Question

5．小明為了探究物體在水中不同深度所受浮力的變化情況，如圖1所示，將一掛在彈簧測力計(jì)下的金屬圓柱體緩慢浸入水中（水足夠深），在圓柱體接觸容器底之前，分別記下圓柱體下表面所處的深度h和彈簧測力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．（g=10N/kg）

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
h（cm）	0	2	4	6	8	l 0	1 2
F（N）	8	7.5	7	6.5	6	5.5	5.5

（1）分析表中第1列到第5列數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：沒有完全浸沒的金屬圓柱體浸入水中的深度越深，受到的浮力越大（選填“大”或“小”）；
（2）分析表中第6列和第7列數(shù)據(jù)，說明完全浸沒的金屬圓柱體受到的浮力與它所處的深度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
（3）分析表中數(shù)據(jù)，可以得出圓柱體的密度是3.2×10³kg/m³．
（4）分析表中數(shù)據(jù)，可以得出圓柱體的橫截面積是25cm²；
（5）如圖2中能正確反映彈簧測力計(jì)示數(shù)F和圓柱體下表面所處的深度h關(guān)系的圖象是B．

Answer 1

分析 （1）物體浸入水中時(shí)，物體重力與彈簧測力計(jì)示數(shù)之差是物體受到的浮力．分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看物體受到的浮力與物體浸入深度的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（2）分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看物體浸沒在水中時(shí)，物體受到的浮力與深度的關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（3）浸沒深度為0時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是物體的重力，根據(jù)G=mg計(jì)算物體的質(zhì)量；
根據(jù)完全浸沒時(shí)的浮力計(jì)算出物體的體積，從而計(jì)算出物體的密度；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷出圓柱體的高度，根據(jù)V=Sh求出圓柱體的橫截面積；
（5）明確橫縱軸表示的內(nèi)容，再分析F隨h的變化趨勢，與表格中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對照．

解答 解：
（1）物體浸入水中時(shí)，物體受到的浮力F_浮=G-F，由表中第1列到第5列數(shù)據(jù)可知，物體浸入水中的深度h越大，彈簧測力示數(shù)F越小，物體受到的浮力越大，且成正比例關(guān)系，可得沒有完全浸沒的金屬圓柱體受到的浮力與深度或圓柱體浸入液體中的體積成正比．
（2）由表中第6列和第7列數(shù)據(jù)可知，物體浸沒在水中后，隨物體浸入深度的變化，彈簧測力計(jì)示數(shù)不變，物體受到的浮力不變，由此可見：物體浸沒后，物體受到的浮力與深度無關(guān)．
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，h為0時(shí)，物體的重力G=8N；物體的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg；
物塊完全浸沒時(shí)的浮力F_浮=G-F=8N-5.5N=2.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排知，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³=250cm³；
物體的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.2×10³kg/m³；
（4）由數(shù)據(jù)知，當(dāng)物體在水中深度為10cm時(shí)，物體剛好完全浸沒，
所以物體的橫截面積S=$\frac{V}{h}$=$\frac{250c{m}^{3}}{10cm}$=25cm²；
（5）在第1-5次數(shù)據(jù)中，F(xiàn)隨h的增大而減小，而到第6、7次時(shí)，h增大，但F不再變化，因此，圖象中只有B符合題意．
故答案為：（1）大（2）無；（3）3.2×10³；（4）25；（5）B．

點(diǎn)評 本題考查浮力的探究實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考查了阿基米德原理的應(yīng)用，會應(yīng)用控制變量法、認(rèn)真分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可得出正確結(jié)論．（3）是該題的難點(diǎn)，關(guān)鍵能夠通過數(shù)據(jù)確定物體的體積和高度．