题目内容

19.如图甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图乙已给出整个过程中弹簧测力计的示数F椭圆柱体下降高度h变化的图象,(ρ水=1.0×103kg/m3).则下列说法中正确的是(  )
A.圆柱体的重力为4N
B.圆柱体受到的浮力为8N
C.圆柱体没入水中时,烧杯中溢出水的质量为8kg
D.圆柱体的底面积为200cm2

分析 (1)当物体在空中,弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力;
(2)由图乙得出圆柱体浸没时弹簧测力计的示数,利用称重法可得受到的最大浮力;
(3)由F浮=G排=m排g可知排开水的质量,可见圆柱体没入水中时,烧杯中溢出水的质量大于0.8kg;
(4)由图象可知,当圆柱体在刚浸没时的深度,根据p=ρgh求出此时下表面受到的液体压强;底面受到的压力等于浮力,利用S=$\frac{F}{p}$求底面积.

解答 解:
A、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,则圆柱体重力G=F拉=12N,故A错;
B、由图象可知,圆柱体下降7cm后,圆柱体受到的拉力不变、浮力不变,此时圆柱体浸没水中,圆柱体受到的最大浮力F浮=G-F拉′=12N-4N=8N.故B错;
C、由F浮=G排=m排g可知排开水的质量m排=$\frac{{F}_{浮}}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg,所以圆柱体没入水中时,烧杯中溢出水的质量不会是8kg,故C错;
D、由图象可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为h=7cm-3cm=4cm=0.04m,
此时圆柱体底面受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,
由浮力产生的原因可得,圆柱体底面受到水的压力F=F浮=8N,
由p=$\frac{F}{S}$可得圆柱体的底面积:S=$\frac{F}{p}$=$\frac{8N}{400Pa}$=2×10-2m2=200cm2,故D正确.
故选:D.

点评 本题用到的知识点有重力、称重法测浮力、阿基米德原理、压强等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大!

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(3)甲同学用电压表改装成油量表,他把电压表并联在了R的两端,乙同学指出甲同学的方法不符合常理.如果你是乙同学,你会怎么做,请简要说明理由.应把电压表并联在定值电阻R′两端,当油变多时,滑动变阻器连入的电阻变小,变阻器分压变小,则定值电阻R′两端的电压变大,电压表的示数变大,即油量表的示数变大,符合常理.
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C.油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的
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