Question

【題目】如圖甲所示為探究“浮力大小與物體浸入水中深度的關系”的實驗裝置。先在彈簧測力計的下端掛一個金屬圓柱體，測出金屬圓柱體的重力，然后讓圓柱體緩慢地浸入水中，記錄從圓柱體底面剛接觸水面開始，到完全浸沒水中（未接觸容器底部），不同深度h時彈簧測力計的示數，得到彈簧測力計示數F示和圓柱體受的浮力F浮隨h變化的圖像如圖乙所示。

（1）其中圓柱體受的浮力F浮隨h變化的圖像是圖乙中的_________（選填“①”或“②”）；

（2）從圖乙中可以得出：浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積__________，浸沒在液體中的物體受到浮力大小與浸沒的深度_______。（均選填“有關”或“無關”）

（3）從圖乙可求得金屬圓柱的質量為_______ kg，體積為________ m3，密度為________ kg/m3。

Answer 1

【答案】（1）②；

（2）有關；無關；

（3）0.27；10-4 ；2.7×103

【解析】

試題分析：（1）當圓柱體從開始浸入水中到完全浸入水中的過程中，圓柱體排開水的體積在逐漸變大，水的密度不變，由阿基米德原理F浮 =ρ液 V排 g可知浮力是變大的；而當圓柱體浸沒以后，再向水中下沉的時候，圓柱體排開水的體積不再發生變化，所以浮力是不變的．由此可知在整個過程中，圓柱體受到的浮力先變大、后不變，故選②；

（2）由（1）及圖象分析知，圓柱體排開水的體積在逐漸變大，測力計示數變小，浮力變大，可知浮力大小與物體排開液體體積有關；當圓柱體全部浸入水中后，深度變化，測力計的示數不變，可知浸沒在液體中的物體受到浮力大小與浸沒的深度無關；

（3）由圖乙可知，圓柱體的重力為2.7N，圓柱體的質量m金 =G金/g=2.7N/10N/kg=0.27kg；當圓柱體全部浸入水中后，圓柱體受到的浮力為1N；∵F浮 =ρ水 V排 g∴金屬圓柱體的體積：V=V排 =F浮/ρ水g=1N/1.0×103kg/m3×10N/kg=10-4 m3 ；ρ金 =m金/V=0.27kg/104m3=2.7×103 kg/m3 。