Question

1．小明用如圖甲所示的裝置，探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)．物體A是底面積為5cm²、高為6cm的實心圓柱形物體，彈簧測力計的分度值是0.1N（計算過程中，g取10N/kg）．
（1）小明用彈簧測力計提著物體A逐漸浸入液體中，直到物體的下表面與燒杯底部將要接觸時為止，在此過程中，小明記下了物體的下表面浸入液體中的深度h和彈簧測力計的示數(shù)F，并繪制出圖乙所示的圖象．
（2）物體浸沒前，隨著浸入液體中深度的逐漸增加，物體所受的浮力增大，液體對容器底的壓強增大．
（3）由圖象可知：物體重為2.4N；還可求出燒杯中液體的密度為2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （2）由F_浮=G-F_示，根據(jù)彈簧測力計的讀數(shù)逐漸變小得出所受的浮力的變化；根據(jù)p=ρgh可分析液體對容器底的壓強；
（3）根據(jù)二力平衡，物體的重G等于h=0時彈簧測力計的示數(shù)；圖乙中水平線表明物體全部浸沒在液體中的過程．由F_浮=G-F_示求出浸沒時物體受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出液體的密度．

解答 解：（2）圖乙中斜線表示物體正在浸入液體至剛好浸沒的過程，彈簧測力計的讀數(shù)逐漸變小，由F_浮=G-F_示可知，物體所受的浮力逐漸增大；
隨著浸入液體中深度的逐漸增加，物體排開液的體積逐漸增加，則液面不斷升高，由p=ρgh可知液體對容器底的壓強不斷增大；
（3）當(dāng)h=0時，彈簧測力計的示數(shù)F_示1=2.4N，即物體的重力G=2.4N；
圖中水平線表示浸沒時彈簧測力計的示數(shù)F_示2=1.8N，
物體浸沒時受到的浮力：F_浮全=G-F_示2=2.4N-1.8N=0.6N，
物體的體積：V_物=S_物h=5cm²×6cm=30cm³=3×10^-5m³，
因物體全部浸沒，所以V_排=V_物=3×10^-5m³，
由F_浮=ρ_液gV_排可得，液體的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮全}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×3×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=2×10³kg/m³，
故答案為：（2）增大；增大；（3）2×10³．

點評 此題探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)，綜合考查二力平衡、阿基米德原理、測液體的密度等知識，綜合性較強．根據(jù)圖乙明確對應(yīng)的物理過程是解題的關(guān)鍵．