10.某同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn),探究影響浮力大小的因素.
(1)對(duì)比甲、乙、丙三圖,得到的探究浮力的大小與液體密度有關(guān);
(2)將浸沒在水中的圓柱體以1cm/s的速度勻速向上提出水面的過(guò)程中,作出了彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系圖,如圖2所示,則該物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為多少N?物體的重力是多少N?(g取10N/kg)
(3)該圓柱體密度是多少?
(4)若將圓柱體放在水平面上時(shí)對(duì)水平面的壓強(qiáng)是多少?
(5)丙圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為3.3N,則酒精密度為多少?

分析 (1)物體所受浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān),在實(shí)驗(yàn)探究影響浮力大小因素時(shí)應(yīng)采用控制變量法;
(2)根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系圖,可知,當(dāng)物體全部露出水面時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體的重力,然后可求得其浮力.
(3)根據(jù)求得的浮力,利用F=ρgV可求得其體積,因?yàn)槲矬w全部浸沒,此時(shí)V=V,根據(jù)G=mg可求得其質(zhì)量,再利用密度公式求解密度.
(4)根據(jù)圓柱體以1cm/s的速度勻速向上提,結(jié)合圖象可求得其高度,然后可求得其面積,圓柱體放在水平面上時(shí)對(duì)水平面的壓力等于其重力,再利用壓強(qiáng)公式求解即可;
(5)根據(jù)F=G-F求得圓柱體在酒精中受到的浮力,再利用F=ρgV可求得酒精的密度.

解答 解:(1)由圖甲、乙、丙所示實(shí)驗(yàn)可知,保持了物體的深度不變,物體排開液體的體積相同,液體的種類不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也不同,因此可得出結(jié)論:浮力的大小與液體的密度有關(guān);
(2)由“彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系圖”可知,當(dāng)物體全部露出水面時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N,即物體的重力為4.5N,
則浮力F=G-F=4.5N-3N=1.5N;
(3)由F=ρgV可得,V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10-4m3
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4.5N}{10N/kg}$=0.45kg,
圓柱體密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.45kg}{1.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3×103kg/m3;
(4)由v=$\frac{s}{t}$可得,圓柱體高度h=1cm/s×8s=8cm=0.08m,
圓柱體面積S=$\frac{V}{h}$=$\frac{1.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}{0.08m}$=1.875×10-3m2,
圓柱體放在水平面上時(shí)對(duì)水平面的壓強(qiáng)是p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{4.5N}{1.875×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=2.4×103Pa.
(5)丙圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為3.3N,則F浮酒精=4.5N-3.3N=1.2N,
由F浮酒精酒精gV可得ρ酒精=$\frac{{F}_{浮酒精}}{g{V}_{排}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×103kg/m3
答:(1)液體密度;
(2)物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為1.5N;物體的重力是4.5N;
(3)該圓柱體密度是3×103kg/m3;
(4)若將圓柱體放在水平面上時(shí)對(duì)水平面的壓強(qiáng)是2.4×103Pa;
(5)丙圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為3.3N,則酒精密度為0.8×103kg/m3

點(diǎn)評(píng) 本題用到的知識(shí)點(diǎn)有重力、質(zhì)量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理、壓強(qiáng)的計(jì)算等,考查學(xué)生結(jié)合圖象對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析的能力,難度較大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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