Question

【題目】小冉在探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗中，用到如下器材：分度值為0.1N的彈簧測力計，底面積為5cm2高度為6cm的實心圓柱體銅塊，相同的大燒杯若干，水，密度未知的某種液體，細線等．

（1）小冉進行了如圖所示的實驗：A步驟所示彈簧測力計的示數(shù)為________ N；用彈簧測力計掛著銅塊緩慢地浸入液體中不同深度，步驟分別如圖B、C、D、E、F所示（液體均未溢出），并將其示數(shù)記錄在表中：

實驗步驟	B	C	D	E	F
彈簧測力計示數(shù)/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）實驗步驟B中銅塊所受浮力為________ N，分析實驗步驟A、B、C、D，可以說明浮力大小跟________有關；分析實驗步驟A、E、F，可以說明浮力大小跟________有關．

（3）小冉用表格中的數(shù)據(jù)算出了某種液體的密度是________ kg/m3（結(jié)果保留一位小數(shù)），還算出了步驟B中銅塊下表面受到水的壓強是________ Pa．

（4）小冉在步驟B的基礎上繼續(xù)探究：保持銅塊下表面所處的位置不變，把彈簧測力計的拉環(huán)固定在鐵架臺上，緩慢向燒杯內(nèi)加水，發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)逐漸________（選填“增大”或“減小”）；當所加水使銅塊剛好浸沒時（水未溢出），燒杯底部受到水的壓強增加了________ Pa．（已知在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm）

Answer 1

【答案】2.7 0.1 排開液體的體積 液體的密度 1.3×103 200 減小 420

【解析】

（1）認清彈簧測力計的分度值，根據(jù)指針對應的刻度讀數(shù)；

（2）由彈簧測力計的示數(shù)，根據(jù)“稱重法”算出物體受到的浮力；

（3）根據(jù)控制變量法，找出不變的量和變化的量，確定浮力大小與變化量之間的關系；

（4）在步驟D（或E）和F中，根據(jù)銅塊排開液體的體積不變（等于自身的體積）列方程，求出液體的密度；

（5）由浮力產(chǎn)生的原因，求步驟B中銅塊下表面受到水的壓強；緩慢向燒杯內(nèi)加水，銅塊受到的浮力增大，由此判斷彈簧測力計的示數(shù)的變化；求出銅塊剛好浸沒時，其上升的高度，從而確定水面上升的高度，根據(jù)△p＝ρ水g△h求出增加的壓強．

（1）彈簧測力計的分度值為0.1N，步驟A所示彈簧測力計的示數(shù)為2.7N；

（2）由銅塊的重力和表中對應的示數(shù)，在實驗步驟中B中，銅塊所受浮力F浮＝G-F＝2.7N-2.6N＝0.1N；

（3）實驗步驟由B到步驟D，銅塊浸入水的體積越來越大，彈簧測力計示數(shù)F越來越小，則物體受到的浮力越來越大，說明浮力大小與物體排開液體的體積有關；實驗步驟A、E、F，物體排開液體的體積不變，改變的是液體的密度，因彈簧測力計示數(shù)不同，根據(jù)F浮＝G-F示物體受到的浮力大小不同，可以說明浮力大小跟排開液體的密度有關；

（4）在步驟E、F中，銅塊受到的浮力分別為F浮水＝2.7N-2.4N＝0.3N、F浮鹽＝2.7N-2.3N＝0.4N，銅塊排開液體的體積等于其本身的體積，故V排水＝V排液，根據(jù)阿基米德原理有，ρ鹽水＝×103kg/m3＝1.3×103kg/m3；

（5）根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，步驟B中銅塊下表面受到水的壓力等于其受到的浮力F浮＝0.1N，

步驟B中銅塊下表面受到水的壓強p＝＝200Pa．

緩慢向杯內(nèi)加水，銅塊受到的浮力逐漸增大，彈簧測力計的示數(shù)逐漸減��；

在步驟B中，銅塊浸入水中的深度：

hB＝＝0.02m＝2cm，

當所加水使銅塊剛好浸沒時（水未溢出），所加水的深度h＝6cm-2cm＝4cm＝0.04m，

因此時排開水的體積為原來的2倍，浮力為原來的2倍，F′浮＝2×0.1N＝0.2N，

由于彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm，

故彈簧縮短了2×0.1cm＝0.2cm＝0.02m，

即銅塊上升的高度h升＝0.2cm＝2×10-3m，

故還應再加2×10-3m深的水，所以，增加的水的深度共計△h＝0.04m+2×10-3m＝4.2×10-2m，

故燒杯底部受到水的壓強增加了：

△p＝ρ水g△h＝103kg/m3×10N/kg×4.2×10-2m＝420Pa．