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20. 如图甲所示,柱形薄壁容器底面积为$400cm^2,$物体A是棱长为10cm的正方体,杆B竖直放置,上端连着A,下端固定在容器底端,现向容器中缓慢加水至浸没物体A,杆B受到物体A的作用力F的大小随水深h的变化规律如图乙所示,忽略杆B的质量和体积,则物体A受到的重力为
6
N；当加水量为3.6kg时,杆B对物体A的作用力是2
N。答案
6 2
解析
1. 物体A体积：$V=(10\,cm)^3=1000\,cm^3=1×10^{-3}\,m^3$
2. 由图乙，$h=0$时，$F=6\,N$，此时杆B受A的作用力等于A的重力，故$G=6\,N$
3. 当$h=3\,cm$时，水开始接触A，$h=13\,cm$时A完全浸没，A浸入水中高度$h_{浸}=13\,cm-3\,cm=10\,cm$（符合A棱长）
4. 加水量$m=3.6\,kg$，水体积$V_{水}=\frac{m}{\rho_{水}}=\frac{3.6\,kg}{1×10^3\,kg/m^3}=3.6×10^{-3}\,m^3=3600\,cm^3$
5. 容器底面积$S=400\,cm^2$，设水深为$h$，水体积$V_{水}=S\cdot h - S_A\cdot h_{浸}$（$S_A=(10\,cm)^2=100\,cm^2$）
6. 当A部分浸没时（$3\,cm\leq h＜13\,cm$），$h_{浸}=h - 3\,cm$，则$3600=400h - 100(h - 3)$，解得$h=11\,cm$
7. $h=11\,cm$时，$h_{浸}=11\,cm-3\,cm=8\,cm$，浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1×10^3\,kg/m^3×10\,N/kg×(10\,cm×10\,cm×8\,cm)×10^{-6}=8\,N$
8. 对A受力分析：$F_{浮}=G + F_{杆}$，故$F_{杆}=F_{浮} - G=8\,N-6\,N=2\,N$
6；2
2. 由图乙，$h=0$时，$F=6\,N$，此时杆B受A的作用力等于A的重力，故$G=6\,N$
3. 当$h=3\,cm$时，水开始接触A，$h=13\,cm$时A完全浸没，A浸入水中高度$h_{浸}=13\,cm-3\,cm=10\,cm$（符合A棱长）
4. 加水量$m=3.6\,kg$，水体积$V_{水}=\frac{m}{\rho_{水}}=\frac{3.6\,kg}{1×10^3\,kg/m^3}=3.6×10^{-3}\,m^3=3600\,cm^3$
5. 容器底面积$S=400\,cm^2$，设水深为$h$，水体积$V_{水}=S\cdot h - S_A\cdot h_{浸}$（$S_A=(10\,cm)^2=100\,cm^2$）
6. 当A部分浸没时（$3\,cm\leq h＜13\,cm$），$h_{浸}=h - 3\,cm$，则$3600=400h - 100(h - 3)$，解得$h=11\,cm$
7. $h=11\,cm$时，$h_{浸}=11\,cm-3\,cm=8\,cm$，浮力$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1×10^3\,kg/m^3×10\,N/kg×(10\,cm×10\,cm×8\,cm)×10^{-6}=8\,N$
8. 对A受力分析：$F_{浮}=G + F_{杆}$，故$F_{杆}=F_{浮} - G=8\,N-6\,N=2\,N$
6；2
21. (8分)在物理实验操作考查中,小科抽测的实验题目是“探究浮力的大小”。实验过程如图所示。
(1)选择①④⑤实验得到的结论是
(2)上述所设计的方案,采用的方法是
(3)小科想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”。他找来薄铁片、烧杯和水进行实验。实验步骤如下：步骤一,将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底；步骤二,将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力
②小科得出：物体受到的浮力与其形状有关。小科得出错误结论的原因是他只关注了铁片形状的改变,忽视了
(1)选择①④⑤实验得到的结论是
在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关
。(2)上述所设计的方案,采用的方法是
控制变量法
。(3)小科想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”。他找来薄铁片、烧杯和水进行实验。实验步骤如下：步骤一,将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底；步骤二,将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)第二次铁片受到的浮力。②小科得出：物体受到的浮力与其形状有关。小科得出错误结论的原因是他只关注了铁片形状的改变,忽视了
物体排开液体体积
对浮力大小的影响。答案
（1）在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关 （2）控制变量法 （3）① 小于 ② 物体排开液体体积
解析
【分析】
1. 对于第(1)问：先明确①④⑤实验的控制量和改变量，①测物体重力，④、⑤中物体均完全浸没，排开液体体积相同，液体密度不同，通过称重法计算浮力，对比浮力差异得出结论。
2. 对于第(2)问：分析实验探究逻辑，实验中每次只改变一个影响因素，控制其他因素不变来研究浮力的变化，这是物理实验常用的控制变量法。
3. 对于第(3)问：①根据浮沉条件判断浮力与重力的关系，下沉时浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，同一铁片重力不变，据此比较两次浮力大小；②探究浮力与形状的关系时，需控制排开液体体积和液体密度不变，小科改变形状时排开液体体积也改变了，这是得出错误结论的原因。
