Question

2．小聪学习了浮力的有关知识后，他去物理实验室找来一弹簧测力计和一个实心圆柱体，他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触（未浸入水）如图甲所示，然后将其逐渐浸入水中，弹簧测力计示数随圆柱体下表面逐渐浸入水中深度的变化情况如图乙所示．请你帮助他解决下面的问题（g取10N/kg）：
（1）圆柱体受到的最大浮力是0.4N；
（2）圆柱体的密度是5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）由F-h图象可知，当h=0（圆柱体没有浸入水），弹簧测力计的示数为圆柱体重；当h≥10cm（圆柱体全浸入水），弹簧测力计的示数加上圆柱体受到的水的浮力等于圆柱体重；据此求出圆柱体受的浮力（最大浮力）；
（2）弹簧测力计的示数为圆柱体重；利用重力公式求出圆柱体的质量；求出了球全浸入时受到的浮力，利用阿基米德原理求圆柱体的体积（排开水的体积），再利用密度公式求圆柱体的密度．

解答 解：（1）由图可知，当圆柱体全浸入时，弹簧测力计的示数F′=1.6N，
则圆柱体受到的最大浮力（全浸入时）：
F_浮=G-F′=2N-1.6N=0.4N；
（2）由图可知，圆柱体重G=2N，
圆柱体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg，
由F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³，
圆柱体的密度ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案为：（1）0.4；（2）5×10³．

点评 本题考查密度的计算、浮力的计算、重力的计算，会识图并从中得出相关信息是本题的关键，对于学生来说有一定的拔高难度，属于难题．