(2012?太倉市模擬)(l)為了探究液體內(nèi)部的壓強與哪些因素有關(guān),小王同學用兩只相同的封閉小木桶做實驗.他在小木桶內(nèi)分別裝滿水和鹽水,在小木桶上各插上一根很細的玻璃管.當他從上方利用漏斗向玻璃管中灌水或鹽水時,實驗的現(xiàn)象如圖(a)、(b)、(c)所示.請根據(jù)實驗現(xiàn)象及相關(guān)條件,歸納得出初步結(jié)論.(p<p鹽水
①比較(a)、(b)兩圖可知:
同種液體,深度越深,壓強越大
同種液體,深度越深,壓強越大

②比較(b)、(c)兩圖可知:
深度相同時,密度越大,壓強越大
深度相同時,密度越大,壓強越大


(2)某同學為探究力之間的關(guān)系做了如圖所示的實驗.臺秤上的燒杯和水共重49N.當將彈簧測力計下端吊著一個質(zhì)量為2.7kg的鋁塊,在鋁塊逐漸浸入直至沒入水面(不接觸容器),已知p=2.7×103kg/m3,g=9.8N/kg.此時,彈簧測力計的示數(shù)是
16.66N
16.66N
,臺秤示數(shù)是
58.8N
58.8N

(3)如圖所示容器內(nèi)放有一長方體木塊M,上面壓有一鐵塊m,木塊浮出水面的高度為h1 (圖a);用細繩將該鐵塊系在木塊的下面時,木塊浮出水面的高度為h2(圖b);將細繩剪斷后(圖c),木塊浮出水面的高度h3
h1+
ρ(h2-h1)
ρ
h1+
ρ(h2-h1)
ρ
分析:(1)①圖(a)、(b)中是同種液體(鹽水)、深度不同,b中的桶被壓破,據(jù)此得出液體壓強與深度的關(guān)系;
②圖(b)、(c)中在深度相同時,裝了水和鹽水,b中的桶被壓破,據(jù)此得出液體壓強與深度的關(guān)系.
(2)分別對鋁塊和臺秤受力分析,根據(jù)力的平衡條件得出彈簧測力計示數(shù)和臺秤示數(shù)的表達式,再根據(jù)阿基米德原理即可判斷鋁塊逐漸浸入臺秤上盛有水的燒杯中、直至剛沒入水中兩者示數(shù)的變化.
(3)把木塊M和鐵塊m看做一個整體,圖a中排開水的體積Va排與圖b排開水的體積Vb排.而圖c只研究長方體木塊M排開水的體積VC排.根據(jù)沉浮條件得出排水體積大小的關(guān)系,從而得出木塊浮出水面的高度.
解答:解:(1)①圖(a)、(b)中液體的密度相同,深度不同,b中的桶被壓破,可得出初步結(jié)論:同種液體,深度越深,壓強越大.
②圖(b)與(c)中管內(nèi)深度相同,水的密度小于鹽水的密度,b中的桶被壓破,所以可得出初步結(jié)論:深度相同時,密度越大,壓強越大.
(2)對鋁塊受力分析可知:鋁塊受豎直向下的重力、豎直向上彈簧測力計的拉力和浮力,
由平衡條件得:G=F+F,則彈簧測力計的示數(shù):F=G-F=2.7kg×9.8N/kg-1×103kg/m3×9.8N/kg×
2.7kg
2.7×103kg/m3
=16.66N;
對臺秤受力分析可知:受燒杯及水受豎直向下的重力,鋁塊向下的壓力F=F,由平衡條件得:
臺秤的支持力即臺秤的示數(shù):FN=G+F=49N+1×103kg/m3×9.8N/kg×
2.7kg
2.7×103kg/m3
=58.8N.
(3)設(shè)長方體木塊的底面積為S,高為h;把木塊M和鐵塊m看做一個整體,兩種情況都是處于漂浮狀態(tài),浮力等于木塊和鐵塊的總重力,浮力相等.在同種液體中它們受到的浮力相等,排開液體的體積相等;即Va排=Vb排
又∵Va排=Sh-Sh1,Vb排=Sh-Sh2+Vm,所以Sh-Sh1=Sh-Sh2+Vm
∴Vm=S(h2-h1)----------①
由圖a可知:木塊和鐵塊的漂浮時
F=G+G;
∴ρgS(h-h1)=ρgSh+ρgVm------②;
將①式代入②式得:h=
ρh1+ρ(h2-h1)
ρ-ρ
------③.
將細繩剪斷后(圖c)木塊漂;則GM=FM浮;即ρgSh=ρgS(h-h3);
∴h3=
(ρ-ρ)h
ρ
--------④;
將③式代入④式得:h3=h1+
ρ(h2-h1)
ρ

故答案為:(1)同種液體,深度越深,壓強越大;②在深度相同時,密度越大,壓強越大.
(2)16.66N;58.8N.
(3)h1+
ρ(h2-h1)
ρ
點評:(1)在對本題的兩組實驗進行分析時,關(guān)鍵是要搞清研究的變量是誰,誰是被控制的量,再重點觀察所研究的變量對壓強造成的影響,進而得出有說服力的結(jié)論.
(2)本題考查了受力分析、平衡條件、浮力公式,巧妙地選取研究對象,正確進行受力分析是解題的關(guān)鍵;受力分析時要注意整體法與隔離法的應(yīng)用.
(3)解答本題的關(guān)鍵是圖a與圖b中要把木塊和鐵塊看作一個整體,利用圖a的重力和浮力關(guān)系,圖a與圖b中之間的浮力相等而得到的排開的水體積相等的關(guān)系得出木塊高h的表達式;知道在圖c中只是木塊浮出水面,高度只決定于木塊本身,本題難度較大.
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