【解析】
(1) 由图①可知物体重力$G=4N$，根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$：
图④中物体浸没在水中，浮力$F_{浮1}=G-F_{1}=4N-3N=1N$；
图⑤中物体浸没在盐水中，浮力$F_{浮2}=G-F_{2}=4N-2.8N=1.2N$。
物体排开液体体积相同，液体密度不同，浮力不同，故结论为：在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关。
(2) 实验中控制其他变量不变，只改变一个变量来探究浮力的影响因素，采用的方法是控制变量法。
(3) ① 铁片下沉时，$F_{浮铁}＜G$；铁片弯成碗状漂浮时，$F_{浮碗}=G$，同一铁片重力$G$不变，所以第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力。
② 小科探究浮力与形状的关系时，只改变了铁片形状，没有控制物体排开液体的体积不变，忽视了物体排开液体体积对浮力大小的影响，因此得出错误结论。
【答案】
(1) 在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关
(2) 控制变量法
(3) ① 小于 ② 物体排开液体体积
【知识点】
1. 阿基米德原理
2. 控制变量法
3. 物体浮沉条件
【点评】
本题聚焦浮力影响因素的探究，核心考查控制变量法的应用和浮沉条件的理解，实验探究中控制单一变量是得出正确结论的关键，同时需熟练运用称重法计算浮力，将实验现象与原理结合分析。
【难度系数】
0.7
1. 对于第(1)问：先明确①④⑤实验的控制量和改变量，①测物体重力，④、⑤中物体均完全浸没，排开液体体积相同，液体密度不同，通过称重法计算浮力，对比浮力差异得出结论。
2. 对于第(2)问：分析实验探究逻辑，实验中每次只改变一个影响因素，控制其他因素不变来研究浮力的变化，这是物理实验常用的控制变量法。
3. 对于第(3)问：①根据浮沉条件判断浮力与重力的关系，下沉时浮力小于重力，漂浮时浮力等于重力，同一铁片重力不变，据此比较两次浮力大小；②探究浮力与形状的关系时，需控制排开液体体积和液体密度不变，小科改变形状时排开液体体积也改变了，这是得出错误结论的原因。
【解析】
(1) 由图①可知物体重力$G=4N$，根据称重法$F_{浮}=G-F_{拉}$：
图④中物体浸没在水中，浮力$F_{浮1}=G-F_{1}=4N-3N=1N$；
图⑤中物体浸没在盐水中，浮力$F_{浮2}=G-F_{2}=4N-2.8N=1.2N$。
物体排开液体体积相同，液体密度不同，浮力不同，故结论为：在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关。
(2) 实验中控制其他变量不变，只改变一个变量来探究浮力的影响因素，采用的方法是控制变量法。
(3) ① 铁片下沉时，$F_{浮铁}＜G$；铁片弯成碗状漂浮时，$F_{浮碗}=G$，同一铁片重力$G$不变，所以第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力。
② 小科探究浮力与形状的关系时，只改变了铁片形状，没有控制物体排开液体的体积不变，忽视了物体排开液体体积对浮力大小的影响，因此得出错误结论。
【答案】
(1) 在物体排开液体体积相同的情况下，浮力大小与液体密度有关
(2) 控制变量法
(3) ① 小于 ② 物体排开液体体积
【知识点】
1. 阿基米德原理
2. 控制变量法
3. 物体浮沉条件
【点评】
本题聚焦浮力影响因素的探究，核心考查控制变量法的应用和浮沉条件的理解，实验探究中控制单一变量是得出正确结论的关键，同时需熟练运用称重法计算浮力，将实验现象与原理结合分析。
【难度系数】
0.7
22. (3分)如图,请画出正在下潜的潜水艇受到的浮力和重力的示意图。
答案
如图所示
解析
【分析】
首先分析潜水艇的受力状态：潜水艇正在下潜，说明此时重力大于浮力。两个力的作用点都在潜水艇的重心O点，浮力的方向为竖直向上，重力的方向为竖直向下。绘制示意图时，要从作用点出发分别画出两个力，且表示重力的线段长度需大于浮力的线段长度，以此体现重力大于浮力的大小关系。
【解析】
1. 确定作用点：将重力和浮力的作用点都设定在潜水艇的重心O处；
2. 绘制力的方向：从O点竖直向上画一条带箭头的线段，标注为$F_{浮}$，表示浮力；从O点竖直向下画一条带箭头的线段，标注为$G$，表示重力；
3. 体现力的大小：因为潜水艇下潜时重力大于浮力，所以表示重力的线段长度要长于表示浮力的线段长度。
最终示意图参考参考答案中的图示。
【答案】
如图所示（在重心O点，竖直向上画较短线段标注$F_{浮}$，竖直向下画较长线段标注$G$）
【知识点】
力的示意图绘制、物体浮沉条件
【点评】
本题考查力的示意图的规范绘制，关键是结合潜水艇的运动状态判断重力与浮力的大小关系，同时要牢记重力和浮力的方向，是对受力分析基础能力的考查。
【难度系数】
0.7
首先分析潜水艇的受力状态：潜水艇正在下潜，说明此时重力大于浮力。两个力的作用点都在潜水艇的重心O点，浮力的方向为竖直向上，重力的方向为竖直向下。绘制示意图时，要从作用点出发分别画出两个力，且表示重力的线段长度需大于浮力的线段长度，以此体现重力大于浮力的大小关系。
【解析】
1. 确定作用点：将重力和浮力的作用点都设定在潜水艇的重心O处；
2. 绘制力的方向：从O点竖直向上画一条带箭头的线段，标注为$F_{浮}$，表示浮力；从O点竖直向下画一条带箭头的线段，标注为$G$，表示重力；
3. 体现力的大小：因为潜水艇下潜时重力大于浮力，所以表示重力的线段长度要长于表示浮力的线段长度。
最终示意图参考参考答案中的图示。
【答案】
如图所示（在重心O点，竖直向上画较短线段标注$F_{浮}$，竖直向下画较长线段标注$G$）
【知识点】
力的示意图绘制、物体浮沉条件
【点评】
本题考查力的示意图的规范绘制，关键是结合潜水艇的运动状态判断重力与浮力的大小关系，同时要牢记重力和浮力的方向，是对受力分析基础能力的考查。
【难度系数】
0.7
