题目内容
【题目】如图甲所示,一实心圆柱体静止在水平桌面上,用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高复缓慢下降,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,整个过程所用时间为10s,图乙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)圆柱体在整个运动过程中平均速度?
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力?
(3)圆柱体的密度?
(4)该圆柱体静止在水平桌面上时,对桌面的压强?
【答案】
(1)解:由图可知圆柱体下降的高度为20cm=0.2m,
圆柱体在整个运动过程中的平均速度:
v= = =0.02m/s.
(2)解:由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为18N,
此时圆柱体在空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体重G=F=18N,
从h=10cm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,
浸没时的浮力:
F浮=G﹣F示=18N﹣8N=10N;
(3)解:由公式G=mg可求出圆柱体的质量:
m= = =1.8kg,
由阿基米德原理得圆柱体的体积:
V=V排= = =10﹣3m3;
圆柱体的密度:
ρ= = =1.8×103kg/m3;
(4)解:分析图象,B点刚浸入、C点全浸入,由此可知圆柱体的高:
h=10cm﹣5cm=5cm=0.05m,
圆柱体的底面积:
S= = =0.02m2,
圆柱体对地面的压力:F=G=18N,
圆柱体对地面的压强:
p= = =900Pa.
【解析】由题知,物体缓慢下降,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)根据v= 可求圆柱体在整个运动过程中的平均速度;(2)分析图象AB段,物体还未浸入水中,由二力平衡的条件可知,此时弹簧测力计对圆柱体的拉力等于物重;
分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析,求其受到的浮力;(3)由阿基米德原理求出V排 , V物=V排;由公式G=mg求出质量,再由ρ= 求出物体的密度;(4)分析图象BC段,B点刚浸入、C点全浸入,由此可知圆柱体的高,上面求出了圆柱体的体积,求出圆柱体的底面积(桌面的受力面积),再根据压强公式求桌面受到的压强.
【考点精析】本题主要考查了密度的计算和压强的大小及其计算的相关知识点,需要掌握密度公式:ρ = m/v;压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa)才能正确解答此题.
【题目】为制作弹簧测力计,某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究,下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据.
弹簧受到的拉力/N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
甲弹簧的长度/cm | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
乙弹簧的长度/cm | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
(1)分析数据可知: ①在一定条件下,弹簧伸长的长度与它所受的拉力成;
②甲弹簧受4N拉力时的长度跟乙弹簧受N拉力的长度相同;
(2)如图所受的A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧,它们的外壳相同,刻度线分布情况相同.若甲弹簧的刻度如图A.
①由图知A弹簧的量程是4N,B弹簧的量程应是N;
②B弹簧的分度值是N.
(3)经实验探究发现:在拉力相同的情况下,弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长(弹簧不受外力时的长度)等均有关系,现为探究在拉力相同的情况下,弹簧伸长的长度与弹簧原长的关系,设计实验如下:①将一根弹簧剪成长度(选填“相同”或“不同”)的两段;②分别用大小(选填“相同”或“不同”)的力拉两弹簧,然后比较弹簧伸长长度.