【分析】
1. 第(1)问:当圆柱体下表面深度h=0时,物体未浸入水中,弹簧测力计的示数等于物体重力;利用称重法F浮=G-F拉,代入实验④的重力和测力计示数即可计算浮力。
2. 第(2)问:观察实验①~⑤的数据,h从0增加到10cm(圆柱体刚好浸没),弹簧测力计示数逐渐减小,结合称重法可推知浮力变化,进而得出结论。
3. 第(3)问:实验⑥和⑦中h超过圆柱体高度,物体完全浸没,此时弹簧测力计示数不变,说明浮力不变,从而得出浮力与深度的关系。
4. 第(4)问:分析F随h的变化规律:h=0时F等于重力;h在0到10cm时,F随h增大而减小;h≥10cm时,F保持不变,据此匹配对应图像。
【解析】
(1) 当h=0时,物体未浸入水中,弹簧测力计示数等于物体重力,由实验①可知物体重$ G=6.75\,\mathrm{N} $;
实验④中,根据称重法测浮力:$ F_{\mathrm{浮}}=G-F=6.75\,\mathrm{N}-5.25\,\mathrm{N}=1.5\,\mathrm{N} $。
(2) 实验①~⑤中,圆柱体下表面深度h逐渐增大,弹簧测力计示数F逐渐减小,由$ F_{\mathrm{浮}}=G-F $可知物体所受浮力逐渐增大,且此时物体处于部分浸入状态,故结论为:金属圆柱体从开始浸入水中,到浸没的过程中,所受浮力的大小随着金属圆柱体浸入水中深度的增加而增大。
(3) 实验⑥和⑦中,圆柱体下表面深度h超过自身高度(10cm),物体完全浸没在水中,此时弹簧测力计示数F不变,由$ F_{\mathrm{浮}}=G-F $可知物体所受浮力大小不变,故结论为:当金属圆柱体浸没在水中后,它所受到的浮力的大小与深度无关。
(4) 弹簧测力计示数F与h的关系:
$ h=0 $时,$ F=G=6.75\,\mathrm{N} $,为最大值;
$ 0<h<10\,\mathrm{cm} $时,物体部分浸入,浮力随h增大而增大,F随h增大而减小;
$ h≥10\,\mathrm{cm} $时,物体完全浸没,浮力不变,F保持不变。
符合该规律的图像是B。
【答案】
(1) 6.75;1.5
(2) 金属圆柱体从开始浸入水中,到浸没的过程中,所受浮力的大小随着金属圆柱体浸入水中深度的增加而增大
(3) 当金属圆柱体浸没在水中后,它所受到的浮力的大小与深度无关
(4) B
【知识点】
称重法测浮力;阿基米德原理应用;浮力与深度的关系
【点评】
本题通过实验数据探究浮力与浸入深度的关系,重点考查称重法测浮力的应用以及对实验数据的分析归纳能力,需明确区分物体部分浸入和完全浸没时浮力的变化规律。
【难度系数】
0.6