7. 甲、乙、丙是三个体积相等、形状相同的球,完全浸入水中后由静止释放,最后情况如图所示,受到浮力最小的是球,受到重力最大的是球。(均选填“甲”“乙”或“丙”)

[img]
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答案
甲
丙
丙
解析
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 判断浮力大小:已知三个球体积相等,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力大小取决于排开水的体积。观察图中状态,甲漂浮,排开水的体积小于自身体积;乙悬浮、丙沉底,排开水的体积等于自身体积,所以甲的$V_{排}$最小,浮力最小。
2. 判断重力大小:根据物体的浮沉条件,漂浮时$G=F_{浮}$,悬浮时$G=F_{浮}$,沉底时$G>F_{浮}$。结合第一步的浮力大小关系$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,可以推导得出重力的大小关系,进而找到重力最大的球。
【解析】
1. 比较浮力大小:
已知三个球体积相等,由图可知:$V_{排甲}<V_{排乙}=V_{排丙}=V_{球}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在$\rho_{水}$和$g$相同的情况下,$V_{排}$越小,浮力越小,因此$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,即受到浮力最小的是甲球。
2. 比较重力大小:
甲球漂浮,根据浮沉条件:$G_{甲}=F_{浮甲}$;
乙球悬浮,根据浮沉条件:$G_{乙}=F_{浮乙}$;
丙球沉底,根据浮沉条件:$G_{丙}>F_{浮丙}$。
结合浮力关系$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,可得$G_{甲}<G_{乙}<G_{丙}$,即受到重力最大的是丙球。
【答案】
甲;丙
【知识点】
阿基米德原理;物体的浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理与物体浮沉条件的综合应用,解题的关键是结合排开水的体积判断浮力大小,再通过浮沉状态建立重力与浮力的关系,进而比较重力大小,需要学生熟练掌握这两个核心知识点的应用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 判断浮力大小:已知三个球体积相等,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力大小取决于排开水的体积。观察图中状态,甲漂浮,排开水的体积小于自身体积;乙悬浮、丙沉底,排开水的体积等于自身体积,所以甲的$V_{排}$最小,浮力最小。
2. 判断重力大小:根据物体的浮沉条件,漂浮时$G=F_{浮}$,悬浮时$G=F_{浮}$,沉底时$G>F_{浮}$。结合第一步的浮力大小关系$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,可以推导得出重力的大小关系,进而找到重力最大的球。
【解析】
1. 比较浮力大小:
已知三个球体积相等,由图可知:$V_{排甲}<V_{排乙}=V_{排丙}=V_{球}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在$\rho_{水}$和$g$相同的情况下,$V_{排}$越小,浮力越小,因此$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,即受到浮力最小的是甲球。
2. 比较重力大小:
甲球漂浮,根据浮沉条件:$G_{甲}=F_{浮甲}$;
乙球悬浮,根据浮沉条件:$G_{乙}=F_{浮乙}$;
丙球沉底,根据浮沉条件:$G_{丙}>F_{浮丙}$。
结合浮力关系$F_{浮甲}<F_{浮乙}=F_{浮丙}$,可得$G_{甲}<G_{乙}<G_{丙}$,即受到重力最大的是丙球。
【答案】
甲;丙
【知识点】
阿基米德原理;物体的浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理与物体浮沉条件的综合应用,解题的关键是结合排开水的体积判断浮力大小,再通过浮沉状态建立重力与浮力的关系,进而比较重力大小,需要学生熟练掌握这两个核心知识点的应用。
【难度系数】
0.7
