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6. 如图8-6-9所示，一个棱长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中，上表面受到液体的压力$F_{2}$为5N，下表面受到液体的压力$F_{1}$为13N，两侧受到液体的压力相等。（g取10N/kg，$ρ_{液}=0.8×10^{3}kg/m^{3}）$
(1)正方体受到的浮力是多少？
(2)正方体上表面受到液体的压强是多少？
(3)正方体上表面到液面的距离是多少？
(1)正方体受到的浮力是多少？
(2)正方体上表面受到液体的压强是多少？
(3)正方体上表面到液面的距离是多少？
答案
解：
(1) 由浮力产生的原因可得，正方体受到的浮力：
$ F_{浮}=F_{1}-F_{2}=13\ \mathrm{N}-5\ \mathrm{N}=8\ \mathrm{N}$
(2) 正方体上表面的面积：
$ S=L^{2}=(10\ \mathrm{cm})^{2}=100\ \mathrm{cm}^{2}=1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}$
正方体上表面受到液体的压强：
$ p=\frac{F_{2}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}}=500\ \mathrm{Pa}$
(3) 由$p=\rho gh$可得，正方体上表面到液面的距离：
$ h=\frac{p}{\rho_{\mathrm{液}}g}=\frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.0625\ \mathrm{m}=6.25\ \mathrm{cm}$
(1) 由浮力产生的原因可得，正方体受到的浮力：
$ F_{浮}=F_{1}-F_{2}=13\ \mathrm{N}-5\ \mathrm{N}=8\ \mathrm{N}$
(2) 正方体上表面的面积：
$ S=L^{2}=(10\ \mathrm{cm})^{2}=100\ \mathrm{cm}^{2}=1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}$
正方体上表面受到液体的压强：
$ p=\frac{F_{2}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}}=500\ \mathrm{Pa}$
(3) 由$p=\rho gh$可得，正方体上表面到液面的距离：
$ h=\frac{p}{\rho_{\mathrm{液}}g}=\frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.0625\ \mathrm{m}=6.25\ \mathrm{cm}$
解析
【解析】
(1) 根据浮力产生的原因，正方体受到的浮力等于上下表面受到的压力差，即$F_{浮}=F_{1}-F_{2}$，代入数据计算即可。
(2) 先计算正方体上表面的面积$S=L^{2}$，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算上表面受到的液体压强。
(3) 利用液体压强公式$p=\rho gh$的变形公式$h=\frac{p}{\rho_{液}g}$，代入数据计算上表面到液面的距离。
具体解题步骤：
(1) 正方体受到的浮力：
$F_{浮}=F_{1}-F_{2}=13\ \mathrm{N}-5\ \mathrm{N}=8\ \mathrm{N}$
(2) 正方体上表面的面积：
$S=L^{2}=(10\ \mathrm{cm})^{2}=100\ \mathrm{cm}^{2}=1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}$
正方体上表面受到液体的压强：
$p=\frac{F_{2}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}}=500\ \mathrm{Pa}$
(3) 由$p=\rho gh$得，正方体上表面到液面的距离：
$h=\frac{p}{\rho_{液}g}=\frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.0625\ \mathrm{m}=6.25\ \mathrm{cm}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{8\ \mathrm{N}}$；
(2) $\boldsymbol{500\ \mathrm{Pa}}$；
(3) $\boldsymbol{0.0625\ \mathrm{m}}$（或$\boldsymbol{6.25\ \mathrm{cm}}$）
【知识点】
浮力产生的原因、压强的计算、液体压强的计算
【点评】
本题属于浮力与压强的综合计算题，需熟练掌握浮力产生原因、固体压强公式和液体压强公式的应用，注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
(1) 根据浮力产生的原因，正方体受到的浮力等于上下表面受到的压力差，即$F_{浮}=F_{1}-F_{2}$，代入数据计算即可。
(2) 先计算正方体上表面的面积$S=L^{2}$，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算上表面受到的液体压强。
(3) 利用液体压强公式$p=\rho gh$的变形公式$h=\frac{p}{\rho_{液}g}$，代入数据计算上表面到液面的距离。
具体解题步骤：
(1) 正方体受到的浮力：
$F_{浮}=F_{1}-F_{2}=13\ \mathrm{N}-5\ \mathrm{N}=8\ \mathrm{N}$
(2) 正方体上表面的面积：
$S=L^{2}=(10\ \mathrm{cm})^{2}=100\ \mathrm{cm}^{2}=1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}$
正方体上表面受到液体的压强：
$p=\frac{F_{2}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{1×10^{-2}\ \mathrm{m}^{2}}=500\ \mathrm{Pa}$
(3) 由$p=\rho gh$得，正方体上表面到液面的距离：
$h=\frac{p}{\rho_{液}g}=\frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=0.0625\ \mathrm{m}=6.25\ \mathrm{cm}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{8\ \mathrm{N}}$；
(2) $\boldsymbol{500\ \mathrm{Pa}}$；
(3) $\boldsymbol{0.0625\ \mathrm{m}}$（或$\boldsymbol{6.25\ \mathrm{cm}}$）
【知识点】
浮力产生的原因、压强的计算、液体压强的计算
