题目内容

【题目】在弹簧测力计悬挂一圆柱体,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将要接触为止(水未溢出),如图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)圆柱体的密度是 kg/m3(g=10N/kg);
(4)在圆柱体浸没后逐渐下降的过程中,水对烧杯底的压力 ,烧杯底对桌面的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)。

【答案】
(1)12
(2)8
(3)1.5×103
(4)不变;不变
【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=F=12N;
(2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,对圆柱体受力分析可知,
F=G﹣F=12N﹣4N=8N;
(3)由阿基米德原理FVg得:

因为物体是全部浸没,所以V=V=8×104m3
由公式G=mg可求出物体的质量,

(5)在圆柱体浸没后逐渐下降的过程中,排开水的体积不变,液面不再上升,所以水对容器底的压强和压力都不变;烧杯底对桌面的压力不变,压强不变。
故答案为:(1)12;(2)8;(3)1.5×103;(4)不变;不变。
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,物体还未浸入水中,由二力的平衡知此时弹簧对圆柱体的拉力即为物重;

(2)分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析(如右图所示)求其受到的浮力;
(3)由阿基米德原理求出V , V=V;由公式G=mg求出质量,再由ρ=求出物体的密度;
(4)设想情景,CD段表明物体全部浸没液体中,随着圆柱体逐渐下降,液面不再上升,分析水对烧杯底的压力和压强变化。

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