8. 2024 年 5 月 8 日下午,我国第三艘航空母舰福建舰圆满完成为期 8 天的首次航行试验任务,顺利返回江南造船厂码头。福建舰满载排水量约 80 000 t,满载时该舰受到的浮力为N。若某一时刻,该舰舰底距离水面 10 m,g 取 10 N/kg,海水密度取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,则此时舰底受到海水的压强为Pa。该舰从密度小的海域驶入密度大的海域后受到海水的浮力(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
$8×10^{8}$
$1×10^{5}$
不变
$1×10^{5}$
不变
解析
【分析】
这道题考查浮力与液体压强的相关知识,分三个小问题逐一分析:
1. 求满载时的浮力:航空母舰满载时漂浮在水面,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,先将满载排水量的单位换算为千克,再利用重力公式计算排开水的重力,即为浮力。
2. 求舰底受到的海水压强:直接运用液体压强公式$p=ρgh$,代入海水密度、g值和舰底深度即可计算。
3. 判断驶入密度更大海域时浮力的变化:航空母舰始终处于漂浮状态,浮力等于自身重力,舰的重力不变,因此浮力也不变。
【解析】
1. 计算满载时的浮力:
已知满载排水量$m_{排}=80000t=8×10^{7}kg$,根据阿基米德原理,满载时该舰受到的浮力等于排开海水的重力:
$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=8×10^{7}kg×10N/kg=8×10^{8}N$。
2. 计算舰底受到海水的压强:
根据液体压强公式$p=ρgh$,代入数据可得:
$p=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×10m=1×10^{5}Pa$。
3. 判断浮力的变化:
该舰始终漂浮在海面上,受到的浮力等于自身重力,当从密度小的海域驶入密度大的海域后,舰的重力不变,所以受到海水的浮力不变。
【答案】
$8×10^{8}$;$1×10^{5}$;不变
【知识点】
阿基米德原理;液体压强计算;物体漂浮条件
【点评】
本题是浮力与液体压强的基础综合题,结合时事背景,重点考查相关公式的应用和漂浮规律的理解,知识点覆盖清晰,难度适中,掌握核心公式和规律即可顺利解答。
【难度系数】
0.8
这道题考查浮力与液体压强的相关知识,分三个小问题逐一分析:
1. 求满载时的浮力:航空母舰满载时漂浮在水面,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,先将满载排水量的单位换算为千克,再利用重力公式计算排开水的重力,即为浮力。
2. 求舰底受到的海水压强:直接运用液体压强公式$p=ρgh$,代入海水密度、g值和舰底深度即可计算。
3. 判断驶入密度更大海域时浮力的变化:航空母舰始终处于漂浮状态,浮力等于自身重力,舰的重力不变,因此浮力也不变。
【解析】
1. 计算满载时的浮力:
已知满载排水量$m_{排}=80000t=8×10^{7}kg$,根据阿基米德原理,满载时该舰受到的浮力等于排开海水的重力:
$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g=8×10^{7}kg×10N/kg=8×10^{8}N$。
2. 计算舰底受到海水的压强:
根据液体压强公式$p=ρgh$,代入数据可得:
$p=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×10m=1×10^{5}Pa$。
3. 判断浮力的变化:
该舰始终漂浮在海面上,受到的浮力等于自身重力,当从密度小的海域驶入密度大的海域后,舰的重力不变,所以受到海水的浮力不变。
【答案】
$8×10^{8}$;$1×10^{5}$;不变
【知识点】
阿基米德原理;液体压强计算;物体漂浮条件
【点评】
本题是浮力与液体压强的基础综合题,结合时事背景,重点考查相关公式的应用和漂浮规律的理解,知识点覆盖清晰,难度适中,掌握核心公式和规律即可顺利解答。
【难度系数】
0.8
9. 如图所示,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。若石块与气球的总重力为$G_{总}$,则气球受到的浮力$F_{浮}$(选填“>”“<”或“=”) $G_{总}$;若将杯子放入装有热水的水槽中,则一段时间后,石块将(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。不考虑温度对水的密度的影响。

