12. 为验证阿基米德原理,某同学将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按规范操作将溢水杯中装满水,再用细线系住一铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图10.2 - 8所示,铝块始终不与溢水杯接触。根据实验回答问题:

(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强
(2)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数将
(3)实验桌上还备有量筒,请你根据以上实验,继续操作,测量出该铝块的体积(该铝块较大,不能放入量筒中),测量方法是
(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强
不变
(选填“变大”“变小”或“不变”),依据是根据 $p=ρgh$,铝块浸入水中前后,水平面始终都与溢水口平齐,故 $ρ$、$g$、$h$ 均不变,因此 $p$ 也不变
。(2)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数将
不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。(3)实验桌上还备有量筒,请你根据以上实验,继续操作,测量出该铝块的体积(该铝块较大,不能放入量筒中),测量方法是
将烧杯中水倒入量筒中测量体积,该体积大小即为铝块体积大小
。答案
12. (1)不变 根据 $p=ρgh$,铝块浸入水中前后,水平面始终都与溢水口平齐,故 $ρ$、$g$、$h$ 均不变,因此 $p$ 也不变 (2)不变 (3)将烧杯中水倒入量筒中测量体积,该体积大小即为铝块体积大小
解析
【分析】
1. 第(1)问:判断水对溢水杯底的压强变化,需结合液体压强公式$p=ρgh$分析。溢水杯原本装满水,铝块浸没后水溢出,水面始终与溢水口平齐,水的深度$h$不变,水的密度$ρ$和$g$也不变,由此可判断压强变化。
2. 第(2)问:电子秤示数反映溢水杯对其的压力大小。铝块浸没时受浮力,根据力的作用相互性,铝块对水的向下压力等于浮力;再结合阿基米德原理,浮力等于排开水的重力,即溢出的水的重力等于该压力,因此溢水杯对电子秤的压力与初始状态相等,示数不变。
3. 第(3)问:铝块浸没时排开水的体积等于铝块体积,排开的水全部收集在烧杯中,将烧杯中的水倒入量筒,测出水的体积即可得到铝块体积。
【解析】
(1) 铝块浸没在水中静止时,溢水杯内水面始终与溢水口平齐,水的深度$h$不变,水的密度$ρ$和重力加速度$g$均不变,根据液体压强公式$p=ρgh$,可知水对溢水杯底的压强不变。
(2) 铝块未浸入时,电子秤示数等于溢水杯和杯内水的总重力;铝块浸没时,铝块受到的浮力$F_{浮}=G_{排}$,根据力的作用是相互的,水受到铝块向下的压力$F_{压}=F_{浮}=G_{排}$,此时溢水杯对电子秤的压力$F_{压总}=G_{杯}+(G_{水}-G_{排})+G_{排}=G_{杯}+G_{水}$,与铝块未浸入时的压力相等,故电子秤示数不变。
(3) 铝块浸没时排开水的体积等于自身体积,且排开的水全部进入烧杯,因此将烧杯中的水倒入量筒中,测量出的水的体积即为铝块的体积。
【答案】
(1) 不变;根据$p=ρgh$,铝块浸入水中前后,水面始终与溢水口平齐,$ρ$、$g$、$h$均不变,压强不变
(2) 不变
(3) 将烧杯中的水倒入量筒中,测量出的水的体积即为铝块的体积
【知识点】
液体压强的影响因素、力的作用相互性、阿基米德原理
【点评】
本题围绕阿基米德原理验证实验,综合考查液体压强判断、受力分析和特殊体积测量方法,需结合实验情境与相关原理分析,理解力的相互作用和阿基米德原理的联系是解题核心。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问:判断水对溢水杯底的压强变化,需结合液体压强公式$p=ρgh$分析。溢水杯原本装满水,铝块浸没后水溢出,水面始终与溢水口平齐,水的深度$h$不变,水的密度$ρ$和$g$也不变,由此可判断压强变化。
2. 第(2)问:电子秤示数反映溢水杯对其的压力大小。铝块浸没时受浮力,根据力的作用相互性,铝块对水的向下压力等于浮力;再结合阿基米德原理,浮力等于排开水的重力,即溢出的水的重力等于该压力,因此溢水杯对电子秤的压力与初始状态相等,示数不变。
3. 第(3)问:铝块浸没时排开水的体积等于铝块体积,排开的水全部收集在烧杯中,将烧杯中的水倒入量筒,测出水的体积即可得到铝块体积。
【解析】
(1) 铝块浸没在水中静止时,溢水杯内水面始终与溢水口平齐,水的深度$h$不变,水的密度$ρ$和重力加速度$g$均不变,根据液体压强公式$p=ρgh$,可知水对溢水杯底的压强不变。
(2) 铝块未浸入时,电子秤示数等于溢水杯和杯内水的总重力;铝块浸没时,铝块受到的浮力$F_{浮}=G_{排}$,根据力的作用是相互的,水受到铝块向下的压力$F_{压}=F_{浮}=G_{排}$,此时溢水杯对电子秤的压力$F_{压总}=G_{杯}+(G_{水}-G_{排})+G_{排}=G_{杯}+G_{水}$,与铝块未浸入时的压力相等,故电子秤示数不变。
(3) 铝块浸没时排开水的体积等于自身体积,且排开的水全部进入烧杯,因此将烧杯中的水倒入量筒中,测量出的水的体积即为铝块的体积。
【答案】
(1) 不变;根据$p=ρgh$,铝块浸入水中前后,水面始终与溢水口平齐,$ρ$、$g$、$h$均不变,压强不变
(2) 不变
(3) 将烧杯中的水倒入量筒中,测量出的水的体积即为铝块的体积
【知识点】
液体压强的影响因素、力的作用相互性、阿基米德原理
【点评】
本题围绕阿基米德原理验证实验,综合考查液体压强判断、受力分析和特殊体积测量方法,需结合实验情境与相关原理分析,理解力的相互作用和阿基米德原理的联系是解题核心。
【难度系数】
0.6
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