Question

4．如图甲所示，一弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处开始缓慢下降，下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图象如图乙，由图可知，从圆柱体底面接触水面到圆柱体刚好全部浸入水中，重力所做的功是0.48J，圆柱体浸入水中四分之三时所受的浮力为6N．

Answer 1

分析 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）分析图象物体还未浸入水中，由二力平衡知此时弹簧对圆柱体的拉力等于物重；
（2）分析图象，物体全部浸没水中，对物体受力分析求其受到的浮力，再求圆柱体浸入水中四分之三时所受的浮力．

解答 解：由图象可知，当h=0时，物体所受拉力与重力平衡，则G=F=12N；
当拉力F=4N时，圆柱体全部没入水中，此时物体下降高度为h=7cm-3cm=0.04m
故重力做功为：W=Gh=12N×0.04m=0.48J；
当圆柱体全部浸入水中时，圆柱体受到重力、拉力和浮力，处于平衡状态，如图：

则所受浮力为：F_浮=G-F_拉=12N-4N=8N，
故圆柱体浸入水中四分之三时所受的浮力：
F_浮′=$\frac{3}{4}$×8N=6N
故答案为：0.48；6．

点评 本题用到的知识点有功、力的平衡、受力分析等，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．