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答案
<
上浮
上浮
解析
【分析】
1. 首先对气球和石块的整体进行受力分析:它们悬浮在水中,根据悬浮条件,整体受到的总浮力等于总重力,即总浮力$F_{浮总}=G_{总}$。而总浮力是气球受到的浮力与石块受到的浮力之和,即$F_{浮总}=F_{浮}+F_{浮石块}$,由此可知气球的浮力$F_{浮}=G_{总}-F_{浮石块}$,所以$F_{浮}<G_{总}$。
2. 当杯子放入热水槽中,水温升高,气球内的气体受热膨胀,体积变大。根据阿基米德原理,在水的密度不变的情况下,气球排开水的体积变大,其受到的浮力会增大。此时整体的总浮力大于总重力,根据浮沉条件,石块(与气球整体)会上浮。
【解析】
1. 分析气球浮力与总重力的关系:
石块和气球整体悬浮在水中,根据悬浮的受力特点,整体所受总浮力等于总重力,即:
$F_{浮总}=G_{总}$
而总浮力为气球受到的浮力与石块受到的浮力之和:
$F_{浮总}=F_{浮}+F_{浮石块}$
联立可得:$F_{浮}=G_{总}-F_{浮石块}$,因此$F_{浮}<G_{总}$。
2. 分析放入热水后石块的状态:
将杯子放入热水槽中,水温升高,气球内的气体受热膨胀,气球的体积$V_{排}$变大。
根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$,水的密度$ρ_{水}$不变,$V_{排}$增大,所以气球受到的浮力$F_{浮}$变大。
此时整体的总浮力$F_{浮总}'=F_{浮}'+F_{浮石块}$,由于$F_{浮}'$增大,故$F_{浮总}'>G_{总}$,根据物体浮沉条件,石块会上浮。
【答案】
<;上浮
【知识点】
物体的浮沉条件;阿基米德原理
【点评】
本题综合考查了物体浮沉条件与阿基米德原理的应用,解题时需结合整体法分析受力,同时考虑温度对气体体积的影响,进而推导浮力与重力的关系,判断物体的浮沉状态,对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
1. 首先对气球和石块的整体进行受力分析:它们悬浮在水中,根据悬浮条件,整体受到的总浮力等于总重力,即总浮力$F_{浮总}=G_{总}$。而总浮力是气球受到的浮力与石块受到的浮力之和,即$F_{浮总}=F_{浮}+F_{浮石块}$,由此可知气球的浮力$F_{浮}=G_{总}-F_{浮石块}$,所以$F_{浮}<G_{总}$。
2. 当杯子放入热水槽中,水温升高,气球内的气体受热膨胀,体积变大。根据阿基米德原理,在水的密度不变的情况下,气球排开水的体积变大,其受到的浮力会增大。此时整体的总浮力大于总重力,根据浮沉条件,石块(与气球整体)会上浮。
【解析】
1. 分析气球浮力与总重力的关系:
石块和气球整体悬浮在水中,根据悬浮的受力特点,整体所受总浮力等于总重力,即:
$F_{浮总}=G_{总}$
而总浮力为气球受到的浮力与石块受到的浮力之和:
$F_{浮总}=F_{浮}+F_{浮石块}$
联立可得:$F_{浮}=G_{总}-F_{浮石块}$,因此$F_{浮}<G_{总}$。
2. 分析放入热水后石块的状态:
将杯子放入热水槽中,水温升高,气球内的气体受热膨胀,气球的体积$V_{排}$变大。
根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$,水的密度$ρ_{水}$不变,$V_{排}$增大,所以气球受到的浮力$F_{浮}$变大。
此时整体的总浮力$F_{浮总}'=F_{浮}'+F_{浮石块}$,由于$F_{浮}'$增大,故$F_{浮总}'>G_{总}$,根据物体浮沉条件,石块会上浮。
【答案】
<;上浮
【知识点】
物体的浮沉条件;阿基米德原理
【点评】
本题综合考查了物体浮沉条件与阿基米德原理的应用,解题时需结合整体法分析受力,同时考虑温度对气体体积的影响,进而推导浮力与重力的关系,判断物体的浮沉状态,对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
10. 某商场厕所的自动冲水装置如图所示,浮筒 A 是棱长为 20 cm 的正方体,盖片 B 的面积为$80 cm^{2}$(盖片 B 的质量、厚度都忽略不计),连接 A 和 B 的是一根长为 30 cm 的硬杆(硬杆的体积、质量都忽略不计)。当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒 A 时,盖片 B 恰好被拉开,此时自锁装置锁住浮筒,水通过排水管流出。浮筒 A 刚好浸没时受到的浮力是N,浮筒 A 的质量是kg。已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g 取 10 N/kg。

