Question

【題目】小陳同學(xué)在老師的指導(dǎo)下完成了以下實(shí)驗(yàn)：

①用彈簧測力計(jì)測出一個(gè)帶蓋子的空玻璃瓶的重力，如圖甲所示；

②用手拿著這個(gè)蓋緊瓶蓋的空玻璃瓶浸沒在水中，放手后發(fā)現(xiàn)玻璃瓶上�。�

③將一個(gè)鐵塊裝入玻璃瓶并蓋緊蓋子，放入水中放手后發(fā)現(xiàn)玻璃瓶下沉；

④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，掛在彈簧測力計(jì)上，保持玻璃瓶豎直，然后從圖乙所示位置慢慢浸入水中，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與玻璃瓶下表面浸入水中深度h的關(guān)系圖象如圖丙所示。

（1）裝有鐵塊的玻璃瓶全部浸沒在水中時(shí)受到的浮力是_____N。

（2）BC段說明物體受到的浮力大小與浸沒的深度_____（選填“有關(guān)”、“無關(guān)）。

（3）在第②操作步驟中空玻璃瓶浸沒在水中時(shí)受到的浮力為_____N。

（4）小陳認(rèn)真分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象后發(fā)現(xiàn)，物體的沉浮與物體的重力和所受浮力有關(guān)，其中上浮的條件是_____。

（5）若圓柱形容器的底面積為100cm2，在乙圖中，當(dāng)玻璃瓶浸沒后，水又對容器底的壓強(qiáng)增加了_____Pa。

（6）細(xì)心的小陳同學(xué)發(fā)現(xiàn)玻璃瓶上還標(biāo)有100ml的字樣，于是在裝有鐵塊的玻璃瓶內(nèi)裝滿水并蓋上瓶蓋，再用彈簧測力計(jì)測出總重力，如圖丁所示，此時(shí)彈簧測力計(jì)示數(shù)為3.1N，根據(jù)以上數(shù)據(jù)他算出了鐵塊的密度為_____kg/m3。

Answer 1

【答案】 1.6 無關(guān) 1.6 F浮＞G 160 0.8×103

【解析】（1）分析圖象知，當(dāng)瓶子浸入深度為0時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)為瓶子和鐵塊的總重力，即G＝2.2N；當(dāng)瓶子浸入深度達(dá)到6cm后彈簧測力計(jì)不再減小，說明瓶子浸沒在水中，示數(shù)為0.6N，浮力：F浮＝G﹣F＝2.2N﹣0.6N＝1.6N；（2）從BC段瓶子受到的彈簧測力計(jì)拉力不變可知，瓶子受到的浮力不變，說明物體受到的浮力大小與浸沒的深度無關(guān)；（3）浮力的大小與液體密度和物體浸入液體的體積有關(guān)，空玻璃瓶浸沒在水中與裝有鐵塊的瓶子浸沒在水中時(shí)浸入水中體積相等，所以受到的浮力相等，都為1.6N；（4）物體上浮的條件F浮＞G；（5）由阿基米德原理可得，當(dāng)玻璃瓶浸沒后，瓶子排開水中體積：V排＝＝ ＝1.6×10﹣4m3，容器中水面上升體積與V排相等，即：△V＝V排＝S△h，所以容器中水面上升高度：△h＝＝1.6×10﹣2m，所以水又對容器底的壓強(qiáng)增加了：△p＝ρ水g△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣2m＝160Pa；（6）由圖甲知，空瓶的重力G瓶＝1.4N，瓶子和鐵塊的總重力G＝2.2N，鐵塊重力：G鐵＝G﹣G瓶＝2.2N﹣1.4N＝0.8N，由題知，圖丁中彈簧測力計(jì)示數(shù)，即瓶子、水和鐵塊的總重力：G總＝3.1N，所以裝入水的重力：G水＝G總﹣G＝3.1N﹣2.2N＝0.9N，裝入水的體積：V水＝＝9×10﹣5m3＝90cm3，鐵塊的體積：V＝V容積﹣V水＝100cm3﹣90cm3＝10cm3，所以鐵塊密度：ρ＝＝0.8×103kg/m3。