小梦参观工厂时看到许多液罐配有浮子液位计，他探究液位计工作原理后也设计了一个简易浮子液位计，如图所示，把装有水的圆柱形水槽放在水平桌面上，圆柱形浮子用细绳通过定滑轮与重锤连接。将浮子放入水中，打开阀门缓缓排水并根据重锤位置在刻度尺上标注出对应的水位高度。已知浮子底面积为50cm2 ，水槽底面积为200cm2 ，浮子重为5 N，重锤重为3 N，水槽重为6 N，不计细绳重与摩擦。

1. 小梦参观工厂时看到许多液罐配有浮子液位计，他探究液位计工作原理后也设计了一个简易浮子液位计，如图所示，把装有水的圆柱形水槽放在水平桌面上，圆柱形浮子用细绳通过定滑轮与重锤连接。将浮子放入水中，打开阀门缓缓排水并根据重锤位置在刻度尺上标注出对应的水位高度。已知浮子底面积为50cm² ，水槽底面积为200cm² ，浮子重为5 N，重锤重为3 N，水槽重为6 N，不计细绳重与摩擦。

(1) 实验中定滑轮实质是一个杠杆，作用是；

(2) 计算该刻度尺可标注的最小水位值；

(3) 若要提高液位计最小水位，下列措施可行的是____（填标号）。 A. 增大重锤的质量 B. 减小浮子的质量 C. 用密度更大的材料制作等体积的浮子 D. 浮子的体积不变，将浮子做细长一些

【考点】

阿基米德原理; 浮力大小的计算; 定滑轮及其工作特点;

【答案】

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综合题困难

1. 某物理兴趣小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时，做了如图甲所示实验，图中底面积为50cm²的圆柱形容器放在水平桌面上，容器内盛有适量的水，底面积为25cm²的实心圆柱形物体A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下端。图乙为物体A缓慢下移过程中，弹簧测力计示数F与物体A下表面浸入深度h的关系图象。（实验过程中容器内水足够深且不会溢出物体A不会接触到容器底部， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ）

（1）图甲中弹簧测力计示数F为N。

（2）物体A位于 $\text{[math]}$ 时，向水里加入适量的食盐并搅拌，稳定后发现弹簧测力计的示数F变小，说明浮力的大小与液体的密度（选填“有关”或“无关”）。

（3）利用图乙数据，可求出物体A的密度为kg/m³。

（4）h从0增到10cm时，水对容器底部的压强增大了Pa。

综合题普通

2. 如图是小明在实验室模拟研究浮箱种植的情境。他将重力为10N、底面积为200cm²的薄壁柱形容器置于水平桌面上，A是边长为10cm密度均匀的正方体浮箱模型，通过一根长为5cm的细线连接着底面积为25cm²的柱形物体B，先将A、B两物体叠放在容器中央，物体B未与容器底紧密接触，然后缓慢向容器中注水，注水过程中正方体A一直保持竖直状态。当水的深度为12cm时，绳子处于自由状态，如图甲所示，此时物体B对容器底的压力为1.7N；继续向容器中注水，整个注水过程中正方体A所受浮力F与水的深度h的关系图像如图乙所示，水未溢出。（细线不可伸长，且质量、体积不计）求：

(1) 图甲所示水对容器底的压强；

(2) 物体B的密度；

(3) 当注水深度为16cm时，容器对水平桌面的压强。

综合题困难

3. 如图所示是某科创小组设计的水库自动泄洪控制装置模型。装置顶部开有小孔，A为压力传感器，圆柱体B为能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动的圆柱体。已知光滑细杆的长度为80cm，圆柱体B的底面积S_B=50cm² ，高h_B=30cm。当模型内水深h=18cm时，圆柱体B与模型底面刚好接触且无压力。（圆柱体B的密度小于水且不吸水，ρ_水=1.0×10³kg/m³ ， g=10N/kg）

（1）当模型内水深上升至h=18cm的过程中，圆柱体B的浮力逐渐增大，说明浮力的大小与有关，圆柱体B的密度为 kg/m³；

（2）水面上涨到设计的警戒水位时，圆柱体B对压力传感器的压力为3N，触发报警装置，此时模型内的水深为 cm。

综合题困难