题目内容
在弹簧测力计下挂一圆柱体,从图甲位置缓慢下降(容器足够深且没有水溢出).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变化图象.求:(1)圆柱体全部浸没在水中时,受到的浮力是多少N?
(2)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,受到的浮力如何变化?
(3)圆柱体的体积为多少m3?(g=10N/kg)
(4)物体在图象中E点深度与D点深度所受浮力哪个大?写出判断的理由.
分析:(1)由图可知AB段圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力;再读出圆柱体浸没水中弹簧测力计的示数,利用称重法求圆柱体全部浸没在水中时受到的浮力;
(2)分析图象BC段,物体浸没水之前,浸入水的深度越深,弹簧测力计的示数F越小,由F浮=G-F分析圆柱体受到浮力的变化情况;
(3)上面求出了圆柱体浸没水中受到的浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积(圆柱体的体积);
(4)在E点和D点排开水的体积不同,根据阿基米德原理比较圆柱体受到浮力的大小关系.
(2)分析图象BC段,物体浸没水之前,浸入水的深度越深,弹簧测力计的示数F越小,由F浮=G-F分析圆柱体受到浮力的变化情况;
(3)上面求出了圆柱体浸没水中受到的浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积(圆柱体的体积);
(4)在E点和D点排开水的体积不同,根据阿基米德原理比较圆柱体受到浮力的大小关系.
解答:解:(1)由图可知,圆柱体重:G=12N,
浸没时弹簧测力计的示数:F示=4N,
此时圆柱体受到的浮力:
F浮=G-F示=12N-4N=8N;
(2)由图象可知,物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,弹簧测力计的示数F示越小,
∵F浮=G-F示,圆柱体自重不变,F示变小,
∴物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,圆柱体受到的浮力逐渐增大;
(3)物体浸没时受到的浮力:F浮=8N;
∵F浮=ρ水v排g,
∴圆柱体的体积:
v=v排=
=
=8×10-4m3;
(4)D点受到浮力大,由题意,在D深度物体排开水的体积大于在E点深度物体排开水的体积,根据阿基米德原理,可知D点深度物体受到的浮力大.
答:(1)圆柱体全部浸没在水中时,受到的浮力是8N;
(2)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,受到的浮力逐渐增大;
(3)圆柱体的体积为8×10-4m3;
(4)物体在图象中D点深度所受浮力,原因是在D深度物体排开水的体积大.
浸没时弹簧测力计的示数:F示=4N,
此时圆柱体受到的浮力:
F浮=G-F示=12N-4N=8N;
(2)由图象可知,物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,弹簧测力计的示数F示越小,
∵F浮=G-F示,圆柱体自重不变,F示变小,
∴物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,圆柱体受到的浮力逐渐增大;
(3)物体浸没时受到的浮力:F浮=8N;
∵F浮=ρ水v排g,
∴圆柱体的体积:
v=v排=
F浮 |
ρ水g |
8N |
1×103kg/m3×10N/kg |
(4)D点受到浮力大,由题意,在D深度物体排开水的体积大于在E点深度物体排开水的体积,根据阿基米德原理,可知D点深度物体受到的浮力大.
答:(1)圆柱体全部浸没在水中时,受到的浮力是8N;
(2)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,受到的浮力逐渐增大;
(3)圆柱体的体积为8×10-4m3;
(4)物体在图象中D点深度所受浮力,原因是在D深度物体排开水的体积大.
点评:本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理及推导公式的掌握和运用,能从F-h图象得出相关信息是本题的关键之一,利用好浸没时排开水的体积等于物体体积这一隐含条件.
练习册系列答案
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(1)如图所示,刻度尺的分度值是
,图中被测物体的外直径是
mm,如果圆筒的内直径为5.6 mm,则圆铜厚为
cm.
(2)如图为探究“二力平衡条件”的实验装置,实验中发现,只有当小车两侧的小盘内加上相同的钩码时,木块才会保持 ;这个实验说明二力平衡的条件是
.
(3)小明准备自制一只弹簧测力计.他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L0=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L0的伸长△L (△L=L-L0),填在如下表格中:
从表中的数据可以看出弹簧伸长△L和拉力F的关系为: .当拉力达到
N时,拉力和弹簧伸长的关系就改变了.因此弹簧测力计的测量范围只能达到
N.
(2)如图为探究“二力平衡条件”的实验装置,实验中发现,只有当小车两侧的小盘内加上相同的钩码时,木块才会保持
(3)小明准备自制一只弹簧测力计.他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L0=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L0的伸长△L (△L=L-L0),填在如下表格中:
拉力F/N | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
长度L/cm | 2.50 | 2.90 | 3.30 | 3.70 | 4.10 | 4.50 | 4.90 | 5.30 | 5.70 | 6.10 | 6.60 | 7.30 |
伸长△L/cm | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 | 2.40 | 2.80 | 3.20 | 3.60 | 4.00 | 4.50 | 5.20 |
(1)如图所示,刻度尺的分度值是 ________,图中被测物体的外直径是 ________mm,如果圆筒的内直径为5.6 mm,则圆铜厚为 ________cm.
(2)如图为探究“二力平衡条件”的实验装置,实验中发现,只有当小车两侧的小盘内加上相同的钩码时,木块才会保持 ________;这个实验说明二力平衡的条件是 ________.
(3)小明准备自制一只弹簧测力计.他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L0=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L0的伸长△L (△L=L-L0),填在如下表格中:
拉力F/N | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
长度L/cm | 2.50 | 2.90 | 3.30 | 3.70 | 4.10 | 4.50 | 4.90 | 5.30 | 5.70 | 6.10 | 6.60 | 7.30 |
伸长△L/cm | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 | 2.40 | 2.80 | 3.20 | 3.60 | 4.00 | 4.50 | 5.20 |
(1)如图所示,刻度尺的分度值是 ______,图中被测物体的外直径是 ______mm,如果圆筒的内直径为5.6 mm,则圆铜厚为 ______cm.
(2)如图为探究“二力平衡条件”的实验装置,实验中发现,只有当小车两侧的小盘内加上相同的钩码时,木块才会保持 ______;这个实验说明二力平衡的条件是 ______.
(3)小明准备自制一只弹簧测力计.他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L的伸长△L (△L=L-L),填在如下表格中:
从表中的数据可以看出弹簧伸长△L和拉力F的关系为:______.当拉力达到 ______N时,拉力和弹簧伸长的关系就改变了.因此弹簧测力计的测量范围只能达到 ______N.
(2)如图为探究“二力平衡条件”的实验装置,实验中发现,只有当小车两侧的小盘内加上相同的钩码时,木块才会保持 ______;这个实验说明二力平衡的条件是 ______.
(3)小明准备自制一只弹簧测力计.他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L的伸长△L (△L=L-L),填在如下表格中:
拉力F/N | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
长度L/cm | 2.50 | 2.90 | 3.30 | 3.70 | 4.10 | 4.50 | 4.90 | 5.30 | 5.70 | 6.10 | 6.60 | 7.30 |
伸长△L/cm | 0.40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 | 2.40 | 2.80 | 3.20 | 3.60 | 4.00 | 4.50 | 5.20 |