Question

小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)．他將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端掛一合金塊A，開始時(shí)他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中．容器底部有-個(gè)由閥門B控制的出水口，實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開閥門B緩慢放水，在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸．彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)隨放水時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．（g取10N/kg）
（1）合金塊A受到的最大浮力為

 

N．
（2）合金塊A的密度是

 

kg/m³．
（3）在容器中用一條水平的實(shí)線作出放水40s時(shí)水面的大致位置．

Answer 1

分析：（1）合金塊A受浮力最大時(shí)即彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小時(shí)，因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)的讀數(shù)等于合金塊A的重力減去合金塊A的浮力．
（2）根據(jù)浮力公式計(jì)算合金塊A的體積，根據(jù)重力公式計(jì)算合金塊A質(zhì)量，根據(jù)密度公式計(jì)算合金塊A的密度．
（3）彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不再變化時(shí)，說明水面低于合金塊A的底部，合金塊完全露出水面，也就是合金塊不再受水的浮力影響．

解答：解：（1）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)最小時(shí)，合金塊A受到的最大浮力：F_浮=G-F=32N-22N=10N．
（2）合金浸沒在水中時(shí)，排開水的體積等于合金的體積，
所以合金的體積：V=V_排=

F浮

ρ水g

=

10N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=10^-3m³
合金的質(zhì)量：m=

G

g

=

32N

10N/kg

=3.2kg
合金的密度：ρ=

m

V

=

3.2kg

10-3 m3

=3.2×10³kg/m³
（3）放水40s時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)已經(jīng)不變，說明水面低于合金塊A的底部，合金塊不再受水的浮力影響．
故答案為：（1）10；
（2）3.2×10³；
（3）水面介于圖中A的底面與燒杯底之間均對(duì)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生的分析能力和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，對(duì)學(xué)生的要求較高．