Question

【題目】如圖甲所示，底面積為S1 = 100 cm2的容器內(nèi)裝有適量的某種液體，A為圓柱形木塊，其底面積為S2 = 80 cm2，C為壓力傳感器，用F表示壓力傳感器的示數(shù)，h表示木塊A的下表面與液面的距離。小明同學(xué)想利用此裝置探究F與h的關(guān)系，他先把木塊A放入液體中，當(dāng)木塊A靜止時，測得木塊A的下表面與液面的距離為h1，小明再用輕桿B向下壓，逐漸改變h的大小，并記錄下與之相對應(yīng)的壓力F的數(shù)值，依據(jù)數(shù)據(jù)得到了如圖乙所示的F﹣h圖像，此過程中液體始終沒有溢出：（不計(jì)傳感器C和輕桿B的重力和體積）

(1)除圖甲所給實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的測量工具是_______（選填“天平”“刻度尺”或“測力計(jì)”）；

(2)觀察圖像，分析可知，木塊A的總高度是_______cm；

(3)利用此實(shí)驗(yàn)裝置可測出該液體的密度，其值為_______kg/m3；

(4)木塊A全部浸沒液體后，與木塊A放入液體前比較，液體對容器底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)增加了_______Pa。

Answer 1

【答案】刻度尺 10 1.25×103 1000

【解析】

(1)[1]由乙圖是F與h的關(guān)系圖象，F由壓力傳感器測量，h的測量需要有刻度尺。

(2)[2]木塊A放入液體中，當(dāng)木塊A靜止時，A受到的重力與浮力是一對平衡力，此時壓力F=0，由圖象可知，h1=4cm；當(dāng)S受壓力逐漸浸入液體中時，A的重力、壓力F、浮力三個力平衡，可知

F=F浮GA

根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，當(dāng)A浸沒時浮力不再增加，所以此時F保持不變，由圖象可知當(dāng)h=10cm后，F′=6N不變，所以A的總高度

hA=10cm

(3)[3]由F=0時，A處于漂浮狀態(tài)，F浮=GA，即

g=

當(dāng)A浸沒時

′=GA+ F′

即

g=

則

=

代入數(shù)據(jù)

=

解得

GA=4N

A漂浮時

ρ液×10N/kg×80×104m2×0.04m=4N

解之得

ρ液=1.25×103kg/m3

(4)[4]根據(jù)力的相互性，A全部浸沒液體后，與木塊A放入液體前比較，容器底部增大的壓力與A浸沒時的浮力相等，即

F=GA+F′=4N+6N=10N

根據(jù)p=，液體對容器底部增大壓強(qiáng)

p===1000Pa