Question

4．小彤在探究影響浮力大小因素時，做了如圖甲所示的實驗，請你根據(jù)小彤的實驗探究回答下列問題：

（1）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究的是浮力與液體的密度關系而要研究浮力與物體排開液體體積的關系，則需要分析A圖與B、C兩圖的數(shù)據(jù)．
（2）實驗結束后，小明繪制了彈簧測力計對金屬體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的圖線，如圖乙所示．（ρ_水=1.0×10³kg/m³ g=10N/kg）分析圖象可知：
①曲線a（選填“a”或“b”）描述的是金屬體所受浮力的變化情況．
②該金屬體所受的重力為8N，金屬體的密度為4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）影響浮力大小的因素是液體的密度和物體排開液體的體積，要探究浮力和其中一個因素的關系，就要采用控制變量法控制另外一個因素一定；由此分析解答；
（2）①根據(jù)浮力大小和排開液體體積之間的關系判斷出哪一條圖象是浮力變化的圖象，哪一條是拉力變化的圖象；
②根據(jù)拉力變化的圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G；根據(jù)浮力變化的圖象可得物體完全浸沒時的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積，由G=mg的變形公式求出金屬圓柱體的質(zhì)量，最后由密度公式求出密度．

解答 解：
（1）分析圖C與E，排開液體的體積相同，液體的密度不同，可知是研究浮力與排開液體密度關系的；
研究浮力與物體排開液體體積的關系，應控制液體的密度相同，改變物體排開液體的體積，由此圖中A與B、C的數(shù)據(jù)；
（2）①由圖甲所示實驗可知，在物體全部浸沒前，物體浸入液體的深度越深，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；
當物體全部浸沒后，排開液體的體積不變，根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，浮力不再變化；所以圖象a描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況．
②由圖乙所示圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力為8N，則物體的重力G=F=8N；
由圖象a可知，圓柱體完全浸沒后，圓柱體受的浮力為F_浮=2N，
由F_浮=ρ_水gV_排，
可得金屬圓柱體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
由G=mg可得，金屬圓柱體的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
金屬圓柱體的密度：ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）液體密度；B、C；（2）①a；②8；4×10³．

點評 此題主要考查的是學生對浮力大小與物體排開液體的體積的關系的理解和掌握，讀懂圖象是解決此題的關鍵；應用浮力公式與密度公式即可正確解題．