三、实验探究题
10. 某教师在“阿基米德原理”教学过程中，做了如图7所示的演示实验。

（1）在弹簧下端挂上小筒和金属块，记下弹簧伸长后指针的位置O，如图7(a)所示。
（2）溢水杯中装满水，把金属块全部浸入溢水杯的水中，用烧杯收集排开的水，弹簧缩短，如图7(b)所示。
（3）把烧杯中的水全倒入小筒中，弹簧指针又恢复到原来的位置O，如图7(c)所示。
图7(b)的弹簧比图7(a)的弹簧缩短了，说明金属块受到的作用；图7(c)的弹簧指针又恢复到位置O，说明：。

10. 浮力 物体受到浮力的大小等于物体排开水所受的重力

【分析】
本题是验证阿基米德原理的实验题，先观察图(a)，弹簧下端挂小筒和金属块，指针在O点，此时弹簧拉力等于小筒与金属块的总重力；图(b)中金属块浸入水中，弹簧缩短，说明金属块受到向上的托力；图(c)将排开的水倒入小筒，弹簧回到O点，说明该托力的大小等于排开的水的重力，据此分析得出结论。
【解析】
1. 图(a)中，弹簧下端悬挂小筒和金属块，指针位置为O，此时弹簧的拉力等于小筒和金属块的总重力。
2. 图(b)中，金属块全部浸入溢水杯的水中，弹簧缩短，说明金属块受到了向上的托力，这个托力就是浮力，因此弹簧的拉力减小，弹簧缩短。
3. 图(c)中，将金属块排开的水全部倒入小筒中，弹簧指针回到原来的O点，说明此时弹簧的拉力又等于小筒、金属块和排开的水的总重力，由此可知，金属块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。
【答案】
浮力；物体受到浮力的大小等于物体排开水所受的重力
【知识点】
浮力、阿基米德原理
【点评】
本题通过经典演示实验直观验证阿基米德原理，帮助学生理解浮力与排开液体重力的关系，是浮力章节的基础实验题。
【难度系数】
0.6

11. 一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为 2 000 N，速度为 108 km/h。
（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。
（2）求牵引力在 10 min 内所做的功。
（3）若发动机的牵引力用 F 表示，小汽车匀速行驶时的速度用 v 表示，请推导出牵引力的功率 $ P = Fv $。

11. (1) 2 000 N (2) 3.6×10⁷ J (3) 略

【分析】
本题围绕匀速行驶的小汽车，考查力学相关知识。解题思路：（1）匀速运动的物体受力平衡，水平方向牵引力与阻力是平衡力，大小相等；（2）计算牵引力做功需先求行驶距离，要统一速度、时间的单位，再用W=Fs计算；（3）根据功率和功的定义式，结合速度公式推导功率表达式。
【解析】
（1）小汽车匀速行驶时，水平方向受力平衡，牵引力与阻力是一对平衡力，故阻力大小 $ f = F = 2000\ \mathrm{N} $。
（2）先统一单位：$ v = 108\ \mathrm{km/h} = 30\ \mathrm{m/s} $，$ t = 10\ \mathrm{min} = 600\ \mathrm{s} $；行驶距离 $ s = vt = 30\ \mathrm{m/s} × 600\ \mathrm{s} = 18000\ \mathrm{m} $；牵引力做功 $ W = Fs = 2000\ \mathrm{N} × 18000\ \mathrm{m} = 3.6 × 10^7\ \mathrm{J} $。
（3）功率定义式 $ P = \frac{W}{t} $，功的公式 $ W = Fs $，代入得 $ P = \frac{Fs}{t} $；又速度 $ v = \frac{s}{t} $，因此 $ P = Fv $。
【答案】
(1) $ 2000\ \mathrm{N} $ (2) $ 3.6 × 10^7\ \mathrm{J} $ (3) 略
【知识点】
二力平衡、功的计算、功率推导
【点评】
本题是力学基础题，考查匀速运动的受力分析、功和功率的计算，需掌握单位换算和公式的灵活应用，难度适中。
【难度系数】
0.5