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$1$
物体浸没在液体中的深度
液体的密度
解:
(1)坦克的质量$m=40\,\mathrm{t}=4×10^4\,\mathrm{kg}$
坦克的重力$G=mg=4×10^4\,\mathrm{kg}×10\,\mathrm{N/kg}=4×10^5\,\mathrm{N}$
(2)坦克对地面的压力$F=G=4×10^5\,\mathrm{N}$
接触面积$S=2×2\,\mathrm{m}^2=4\,\mathrm{m}^2$
对地面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{4×10^5\,\mathrm{N}}{4\,\mathrm{m}^2}=1×10^5\,\mathrm{Pa}$

【分析】
1. 第(1)问:利用称重法测浮力的原理,浮力等于物体在空气中的重力减去物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数,找到对应示数代入公式计算即可。
2. 第(2)问:对比图(b)与图(c),液体密度相同、物体排开液体的体积相同,仅物体浸没在液体中的深度不同,而弹簧测力计示数相同(浮力相同),由此可分析出浮力与该因素无关。
3. 第(3)问:对比图(c)与图(d),物体排开液体的体积相同,仅液体密度不同,弹簧测力计示数不同(浮力不同),由此可分析出浮力与该因素有关。
【解析】
(1) 由图(a)可知物体的重力$G=5N$,图(c)中物体浸没在水中时弹簧测力计的示数$F_{示}=4N$,根据称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{示}$,可得物体浸没在水中时受到的浮力:
$F_{浮}=5N-4N=1N$
(2) 图(b)与图(c)中,液体均为水(密度相同),物体排开液体的体积相同,物体浸没在液体中的深度不同,弹簧测力计示数相同,说明浮力大小相同,因此浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3) 图(c)与图(d)中,物体均完全浸没(排开液体体积相同),液体分别为水和硫酸铜溶液(密度不同),弹簧测力计示数不同,说明浮力大小不同,因此浮力的大小与液体的密度有关。
【答案】
(1) 1
(2) 物体浸没在液体中的深度
(3) 液体的密度
【知识点】
称重法测浮力;浮力的影响因素
【点评】
本题运用控制变量法探究浮力的影响因素,解题核心是明确控制变量法的应用逻辑,通过对比实验中的变量与不变量,分析浮力的变化规律,加深对浮力影响因素的理解。
【难度系数】
0.7
【分析】
1. 第(1)问:要计算坦克的重力,需先回忆重力计算公式$G=mg$,首先将坦克质量的单位从吨换算为千克,再代入公式,结合题目给定的$g$值进行计算。
2. 第(2)问:坦克在水平路面行驶时,对地面的压力等于自身重力,这是解题的核心点;同时要注意坦克有两条履带,计算接触面积时需计算两条履带的总面积,最后利用压强公式$p=\frac{F}{S}$计算对地面的压强。
【解析】
(1)先进行单位换算:
坦克的质量$m=40\,\mathrm{t}=4×10^4\,\mathrm{kg}$
根据重力计算公式$G=mg$,代入数据得:
$G=mg=4×10^4\,\mathrm{kg}×10\,\mathrm{N/kg}=4×10^5\,\mathrm{N}$
(2)坦克在水平路面上,对地面的压力等于自身重力:
$F=G=4×10^5\,\mathrm{N}$
坦克两条履带与地面的总接触面积:
$S=2×2\,\mathrm{m}^2=4\,\mathrm{m}^2$
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,代入数据得:
$p=\frac{F}{S}=\frac{4×10^5\,\mathrm{N}}{4\,\mathrm{m}^2}=1×10^5\,\mathrm{Pa}$
【答案】
(1)该坦克的重力是$4×10^5\,\mathrm{N}$;
(2)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为$1×10^5\,\mathrm{Pa}$。
【知识点】
重力的计算、压强的计算、压力与重力的关系
【点评】
本题属于力学基础计算题,主要考查重力和压强公式的应用,解题时需注意单位换算以及接触面积的正确判断,容易出错的点是忽略履带数量,误将单条履带面积作为总接触面积。
【难度系数】
0.8