Question

【題目】如圖甲是研究彈簧測力計的示數F與物體A下表面離水面的距離h的關系實驗裝置。用彈簧測力計提著物體A，使其緩慢浸入水中（水未溢出），根據實驗數據繪制了彈簧測力計的示數F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關系圖象（如圖乙）。

（1）物體A浸沒在水中之前，彈簧測力計的示數隨A向下運動距離的增加而減小，說明浮力與_____（選填“物體體積”或“排開液體體積”）有關。

（2）物體A浸沒在水中后，所受的浮力為_____N，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_____（選填“有關”或“無關”）。若某同學在使用彈簧測力計時，指針在零刻度線以上，該同學沒有調零而直接進行測量，這樣計算出的浮力值_____（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）

（3）結合試驗數據，物體A的密度為_____kg/m3．本實驗中先測金屬圓柱體的重力，再放入水中測浮力。若改變操作先后順序，物體A的密度的測量結果_____（選填“偏大”、“不變”或“偏小”或“無法判斷”）

（4）圓柱體A的底面積為_____cm2。

（5）如果將盛水的柱形容器換成梯形容器，如圖丁，再將A物體按上述操作進行實驗，則物體放入水的過程中水對容器底部的壓強增加量Δp隨h的變化圖象是圖丙中的_____。（選填“A”“B”“C”）。

Answer 1

【答案】排開液體的體積 1 無關 不變 1.2×103 偏小 20 A

【解析】

第一空．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，根據稱重法得到浮力F浮＝G﹣F示，因彈簧測力計的示數減小，可知受到的浮力增大，說明浮力與排開液體體積有關；

第二空．由圖乙可知，h=0時彈簧測力計的示數即為物體A的重力：GA=1.2N，

h=5cm時物體剛好浸沒在液體中，彈簧測力計的示數F示=0.2N，則物體A浸沒在水中后所受的浮力：

F浮=GA-F示=1.2N-0.2N=1N；

第三空．由圖乙可知，物體A浸沒在水中后，測力計示數不變，根據稱重法得到，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；

第四空．若某同學在使用彈簧測力計時，指針在零刻度線以上，則相當于提前少加了示數，沒有調零而直接進行測量，這樣每次測量的結果偏小，都少加了示數，但浮力F浮=GA-F示是兩次測量結果之差，所以計算出的浮力值不變；

第五空．因物體A完全浸沒在水中，由F浮=ρgV排可得，物體A的體積：

VA=V排=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

則由G=mg得物體A的密度：

ρA=﹣﹣﹣﹣﹣②

由①②得：

ρA=ρ水﹣﹣﹣﹣﹣③

將已知量代入③得：

ρA=×103kg/m3=1.2×103kg/m3；

由③，分子分母同除以GA得：

ρA=×ρ水﹣﹣﹣﹣﹣④

第六空．若先測浮力再測重力時，由于物體上面沾有水，所測重力偏大，而F示不變，由④式可知，物體A的密度的測量結果偏小；

第七空．由①可知：

VA=V排===1.0×10-4m3；

因h=5cm時物體剛好浸沒在液體中，圓柱體A的底面積：

SA==2×10-3m2=20cm2；

第八空．將圓柱形A放到柱形容器中，水面升高的高度：

Δh=，

因S容為一定值，故水面升高的高度與排開水的體積成正比，根據Δp＝ρgΔh，物體放入水的過程中水對容器底部的壓強增加量Δp隨Δh的變化圖象是過原點的直線，即C圖；

梯形容器與柱形容器相比較，故圖丁縮口的梯形容器液面上升的高度比柱形更高一些，根據Δp＝ρgh，則水對容器底部的壓強增加量Δp會相應的變大；如下圖所示：

則p與h不成正比，只有A符合。