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答案
80
4
4
解析
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 求浮筒A刚好浸没时的浮力:根据阿基米德原理,先计算浮筒的体积(浸没时排开水的体积等于浮筒体积),再代入浮力公式计算。
2. 求浮筒A的质量:当盖片B被拉开时,浮筒A受力平衡,浮力等于自身重力加上硬杆对它的拉力;而硬杆的拉力等于水对盖片B的压力,因此先通过液体压强公式计算盖片处的压强,再算压力,最后结合受力平衡求出浮筒的重力,进而得到质量。
【解析】
1. 计算浮筒A浸没时受到的浮力:
浮筒A是棱长为20cm的正方体,其体积:
$ V = (0.2\,\mathrm{m})^3 = 0.008\,\mathrm{m}^3 $
当浮筒刚好浸没时,排开水的体积$ V_{\mathrm{排}} = V = 0.008\,\mathrm{m}^3 $,根据阿基米德原理:
$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}} g V_{\mathrm{排}} = 1.0 × 10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.008\,\mathrm{m}^3 = 80\,\mathrm{N} $
2. 计算浮筒A的质量:
当浮筒刚好浸没时,盖片B处水的深度:
$ h = 20\,\mathrm{cm} + 30\,\mathrm{cm} = 50\,\mathrm{cm} = 0.5\,\mathrm{m} $
水对盖片B的压强:
$ p = \rho_{\mathrm{水}} g h = 1.0 × 10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.5\,\mathrm{m} = 5 × 10^3\,\mathrm{Pa} $
盖片B受到的水的压力:
$ F_{\mathrm{压}} = p S = 5 × 10^3\,\mathrm{Pa} × 80 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 = 40\,\mathrm{N} $
由于力的作用是相互的,硬杆对浮筒A的拉力$ F_{\mathrm{拉}} = F_{\mathrm{压}} = 40\,\mathrm{N} $。
浮筒A受力平衡,浮力等于自身重力与拉力之和,即$ F_{\mathrm{浮}} = G_A + F_{\mathrm{拉}} $,则浮筒的重力:
$ G_A = F_{\mathrm{浮}} - F_{\mathrm{拉}} = 80\,\mathrm{N} - 40\,\mathrm{N} = 40\,\mathrm{N} $
浮筒的质量:
$ m_A = \frac{G_A}{g} = \frac{40\,\mathrm{N}}{10\,\mathrm{N/kg}} = 4\,\mathrm{kg} $
【答案】
80;4
【知识点】
阿基米德原理;受力平衡分析;液体压强计算
【点评】
本题考查浮力与液体压强的综合应用,解题关键是明确浮筒和盖片的受力情况,结合阿基米德原理、液体压强公式和受力平衡条件进行计算,过程中要注意单位的统一换算。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 求浮筒A刚好浸没时的浮力:根据阿基米德原理,先计算浮筒的体积(浸没时排开水的体积等于浮筒体积),再代入浮力公式计算。
2. 求浮筒A的质量:当盖片B被拉开时,浮筒A受力平衡,浮力等于自身重力加上硬杆对它的拉力;而硬杆的拉力等于水对盖片B的压力,因此先通过液体压强公式计算盖片处的压强,再算压力,最后结合受力平衡求出浮筒的重力,进而得到质量。
【解析】
1. 计算浮筒A浸没时受到的浮力:
浮筒A是棱长为20cm的正方体,其体积:
$ V = (0.2\,\mathrm{m})^3 = 0.008\,\mathrm{m}^3 $
当浮筒刚好浸没时,排开水的体积$ V_{\mathrm{排}} = V = 0.008\,\mathrm{m}^3 $,根据阿基米德原理:
$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}} g V_{\mathrm{排}} = 1.0 × 10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.008\,\mathrm{m}^3 = 80\,\mathrm{N} $
