沒在水中的深度無關(guān)；
若某同學(xué)在使用彈簧測力計(jì)時(shí)，指針在零刻度線以上，則相當(dāng)于提前少加了示數(shù)，沒有調(diào)零而直接進(jìn)行測量，這樣每次測量的結(jié)果偏小，都少加了示數(shù)，但浮力F_浮=G_A-F′是兩次測量結(jié)果之差，所以計(jì)算出的浮力值不變；
（3）因物體A完全浸沒在水中，由F_浮=ρgV_排可得，物體A的體積：
V_A=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
則由G=mg=ρgV得物體A的密度：
ρ_A=$\frac{{G}_{A}}{g{V}_{A}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
 （4）由p=ρgh可知，物體A下表面所受液體壓強(qiáng)p隨其浸入水中深度h的增大而增大，且p與h成正比，選項(xiàng)中D符合；
（5）物體A未浸沒水中前，梯形容器與柱形容器相比較，圓柱浸沒水中的深度相同，排開水的體積相同，則縮口的梯形容器液面上升的高度高，則水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)增加量△p₁的變大；則p與h不成正比，故B符合．
故答案為：（1）排開液體的體積；（2）1；無關(guān)；不變；（3）1.2×10³；（4）D；（5）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和密度的測量實(shí)驗(yàn)，綜合了密度、壓強(qiáng)、浮力的有關(guān)知識(shí)，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．