Question

在探究影响浮力大小因素的实验中，雷老师设计了以下实验。用测力计悬挂高H=10cm的均匀实心铁圆柱体，读出测力计的示数F₁，然后将圆柱体放入装有适量水的足够高的柱形容器中，如图甲所示，稳定后读出此时测力计的示数F₂，计算出圆柱体所受浮力为F_浮；逐步改变圆柱体下表面浸入液体的深度h，并用刻度尺测出圆柱体每次实验浸入水中前、后的液面深度，计算出水对容器底部的压强增加量，并将测量结果填入了图乙的表格中，在实验的过程中，圆柱体始终保持竖直：

序号	h/m	/Pa	F浮/N
1	0.02	100	2
2	0.03	150	3
3	0.04	200	4
4	0.05	250	5
5	0.10	500	10
6	0.12	500	10
7	0.20	500	14

(1)在实验的过程中圆柱体所受浮力的计算式：F_浮=__________（用题中的字母表示）；

(2)小欣对表中实验1至6六组数据分析得出：浸在液体中的物体受到的浮力与物体__________有关；

(3)小欣同学对5、6两组实验数据进行分析时发现：在同种液体内，物体所受浮力的大小与浸没的深度无关；但第7组的数据中浮力却变大了，你认为造成第7组数据中所测浮力变大的原因可能是_______；

(4)小欣将柱形容器中的水换成酒精，重复以上实验，在1至5次实验时，发现圆柱体下表面浸入水中和酒精中的深度h相同时，弹簧测力计的示数均变大了，由此说明：浸在液体中的物体受到的浮力还与_____有关。小欣通过多次实验，还进一步验证了阿基米德原理；

(5)将盛水的柱形容器换成与柱形容器底面积相同的足够高的梯形容器，如图丙所示，再将铁圆柱体按上述操作重复进行实验，请你预测当h=0.06m时，_____300Pa（选填“大于”、“小于”或“等于”），此时圆柱体所受浮力F_浮=______N；

(6)将与柱形容器底面积相同的梯形容器中盛入等深的密度未知的某种液体，再将铁圆柱体按上述操作进行实验，当h=0.06m时，根据测力计的示数计算出柱体所受的浮力为7.8N，则未知液体的密度ρ_x=______kg/m³；若在进行这次实验时弹簧测力计的指针指在0.1N的位置未调零就开始实验，则测量的液体的密度_______（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

Answer

下表面浸入液体的深度 容器底部对圆柱体有一个竖直向上的力 密度 小于 6 无影响

【解析】

(1)[1]由题意可知，在实验的过程中圆柱体处于平衡状态，受到重力、浮力、弹簧测力计的拉力作用而平衡，可得到关系式

解得

(2)[2]从表中数据可以看到，随着圆柱体下表面浸入液体的深度的增加，浸在液体中的物体受到的浮力也在变大，可知道浸在液体中的物体受到的浮力与物体下表面浸入液体的深度有关。

(3)[3]所测浮力变大，根据可知，大小不变，则变小，根据受力平衡，在竖直向上方向上多了一个力，这表明圆柱体接触到了容器底部，容器底部对它有一个竖直向上的力。

(4)[4]水和酒精是两种不同的物质，密度不同，弹簧测力计的示数均变大了，测力计的示数不同，那么受到的浮力大小也不同，这说明了浸在液体中的物体受到的浮力还与密度有关。

(5)[5]由题意可知

在柱形容器中时，当h=0.06m，水对容器底部的压强增加量

以上两式相比可得到；当h=0.06m相同时，铁圆柱体排开水的体积在两种容器中是相同的，但是梯形容器水面上升的高度较小，根据可知，较小，即

[6]由表中数据可知，当浮力是10N时，铁圆柱体完全浸没在水中，可得到

解得；当h=0.06m时，圆柱体所受浮力

此时圆柱体所受浮力是6N。

(6)[7]当h=0.06m时，可得到关系式

求得。

[8]由于

指针指在0.1N的位置未调零就开始实验，那么、会偏大，但是两者相减后，大小是正常值，那么测量的液体的密度是正常值。