试题

一课外小组的同学，通过实验探究：浸没在液体中的物体受到的浮力大小是否跟浸没在液面下的深度有关．如图所示，他们将一高6cm的金属圆柱体挂在弹簧测力计下端，缓慢浸入水中（水足够深），在圆柱体接触容器底之前，记下圆柱体下表面所处深度和弹簧测力计相应的拉力，数据如下表：

序号	1	2	3	4	5	6	7
深度h/cm	0	2	4	6	8	10	12
拉力F/N	8.1	7.1	6.1	5.1	5.1	5.1	5.1

（1）分析上表数据可知，金属圆柱体的重力是多少？
（2）在金属圆柱体完全浸入水中时，其受到的浮力为多大？
（3）金属圆柱体的体积是多少？
（4）金属圆柱体的密度是多少？
（5）分析表中数据变化规律，你能得出什么结论？

解：（1）由表中实验序号为1的实验数据可知，金属圆柱体没有进入水中，弹簧测力计的拉力为8.1N，此时物体受重力与拉力作用，处于平衡状态，由二力平衡的知识可知，物体受到的重力G=F=8.1N．
（2）由表中实验序号为4、5、6、7的实验数据可知，金属圆柱体完全浸入水中时，弹簧测力计的示数是5.1N，
金属圆柱体完全浸入水中时，圆柱体受到的浮力F_浮=G-F₄=8.1N-5.1N=3N；
（3）金属圆柱体完全浸入水中时，它排开水的体积等于它自身的体积，
∵F_浮=ρ_水gV_排，∴金属圆柱体的体积：V=V_排=

F浮

ρ水g

=

3N

1×103kg/m3×10N/kg

=3×10^-4m³；
（4）∵G=mg，∴金属圆柱体的质量：m=

G

g

=

8.1N

10N/kg

=0.81kg，
金属圆柱体的密度：ρ=

m

V

=

0.81kg

3×10-4m3

=2.7×10³kg/m³；
（5）由表中实验序号为1至4的实验数据可知，物体没有完全浸没在水中时，金属圆柱排开水的体积越大，弹簧测力计的示数越小，说明金属圆柱体受到的浮力越大；由第4至7组实验数据可知，金属圆柱体完全浸没在水中后，弹簧测力计的示数不变，说明金属圆柱体受到的浮力大小不变，金属所受浮力与深度无关．
答：（1）金属圆柱体的重力是8.1N；
（2）在金属圆柱体完全浸入水中时，其受到的浮力为3N；
（3）金属圆柱体的体积是3×10^-4 m³；
（4）金属圆柱体的密度是2.7×10³kg/m³；
（5）物体所受浮力大小随排开液体体积的增大而增大；物体浸没在液体中所受浮力大小与液体深度无关．
解：（1）由表中实验序号为1的实验数据可知，金属圆柱体没有进入水中，弹簧测力计的拉力为8.1N，此时物体受重力与拉力作用，处于平衡状态，由二力平衡的知识可知，物体受到的重力G=F=8.1N．
（2）由表中实验序号为4、5、6、7的实验数据可知，金属圆柱体完全浸入水中时，弹簧测力计的示数是5.1N，
金属圆柱体完全浸入水中时，圆柱体受到的浮力F_浮=G-F₄=8.1N-5.1N=3N；
（3）金属圆柱体完全浸入水中时，它排开水的体积等于它自身的体积，
∵F_浮=ρ_水gV_排，∴金属圆柱体的体积：V=V_排=

F浮

ρ水g

=

3N

1×103kg/m3×10N/kg

=3×10^-4m³；
（4）∵G=mg，∴金属圆柱体的质量：m=

G

g

=

8.1N

10N/kg

=0.81kg，
金属圆柱体的密度：ρ=

m

V

=

0.81kg

3×10-4m3

=2.7×10³kg/m³；
（5）由表中实验序号为1至4的实验数据可知，物体没有完全浸没在水中时，金属圆柱排开水的体积越大，弹簧测力计的示数越小，说明金属圆柱体受到的浮力越大；由第4至7组实验数据可知，金属圆柱体完全浸没在水中后，弹簧测力计的示数不变，说明金属圆柱体受到的浮力大小不变，金属所受浮力与深度无关．
答：（1）金属圆柱体的重力是8.1N；
（2）在金属圆柱体完全浸入水中时，其受到的浮力为3N；
（3）金属圆柱体的体积是3×10^-4 m³；
（4）金属圆柱体的密度是2.7×10³kg/m³；
（5）物体所受浮力大小随排开液体体积的增大而增大；物体浸没在液体中所受浮力大小与液体深度无关．