Question

1．如圖甲是探究“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)的若干操作，根據(jù)此圖回答下列問(wèn)題：
（1）若選用的操作是③④，可探究浮力的大小與液體的密度的關(guān)系．
（2）若探究浮力大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系，應(yīng)選用的操作是②③（填序號(hào)）．
（3）由操作可知，物體浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力大小為1N．
（4）由操作可知，物體的體積大小為100cm³．
（5）由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出液體的密度為1.3×10³kg/m³．
（6）小明在學(xué)習(xí)“浮力”之后，想自己制作簡(jiǎn)易密度計(jì)，如圖乙所示．
①取一根粗細(xì)均勻的飲料吸管，從其下端塞入適量金屬絲并用石蠟封口．塞入金屬絲的目的是使吸管能徑直漂浮在液體中，此時(shí)，吸管所受浮力=重力（填“=”“＞”或“＜”）．
②將吸管放到水中的情景如圖（a）所示，測(cè)得浸入的長(zhǎng)度為H；放到另一液體中的情景如圖（b）所示，浸入的長(zhǎng)度為h．用ρ_液、ρ_水分別表示液體和水的密度，則ρ_液＞ ρ_水（填“=”“＞”或“＜”），h與ρ_水、ρ_液，及H的關(guān)系式是h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；．
③小明根據(jù)圖（a）在吸管上標(biāo)出1.0刻度線（單位g/cm³，下同），再利用上述關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，標(biāo)出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度線（圖中未畫出）．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.1刻線是在1.0刻線的下（上/下）方．

Answer 1

分析 （1）（2）運(yùn)用控制變量法，找出不變的量和變化的量，確定浮力與變化量之間的關(guān)系；
根據(jù)F_浮=G-F_示比較浮力的大小，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)與物理有關(guān)的問(wèn)題；
（3）根據(jù)F_浮=G-F_示求物體浸沒(méi)時(shí)在水中時(shí)浮力大��；
（4）浸沒(méi)時(shí)，V_排=V_物，根據(jù)阿基米德原理，求出浸沒(méi)時(shí)物體排開(kāi)水的體積即可；
（5）求出物體浸沒(méi)在水排開(kāi)水的體積，因在水中和液體中排開(kāi)液體的體積相等，根據(jù)阿基米德原理，求出液體的密度；
（6）①根據(jù)漂浮的特點(diǎn)即可作答；
②由阿基米德原理，根據(jù)排開(kāi)液體的體積大小，比較體的密度大�。唤Y(jié)合漂浮的特點(diǎn)，得出深度的關(guān)系式；
③根據(jù)深度的關(guān)系式，分析刻度線的特點(diǎn)．

解答 解：（1）操作③④，物體排開(kāi)液體的體積不變，液體的密度不同，所以，可探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系；
（2）探究浮力大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系，應(yīng)控制液體的密度不變，改變排開(kāi)液體體積，故選用的操作是②③；
（3）由操作①知，物體的重力G=4N，物體浸沒(méi)在水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N，物體浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力：F_浮水=G-F_示=4N-3N=1N；
（4）根據(jù)阿基米德原理可得：V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{{{10}^{3}kg/m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³=100cm³；因物體浸沒(méi)在水中，
故物體的體積：V_物=V_排水=100cm³；
（5）物體浸沒(méi)在液體中受到的浮力：F_浮液=G-F_示液=4N-2.7N=1.3N，
根據(jù)阿基米德原理可得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{{V}_{排液}g}$=$\frac{{F}_{浮液}}{{V}_{物}g}$=$\frac{1.3N}{{{10}^{-4}m}^{3}×10N/kg}$=1.3×10³kg/m³；
（6）①吸管能漂浮在液體中，所以吸管所受的浮力等于其重力；
②由于吸管在（a）、（b）圖中均漂浮，F(xiàn)_浮=G，則細(xì)管在水和另一種液體中受到的浮力相等，
根據(jù)F_浮=ρgV_排，因V_排b＜V_排a，所以ρ_液＞ρ_水；
設(shè)吸管的橫截面積為S，
F_浮a=F_浮b，即ρ_水gSH=ρ_液gSh，整理得h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；
③吸管放入密度為1.1g/cm³的液體中時(shí)，
液面距吸管底部的距離h′=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$=$\frac{1.0}{1.1}H$，h′＜H，即1.1刻線是在1.0刻線的下方．
故答案為：
（1）液體的密度；（2）②③； （3）1；
（4）100；（5）1.3×10³； （6）①=；②＞；h=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}H$；③下．

點(diǎn)評(píng) 此題通過(guò)探究“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”，考查物體的浮沉條件應(yīng)用、阿基米德原理、測(cè)液體的密度、控制變量法等知識(shí)，屬于中檔題．