2. 计算浮筒A的质量:
当浮筒刚好浸没时,盖片B处水的深度:
$ h = 20\,\mathrm{cm} + 30\,\mathrm{cm} = 50\,\mathrm{cm} = 0.5\,\mathrm{m} $
水对盖片B的压强:
$ p = \rho_{\mathrm{水}} g h = 1.0 × 10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 0.5\,\mathrm{m} = 5 × 10^3\,\mathrm{Pa} $
盖片B受到的水的压力:
$ F_{\mathrm{压}} = p S = 5 × 10^3\,\mathrm{Pa} × 80 × 10^{-4}\,\mathrm{m}^2 = 40\,\mathrm{N} $
由于力的作用是相互的,硬杆对浮筒A的拉力$ F_{\mathrm{拉}} = F_{\mathrm{压}} = 40\,\mathrm{N} $。
浮筒A受力平衡,浮力等于自身重力与拉力之和,即$ F_{\mathrm{浮}} = G_A + F_{\mathrm{拉}} $,则浮筒的重力:
$ G_A = F_{\mathrm{浮}} - F_{\mathrm{拉}} = 80\,\mathrm{N} - 40\,\mathrm{N} = 40\,\mathrm{N} $
浮筒的质量:
$ m_A = \frac{G_A}{g} = \frac{40\,\mathrm{N}}{10\,\mathrm{N/kg}} = 4\,\mathrm{kg} $
【答案】
80;4
【知识点】
阿基米德原理;受力平衡分析;液体压强计算
【点评】
本题考查浮力与液体压强的综合应用,解题关键是明确浮筒和盖片的受力情况,结合阿基米德原理、液体压强公式和受力平衡条件进行计算,过程中要注意单位的统一换算。
【难度系数】
0.6
三、实验探究题
11. 某实验小组制作了如图甲所示的探头进行液体压强和浮力的综合探究。

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(1)比较乙图和图,可以探究液体内部的压强与深度的关系。
(2)比较乙图和丁图,可以初步得出结论:液体内部的压强与液体的有关。
(3)该实验小组用弹簧测力计挂着此探头继续探究。
①他们先向溢水杯中注水,直到溢水口有水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口相平。
②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没于水中,如图戊所示,此时弹簧测力计的示数为 0.6 N,溢出的水全部流入量筒中,此时探头所受的浮力为N。已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g 取 10 N/kg。
③将探头从戊图位置不断缓慢往下放(探头未触底),探头排开水的质量(选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计的示数会(选填“变大”“变小”或“不变”)。
11. 某实验小组制作了如图甲所示的探头进行液体压强和浮力的综合探究。
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(1)比较乙图和图,可以探究液体内部的压强与深度的关系。
(2)比较乙图和丁图,可以初步得出结论:液体内部的压强与液体的有关。
(3)该实验小组用弹簧测力计挂着此探头继续探究。
①他们先向溢水杯中注水,直到溢水口有水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口相平。
②用细线悬挂在弹簧测力计下的探头刚好浸没于水中,如图戊所示,此时弹簧测力计的示数为 0.6 N,溢出的水全部流入量筒中,此时探头所受的浮力为N。已知$\rho_{水}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g 取 10 N/kg。
③将探头从戊图位置不断缓慢往下放(探头未触底),探头排开水的质量(选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计的示数会(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
丙
密度
0.4
变小
变大
密度
0.4
变小
变大
解析
【分析】
1. 第(1)问:探究液体内部压强与深度的关系,需遵循控制变量法,控制液体密度相同,改变探头浸入深度。观察题图可知,乙、丙图中液体均为水(密度相同),丙图中探头浸入深度更大,符合实验要求,因此选丙图。
