第83页

信息发布者:
C
B
1.8
容器内的水面逐渐上升
0.8
排开液体的体积
D
解:(1)把小球浸没在装满水的溢水杯中,$V_{\mathrm{排}}=V=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3,$
小球受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$
(2)小球的重力$G=F_{\mathrm{浮}}+F_{\mathrm{拉}}=1\ \mathrm{N}+3.6\ \mathrm{N}=4.6\ \mathrm{N}$
(3)小球的质量$m=\frac{G}{g}=\frac{4.6\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.46\ \mathrm{kg},$
小球的密度$\rho_{\mathrm{小球}}=\frac{m}{V}=\frac{0.46\ \mathrm{kg}}{1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=4.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$
根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力。已知甲、乙两球排开液体的重力相等,所以两球所受浮力相等,即$F_{浮甲}=F_{浮乙}$,A、B选项错误。
由图可知,甲球排开液体的体积$V_{排甲}$大于乙球排开液体的体积$V_{排乙}$。根据浮力公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,当$F_{浮}$和$g$相同时,$\rho_{液}$与$V_{排}$成反比。因为$V_{排甲}>V_{排乙}$,所以$\rho_{A}<\rho_{B}$,即容器A中液体密度更小,C选项正确,D选项错误。
C
中学生的质量:$m=\frac{G}{g}=\frac{500\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=50\ \mathrm{kg}$
中学生的体积:$V=\frac{m}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{50\ \mathrm{kg}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}}=0.05\ \mathrm{m}^{3}$
在空气中受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{空}}gV=1.29\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×0.05\ \mathrm{m}^{3}=0.645\ \mathrm{N}\approx0.65\ \mathrm{N}$
答案:B
【分析】
1. 第(1)问:先确定弹簧测力计的分度值,根据指针位置读出物块的重力,图甲中弹簧测力计分度值为0.2N,指针指向1.8N,故重力为1.8N。
2. 第(2)问:物块从甲到乙的过程中,排开液体的体积逐渐变大,排开的水会使容器内水面上升,结合弹簧测力计示数减小的现象,可初步得出浮力与排开液体体积的关系。
3. 第(3)问:根据称重法测浮力,完全浸没后浮力大小由排开液体体积和液体密度决定,与是否接触容器底部无关,代入数值计算即可。
4. 第(4)问:探究浮力与液体密度的关系需控制排开液体的体积相同;分析各改进方案,判断哪个方案无法使不明显的浮力变化变得显著。
【解析】
(1) 由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指向1.8N,因此物块的重力为$\boldsymbol{1.8N}$。
(2) 物块从图甲下降至图乙的过程中,排开液体的体积逐渐增大,可观察到容器内的水面逐渐上升,同时弹簧测力计示数减小,说明浮力随排开液体体积的增大而增大。
(3) 根据称重法,物块完全浸没时受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{乙}}=1.8\mathrm{N}-1\mathrm{N}=0.8\mathrm{N}$;当物块与容器底部接触后,排开液体的体积和液体密度均不变,故浮力仍为$\boldsymbol{0.8N}$。
(4) 探究浮力与液体密度的关系时,要控制排开液体的体积相同;
A选项:换用体积更大的同种物块,排开液体的体积更大,浮力变化更明显,可行;
B选项:换用密度比水小得多的液体,与水的密度差异大,浮力变化更明显,可行;
C选项:换用精确程度更高的测力计,能测出微小的浮力变化,可行;
D选项:利用现有器材多次实验,无法改变浮力变化不明显的现状,不可行。
因此不可行的是$\boldsymbol{D}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{1.8}$
(2) $\boldsymbol{容器内的水面逐渐上升}$
(3) $\boldsymbol{0.8}$
(4) $\boldsymbol{排开液体的体积}$;$\boldsymbol{D}$
【知识点】
称重法测浮力;控制变量法;阿基米德原理
【点评】
本题围绕浮力影响因素的探究展开,考查了弹簧测力计读数、称重法的应用及控制变量法的实验设计,需结合实验现象和原理分析问题,同时要能判断实验改进方案的合理性。
【难度系数】
0.7
(1)小球浸没在水中,$V_{排}=V=1× 10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}$,
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}× 10\ \mathrm{N/kg}× 1× 10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}=1\ \mathrm{N}$
(2)$G=F_{浮}+F_{拉}=1\ \mathrm{N}+3.6\ \mathrm{N}=4.6\ \mathrm{N}$
(3)$m=\frac{G}{g}=\frac{4.6\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.46\ \mathrm{kg}$,
$\rho_{小球}=\frac{m}{V}=\frac{0.46\ \mathrm{kg}}{1× 10^{-4}\ \mathrm{m}^{3}}=4.6× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}$