【点评】
本题属于浮力与压强的综合计算题，需熟练掌握浮力产生原因、固体压强公式和液体压强公式的应用，注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
7. 在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中：
(1)先观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值；然后调零，弹簧测力计应在(选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
(2)如图8-6-10甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(形状可塑)，测出其重力，然后将其缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置时物块下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数。(忽略水面高度变化)请根据实验数据，在图8-6-10乙中画出物块所受浮力$F_{浮}$随h变化的关系图像。
(3)分析图8-6-10乙可知：浸没前，h增加，$F_{浮}$；浸没后，h增加，$F_{浮}$(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的$F_{浮}$随h变化的关系图像(选填“相同”或“不同”)。
(5)若继续探究浮力大小与液体密度的关系，还需添加的一种器材是。
(1)先观察弹簧测力计的零刻度线、和分度值；然后调零，弹簧测力计应在(选填“竖直”或“水平”)方向上调零。
(2)如图8-6-10甲所示，在弹簧测力计下悬挂一个高为6cm的长方体物块(形状可塑)，测出其重力，然后将其缓慢浸入水中，记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置时物块下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数。(忽略水面高度变化)请根据实验数据，在图8-6-10乙中画出物块所受浮力$F_{浮}$随h变化的关系图像。
(3)分析图8-6-10乙可知：浸没前，h增加，$F_{浮}$；浸没后，h增加，$F_{浮}$(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)若把此物块捏成高为6cm的圆锥体，重复上述实验。两次实验所得的$F_{浮}$随h变化的关系图像(选填“相同”或“不同”)。
(5)若继续探究浮力大小与液体密度的关系，还需添加的一种器材是。
答案
量程
竖直
变大
不变
不同
酒精（合理即可）
竖直
变大
不变
不同
酒精（合理即可）
解析
【解析】
1. （1）弹簧测力计使用前，需观察零刻度线、量程和分度值；由于测量的是物块重力，重力方向竖直向下，因此弹簧测力计应在竖直方向上调零。
2. （2）根据$F_{浮}=G-F_{示}$计算不同深度下的浮力：
$h=0$时，$F_{浮}=1.0N-1.0N=0N$；
$h=2cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.8N=0.2N$；
$h=4cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.6N=0.4N$；
$h=6cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.4N=0.6N$；
$h=8cm、10cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.4N=0.6N$。
在图乙中依次描出点$(0,0)$、$(2,0.2)$、$(4,0.4)$、$(6,0.6)$、$(8,0.6)$、$(10,0.6)$，再用平滑折线连接各点。
3. （3）浸没前（$h＜6cm$），$h$增加时，弹簧测力计示数减小，由$F_{浮}=G-F_{示}$可知$F_{浮}$变大；浸没后（$h≥6cm$），弹簧测力计示数不变，因此$F_{浮}$不变。
4. （4）物块捏成圆锥体后，相同深度$h$下，排开液体的体积与长方体不同，根据阿基米德原理，浮力不同，因此两次实验的$F_{浮}$随$h$变化的关系图像不同。
5. （5）探究浮力与液体密度的关系，需控制排开液体体积和深度相同，改变液体密度，因此可添加酒精（或盐水等密度不同的液体）。
【答案】
(1) 量程；竖直
(2) 按上述方法在图乙中绘制图像即可
(3) 变大；不变
(4) 不同
(5) 酒精（合理即可）
【知识点】
1. 弹簧测力计的使用
2. 阿基米德原理
3. 影响浮力大小的因素
【点评】
本题以浮力探究实验为载体，综合考查弹簧测力计的使用规范、阿基米德原理的应用，以及控制变量法的实验思想，要求学生结合实验数据分析浮力与深度、液体密度的关系，同时关注物体形状对排液体积的影响，侧重实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
1. （1）弹簧测力计使用前，需观察零刻度线、量程和分度值；由于测量的是物块重力，重力方向竖直向下，因此弹簧测力计应在竖直方向上调零。
2. （2）根据$F_{浮}=G-F_{示}$计算不同深度下的浮力：
$h=0$时，$F_{浮}=1.0N-1.0N=0N$；
$h=2cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.8N=0.2N$；
$h=4cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.6N=0.4N$；
$h=6cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.4N=0.6N$；
$h=8cm、10cm$时，$F_{浮}=1.0N-0.4N=0.6N$。
在图乙中依次描出点$(0,0)$、$(2,0.2)$、$(4,0.4)$、$(6,0.6)$、$(8,0.6)$、$(10,0.6)$，再用平滑折线连接各点。
3. （3）浸没前（$h＜6cm$），$h$增加时，弹簧测力计示数减小，由$F_{浮}=G-F_{示}$可知$F_{浮}$变大；浸没后（$h≥6cm$），弹簧测力计示数不变，因此$F_{浮}$不变。
4. （4）物块捏成圆锥体后，相同深度$h$下，排开液体的体积与长方体不同，根据阿基米德原理，浮力不同，因此两次实验的$F_{浮}$随$h$变化的关系图像不同。
5. （5）探究浮力与液体密度的关系，需控制排开液体体积和深度相同，改变液体密度，因此可添加酒精（或盐水等密度不同的液体）。
【答案】
(1) 量程；竖直
(2) 按上述方法在图乙中绘制图像即可
(3) 变大；不变
(4) 不同
(5) 酒精（合理即可）
【知识点】
1. 弹簧测力计的使用
2. 阿基米德原理
3. 影响浮力大小的因素
【点评】
本题以浮力探究实验为载体，综合考查弹簧测力计的使用规范、阿基米德原理的应用，以及控制变量法的实验思想，要求学生结合实验数据分析浮力与深度、液体密度的关系，同时关注物体形状对排液体积的影响，侧重实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
