小丽要研究金属圆柱体受的浮力与浸没在水中深度h的关系,实验装置如图甲所示.在弹簧测力计下挂一个金属圆柱体,测出金属圆柱体的重力,然后让圆柱体缓慢地浸入水中,从圆柱体底面刚接触水开始,到完全浸没水中(未接触容器底部),记录圆柱体浸入水中不同深度h时测力计的示数,并得到测力计示数F1和圆柱体受的浮力F2随h变化的图象如图乙所,图中能够反映浮力F2随h变化的图象是______(填①或②);从图中可以看出金属圆柱体与水的密度关系是ρ金______2ρ水.(填“>”“<”或“=”)

问题描述:

小丽要研究金属圆柱体受的浮力与浸没在水中深度h的关系,实验装置如图甲所示.在弹簧测力计下挂一个金属圆柱体,测出金属圆柱体的重力,然后让圆柱体缓慢地浸入水中,从圆柱体底面刚接触水开始,到完全浸没水中(未接触容器底部),记录圆柱体浸入水中不同深度h时测力计的示数,并得到测力计示数F1和圆柱体受的浮力F2随h变化的图象如图乙所,图中能够反映浮力F2随h变化的图象是______(填①或②);从图中可以看出金属圆柱体与水的密度关系是ρ______2ρ.(填“>”“<”或“=”)


(1)当圆柱体从开始浸入水中到完全浸入水中的过程中,圆柱体排开水的体积在逐渐变大,水的密度不变,由阿基米德原理FVg可知浮力是变大的;而当圆柱体浸没以后,再向水中下沉的时候,圆柱体排开水的体积不再发生变化,所以浮力是不变的.由此可知在整个过程中,圆柱体受到的浮力先变大、后不变,故选②;
(2)由图乙可知,当圆柱体全部浸入水中后,F>F
∵F=G-F
∴G-F>F
∴G>2F
∵G=ρVg,FVg,V=V,
∴ρ>2ρ
故答案为:②;>.
答案解析:(1)图乙中①说明力先变小、后不变,②说明力先变大、后不变;分析圆柱体从底面接触水面开始,到完全浸没水中排开水的体积变化,根据阿基米德原理FVg判断受到的浮力变化,结合图乙图象分析选择;
(2)由图乙可知,当圆柱体全部浸入水中后,弹簧测力计的示数大于受到的浮力,即F>F,而弹簧测力计的示数F=G-F,据此可以得出圆柱体重G=ρVg和受到的浮力FVg关系,而圆柱体排开水的体积等于圆柱体的体积,进而求出金属圆柱体与水的密度的关系.
考试点:探究浮力大小的实验.
知识点:本题为图象信息分析题,考查了利用所学知识分析图象得出结论的能力,理解并用好称重法测浮力是本题的关键.