Question

【題目】小冉在探究“浮力大小與哪些因素有關”的實驗中，用到如下器材：分度值為0.1N的彈簧測力計，底面積為5cm2、高度為6cm的實心圓柱體銅塊，相同的大燒杯若干，水，密度未知的某種液體，細線等．

（1）小冉進行了如圖所示的實驗：A步驟所示彈簧測力計的示數為N；用彈簧測力計掛著銅塊緩慢地浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示（液體均未溢出），并將其示數記錄在表中：

實驗步驟	B	C	D	E	F
彈簧測力計示數/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）在實驗步驟B中銅塊所受浮力F浮=N．
（3）分析實驗步驟A、B、C、D，可以說明浮力大小跟有關；分析實驗步驟A、E、F，可以說明浮力大小跟有關．
（4）小冉用表格中的數據算出了某種液體的密度是kg/m3（結果保留一位小數），還算出了步驟B中銅塊下表面受到水的壓強是Pa，并發現步驟B、C、D中銅塊下表面受到水的壓強隨著深度的增加逐漸（選填“增大”或“減小”）．
（5）小冉在步驟B的基礎上繼續探究：保持銅塊下表面所處的位置不變，把彈簧測力計的拉環固定在鐵架臺上，緩慢向燒杯內加水，發現彈簧測力計的示數逐漸（選填“增大”或“減小”）；當所加水使銅塊剛好浸沒時（水未溢出），燒杯底部受到水的壓強增加了Pa．（已知在一定范圍內，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm）

Answer 1

【答案】
（1）2.7
（2）0.1
（3）排開液體的體積；液體的密度
（4）1.3×103；200；增大
（5）減小；420
【解析】解：（1）測力計的分度值為0.1N，由指針位置可知，A步驟所示彈簧測力計的示數為2.7N；（2）由表格數據可知，在實驗步驟B中拉力為2.6N，則步驟B中銅塊所受浮力F浮=G﹣F拉=2.7N﹣2.6N=0.1N，
由A、B、C、D所示實驗可知物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大，由此可知：浸在同種液體中的物體所受浮力大小跟物體排開液體的體積有關．
由A、E、F，實驗可知，物體排開液體體積相同而液體密度不同，物體受到的浮力不同，這說明物體排開相同體積的液體時，所受浮力大小根液體密度有關．（3）V=5cm2×6cm=30cm3=3×10﹣5m3 ， 浸沒時，V排=V，
在F圖中，F浮′=G﹣F′拉=2.7N﹣2.3N=0.4N，
由F浮=ρ液gV排可得：
ρ液= = ≈1.3×103kg/m3
由浮力產生的原因可知，驟B中銅塊下表面受到水的壓力F=F浮=0.1N．
下表面受到水的壓強p= = =200Pa，
由B、C、D中數據可知，F拉逐漸減小，根據F浮=G﹣F拉可知，浮力增大，即下表面受到水的壓力增大，受力面積不變，由p= 可知，p逐漸增大，即銅塊下表面受到水的壓強隨著深度的增加逐漸增大；（5）緩慢向燒杯內加水，排開水的體積增大，根據F浮=G﹣F拉可知，彈簧測力計的示數逐漸減小；
由F浮=ρ液gV排可得：
V排= = =1×10﹣5m3 ，
此時銅塊浸入水的深度：
h1= = =0.02m=2cm，
由此當所加水使銅塊剛好浸沒時（水未溢出），所加水的深度，h=6cm﹣2cm=4cm=0.04m，
燒杯底部受到水的壓強增加了p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa，
但由于在一定范圍內，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長度就縮短0.1cm，因此
當所加水使銅塊剛好浸沒時（水未溢出），此時拉力減小0.2N，則彈簧的長度縮短0.2cm=0.002m，因此還應該倒入0.002m高度的水，
故p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa，
因此燒杯底部受到水的壓強增加值△p=p1+p2=400Pa+20Pa=420Pa．
所以答案是：（1）2.7；（2）0.1；（3）排開液體的體積；液體的密度；（4）1.3×103；200；增大；（5）減小；420．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解探究浮力大小的實驗的相關知識，掌握浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體浸在液體中的體積和液體的密度有關．