如图所示是小超同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。

29.(2020春•沙坪坝区校级月考)如图所示是小超同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
 
(1)正确的操作顺序最佳是      
A.乙丙甲丁
B.乙甲丙丁
C.甲丁乙丙
D.乙丙丁甲
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示。则空桶A受到的浮力为 
            N。
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力     (选填“大于”、“小于”或“等于”)桶A受到的浮力。
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,小芳若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是:                                                     
(5)接着小琴同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第  次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越     (选填“深”或“浅”)。

 


次数

 

1

 

2

 

3

 

4

桶A与沙子的总重力/N

 

2.4

 

2.8

 

3.2

 

3.4

桶B与水的总重力/N

 

4.0

 

4.4

 

4.6

 

5.0

(6)小燕同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为    (用题中所给和所测物理量的字母表示)。
(7)小敏将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将    (选填“变大”或“变小”或“不变”),电子秤的读数将     (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
答案】:(1)B;  (2)2;  (3)等于;  (4)溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来;  (5)3;深;(6)ρ液=ρ水;(7)不变;不变。
解析】:(1)要探究阿基米德原理,即要探究F浮和G排 的关系,根据图示可知,该实验中是用漂浮条件测出小桶A受到的浮力,即F浮=GA,需要测小桶A的重力;而测排开水的重力时,根据G排=G总﹣G桶B,需要测出小桶B的重力、小桶B与溢出水的总重力,即先测G桶B再测G总;
考虑到实验操作的方便性,应先测小桶B的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测小桶A的重力,测完之后再将小桶A放入溢水杯中处于漂浮状态,最后测小桶B与溢出水的总重力,所以合理的顺序为乙甲丙丁,故选B;
(2) 由图甲知,空桶A的重力为2N,图丙中空桶A在溢水杯中处于漂浮状态,
则空桶A受到的浮力:F浮=GA=2N;
(3)由图乙知,空桶B的重力为1.6N,图丁中桶B和溢出水的总重力为3.6N,
桶A排开水的重力:G排=G总﹣G桶B=3.6N﹣1.6N=2N,
所以比较可知F浮=G排,即桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力;
(4)桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,G排偏小,说明收集到的水较少,可能是溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来;
(5)往桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,则排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第三组数据中:
G排=G总B﹣G桶B=4.6N﹣1.6N=3N,不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则该组数据是错误的;
沙子越多则越重,排开水的体积越多,桶A浸入水中深度就越深。
(6)设桶A的横截面积为S,已知桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,
则桶A和沙子在水中受到的浮力F浮水=ρ水gV排水=ρ水gSh1,
桶A和沙子在液体中受到的浮力F浮液=ρ液gV排液=ρ液gSh2,
因装有沙子的桶A在水中和在液体中都处于漂浮状态,所以两次受到的浮力相等,
即ρ水gSh1=ρ液gSh2,解得ρ液=ρ水
(7)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变;
由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变。
答案为:(1)B;  (2)2;  (3)等于;  (4)溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来;  (5)3;深;(6)ρ液=ρ水;(7)不变;不变。

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