Question

【題目】小陳同學在老師的指導下完成了以下實驗：

①用彈簧測力計測出一個帶蓋子的空玻璃瓶的重力，如圖甲所示；

②用手拿著這個蓋緊瓶蓋的空玻璃瓶浸沒在水中，放手后發現玻璃瓶上浮；

③將一個鐵塊裝入玻璃瓶并蓋緊蓋子，放入水中放手后發現玻璃瓶下沉；

④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水，掛在彈簧測力計上，保持玻璃瓶豎直，然后從圖乙所示位置慢慢浸入水中，并根據實驗數據繪制了彈簧測力計的示數F與玻璃瓶下表面浸入水中深度h的關系圖象如圖丙所示。

（1）裝有鐵塊的玻璃瓶全部浸沒在水中時受到的浮力是_____N。

（2）BC段說明物體受到的浮力大小與浸沒的深度_____（選填“有關”、“無關）。

（3）在第②操作步驟中空玻璃瓶浸沒在水中時受到的浮力為_____N。

（4）小陳認真分析以上實驗數據和現象后發現，物體的沉浮與物體的重力和所受浮力有關，其中上浮的條件是_____。

（5）若圓柱形容器的底面積為100cm2，在乙圖中，當玻璃瓶浸沒后，水又對容器底的壓強增加了_____Pa。

（6）細心的小陳同學發現玻璃瓶上還標有100ml的字樣，于是在裝有鐵塊的玻璃瓶內裝滿水并蓋上瓶蓋，再用彈簧測力計測出總重力，如圖丁所示，此時彈簧測力計示數為3.1N，根據以上數據他算出了鐵塊的密度為_____kg/m3。

Answer 1

【答案】 1.6 無關 1.6 F浮＞G 160 0.8×103

【解析】（1）分析圖象知，當瓶子浸入深度為0時，彈簧測力計示數為瓶子和鐵塊的總重力，即G＝2.2N；當瓶子浸入深度達到6cm后彈簧測力計不再減小，說明瓶子浸沒在水中，示數為0.6N，浮力：F浮＝G﹣F＝2.2N﹣0.6N＝1.6N；（2）從BC段瓶子受到的彈簧測力計拉力不變可知，瓶子受到的浮力不變，說明物體受到的浮力大小與浸沒的深度無關；（3）浮力的大小與液體密度和物體浸入液體的體積有關，空玻璃瓶浸沒在水中與裝有鐵塊的瓶子浸沒在水中時浸入水中體積相等，所以受到的浮力相等，都為1.6N；（4）物體上浮的條件F浮＞G；（5）由阿基米德原理可得，當玻璃瓶浸沒后，瓶子排開水中體積：V排＝＝ ＝1.6×10﹣4m3，容器中水面上升體積與V排相等，即：△V＝V排＝S△h，所以容器中水面上升高度：△h＝＝1.6×10﹣2m，所以水又對容器底的壓強增加了：△p＝ρ水g△h＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣2m＝160Pa；（6）由圖甲知，空瓶的重力G瓶＝1.4N，瓶子和鐵塊的總重力G＝2.2N，鐵塊重力：G鐵＝G﹣G瓶＝2.2N﹣1.4N＝0.8N，由題知，圖丁中彈簧測力計示數，即瓶子、水和鐵塊的總重力：G總＝3.1N，所以裝入水的重力：G水＝G總﹣G＝3.1N﹣2.2N＝0.9N，裝入水的體積：V水＝＝9×10﹣5m3＝90cm3，鐵塊的體積：V＝V容積﹣V水＝100cm3﹣90cm3＝10cm3，所以鐵塊密度：ρ＝＝0.8×103kg/m3。