2. 第(2)问:乙、丁图中探头浸入深度相同,液体分别为水和盐水(密度不同),橡皮膜凹陷程度不同,说明液体内部压强与液体的密度有关。
3. 第(3)问②:根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力。先读取量筒中溢出水的体积,计算排开水的质量,再通过重力公式求出浮力;③探头下移时,液体压强随深度增大而增大,橡皮膜向内凹陷,导致探头排开水的体积变小,结合密度公式、阿基米德原理和称重法测浮力分析排开水的质量和弹簧测力计示数的变化。
【解析】
(1) 探究液体内部压强与深度的关系,需控制液体密度相同,改变深度。乙图和丙图中液体均为水(密度相同),丙图中探头浸入深度更大,符合控制变量法的要求,故填丙。
(2) 乙图和丁图中,探头浸入液体的深度相同,液体的密度不同(水和盐水),橡皮膜的凹陷程度不同,说明液体内部的压强与液体的密度有关。
(3) ②由图戊可知,量筒中溢出水的体积$V_{排}=40mL=40cm^{3}=4×10^{-5}m^{3}$,根据阿基米德原理:
$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×4×10^{-5}m^{3}=0.4N$
③将探头从戊图位置不断缓慢往下放,液体压强随深度增加而增大,橡皮膜向内凹陷,探头排开水的体积变小,根据$m=ρV$可知,排开水的质量变小;由$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$可知,探头受到的浮力变小,根据称重法$F_{示}=G-F_{浮}$,探头重力$G$不变,浮力变小,所以弹簧测力计的示数变大。
【答案】
(1) 丙
(2) 密度
(3) ②0.4;③变小;变大
【知识点】
液体压强的影响因素;阿基米德原理;称重法测浮力
【点评】
本题综合考查液体压强的探究和浮力的相关计算,重点考查控制变量法的应用以及对阿基米德原理的理解,需注意探头为空心带橡皮膜结构,深度变化会影响排开液体的体积,这是本题的易错点。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问:探究液体内部压强与深度的关系,需遵循控制变量法,控制液体密度相同,改变探头浸入深度。观察题图可知,乙、丙图中液体均为水(密度相同),丙图中探头浸入深度更大,符合实验要求,因此选丙图。
2. 第(2)问:乙、丁图中探头浸入深度相同,液体分别为水和盐水(密度不同),橡皮膜凹陷程度不同,说明液体内部压强与液体的密度有关。
3. 第(3)问②:根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力。先读取量筒中溢出水的体积,计算排开水的质量,再通过重力公式求出浮力;③探头下移时,液体压强随深度增大而增大,橡皮膜向内凹陷,导致探头排开水的体积变小,结合密度公式、阿基米德原理和称重法测浮力分析排开水的质量和弹簧测力计示数的变化。
【解析】
(1) 探究液体内部压强与深度的关系,需控制液体密度相同,改变深度。乙图和丙图中液体均为水(密度相同),丙图中探头浸入深度更大,符合控制变量法的要求,故填丙。
(2) 乙图和丁图中,探头浸入液体的深度相同,液体的密度不同(水和盐水),橡皮膜的凹陷程度不同,说明液体内部的压强与液体的密度有关。
(3) ②由图戊可知,量筒中溢出水的体积$V_{排}=40mL=40cm^{3}=4×10^{-5}m^{3}$,根据阿基米德原理:
$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×4×10^{-5}m^{3}=0.4N$
③将探头从戊图位置不断缓慢往下放,液体压强随深度增加而增大,橡皮膜向内凹陷,探头排开水的体积变小,根据$m=ρV$可知,排开水的质量变小;由$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$可知,探头受到的浮力变小,根据称重法$F_{示}=G-F_{浮}$,探头重力$G$不变,浮力变小,所以弹簧测力计的示数变大。
【答案】
(1) 丙
(2) 密度
(3) ②0.4;③变小;变大
【知识点】
液体压强的影响因素;阿基米德原理;称重法测浮力
【点评】
本题综合考查液体压强的探究和浮力的相关计算,重点考查控制变量法的应用以及对阿基米德原理的理解,需注意探头为空心带橡皮膜结构,深度变化会影响排开液体的体积,这是本题的易错点。
【难度系数】
0.6
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