题目内容

【题目】在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象.求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是N;
(3)圆柱体的体积是m3
(4)圆柱体的密度是kg/m3
(5)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越(选填“大”或“小”);
(6)分析图象CD段,可得结论

【答案】
(1)12
(2)8
(3)8×10﹣4
(4)1.5×103
(5)大
(6)浮力大小跟物体的浸没深度无关
【解析】解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=12N;(2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数F′不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力:F=G﹣F=12N﹣4N=8N;(3)因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以,由FVg得,圆柱体的体积:V=V= = =8×10﹣4m3;(4)由G=mg可得,物体的质量: m= = =1.2kg,则圆柱体的密度:ρ= = =1.5×103kg/m3;(5)分析图象BC段,物体完全浸没前,物体在液体中的深度逐渐增加,测力计读数在减小,说明受到的浮力增大;(6)分析CD,物体完全浸没,浸没的深度变化,测力计的示数不变,可知浮力大小不变,可得结论:浮力大小与物体浸没的深度无关.
故答案为:(1)12;(2)8;(3)8×10﹣4;(4)1.5×103;(5)大;(6)浮力大小跟物体的浸没深度无关.
由题知,物体缓慢下落,整个过程中物体受力平衡,图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系:(1)分析图象AB段,物体还没浸入水中,由二力平衡知物重;(2)分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析(如下图所示)求其受到的浮力;(3)物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,由阿基米德原理求出圆柱体排开水的体积和自身的体积相等;(4)由公式G=mg求出质量,再由ρ= 求出物体的密度;(5)分析BC段,为物体慢慢浸入液体,直到浸没的过程,弹簧测力计的读数逐渐变小,由图知浮力的变化;(6)分析CD段,完全浸没时测力计的变化,得出浮力的变化,从而得出结论.

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