Question

9．小明幫爺爺澆菜園．他從井中提水時發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能與物體排開液體的體積有關(guān)．于是他找來一個金屬圓柱體、彈簧測力計和燒杯等器材進(jìn)行了如圖1所示的探究．

（1）分析上圖彈簧測力計示數(shù)的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受浮力越大．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明繪制了彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖2所示．分析圖象可知：
①曲線b（選填“a”或“b”）描述的是彈簧秤示數(shù)的變化情況．
②丁圖中金屬圓柱體所受浮力為2.0N；該金屬圓柱體的質(zhì)量為540克，金屬圓柱體的密度為2.7×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖中物體浸入到液體中的體積和彈簧測力計示數(shù)的變化，結(jié)合F_浮=G-F_拉分析浮力大小和排開液體體積之間的關(guān)系；
（2）①根據(jù)浮力大小和排開液體體積之間的關(guān)系判斷出哪一條圖象是浮力變化的圖象，哪一條是拉力變化的圖象；
②根據(jù)拉力變化的圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G；根據(jù)浮力變化的圖象可得物體完全浸沒時的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV求出物體的密度．

解答 解：
（1）由圖知，隨著物體浸入水中體積的增大，彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小，說明物體受到的浮力不斷增大；
（2）①因?yàn)樵谖矬w全部浸沒前，物體進(jìn)入到液體中的深度越深．排開液體的體積越大，浮力越大；物體全部浸沒后，排開液體的體積不變，根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，浮力不再變化；所以圖象a符合金屬圓柱體所受浮力和浸入深度的關(guān)系；
②圖象b是彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力變化圖象，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G=F=5.4N；
由圖象a可知，圓柱體完全浸沒后，圓柱體受的浮力為F_浮=5.4N-3.4N=2.0N；
物體的重力為G=5.4N，所以質(zhì)量為m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5.4N}{10N/kg}$=0.54kg=540g；
所以物體的體積為V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.0N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.0×10^-4m³；
物體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.54kg}{2.0×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）越大；（2）①b；②2.0；540；2.7×10³．

點(diǎn)評 此題主要考查的是學(xué)生對浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系的理解和掌握，讀懂圖象是解決此題的關(guān)鍵