Question

19．小明從井中提水時(shí)發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能與物體浸入液體的深度有關(guān)．于是小明用圓柱體、彈簧測力計(jì)、水和刻度尺等器材進(jìn)行探究，如圖所示，并記錄了圓柱體下表面浸入水中深度h時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)（如下表所示，g取10N/kg）

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h/m	0	0.02	0.04	0.06	0.08	0.10	0.12	0.14	0.16	0.18
F/N	9.5	8.5	7.5	6.5	5.5	4.5	3.5	3.1	3.1	3.1

（1）當(dāng)h=0.02m時(shí)，圓柱體受到的浮力是1N．
（2）小明選用的圓柱體高度范圍是A（填序號(hào)）．
A.13cm＞h＞12cm   B.14cm＞h＞13cm   C.12cm＞h＞11cm   D．無法確定
（3）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，物體浸沒時(shí)受到的浮力與物體浸入的深度無關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能（選填“能”或“不能”）求出圓柱體的密度．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)h=0時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為9.5N，即圓柱體重力為9.5N；當(dāng)h=0.02m時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為8.5N，則F_浮=G-F_示；
（2）根據(jù)浸沒前彈簧測力計(jì)的拉力F與浸入水中深度的關(guān)系分析判斷；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析深度和浮力的關(guān)系；
（4）由表格分析出物體完全浸沒時(shí)所受的浮力，由阿基米德原理計(jì)算出物體的體積，根據(jù)物體的重力和體積得出其密度的大�。�

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，圓柱體重力G=9.5N；當(dāng)h=0.02m時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為8.5N，此時(shí)F_浮=G-F_示=9.5N-8.5N=1N；
（2）圓柱體浸入深度達(dá)0.014m后，其浮力不再改變，可見圓柱體的高度小于或等于0.14m，
F_浮=G-F_示，當(dāng)h=0.02m、0.04m、0.06m、0.08m、0.10m、0.12m、0.14m時(shí)圓柱體受到的浮力為F_浮=1N、2N、3N、4N、5N、6N、6.4N，
因此，對(duì)前面的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得：圓柱體浸入的深度在0.12m前，每增加0.02m時(shí)，浮力增加1N，
但是，圓柱體浸入的深度由0.12m到0.14m時(shí)，深度增加0.02m，浮力增加0.4N，說明圓柱體在深度為0.12m時(shí)沒有浸沒，所以圓柱體的高度大于0.12m；
在深度為0.14m之前已經(jīng)浸沒，所以根據(jù)再浮力增加0.4N時(shí)，深度增加不到0.01m，圓柱體就浸沒，所以圓柱體的高度小于0.12m+0.01m=0.13m，故選用的圓柱體高度范圍是13cm＞h＞12cm，即選A；
（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物體全部沒入水中后，測力計(jì)的示數(shù)不再改變，即浮力不變，物體浸沒時(shí)受到的浮力與物體浸入的深度無關(guān)；
（4）由表格分析出圓柱體完全浸沒時(shí)所受的浮力，由阿基米德原理計(jì)算出圓柱體的體積，根據(jù)圓柱體的重力可以求出圓柱體的質(zhì)量，在根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$得出其密度的大�。�
故答案為：（1）1；（2）A；（3）無關(guān)；（4）能．

點(diǎn)評(píng) 本題中第二問是難點(diǎn)，直接找浸沒前彈簧測力計(jì)的拉力與浸入水中深度的關(guān)系有難度，利用F_浮=G-F_示求浮力，要先找出浮力大小與圓柱體浸入水中深度的變化規(guī)律，再確定浸沒前彈簧測力計(jì)的拉力與浸入水中深度的關(guān)系．