题目内容

15.一个均匀实心物体与弹簧(所受重力和浮力均不计)的末端相连,浸没在液体中处于静止状态.可以根据物体的密度ρ1与液体的密度ρ2之间的关系,对弹簧长度L与原长L0的关系作出判断,请利用学过的科学知识,推导出这些关系.(推导中要求写出依据)

分析 物体浸没在液体中,浸没时排开液体的体积等于物体体积,利用阿基米德原理得出得出FVg=ρVg,利用重力公式得出G=ρVg,通过比较浮力和重力的关系得出密度关系,进而判断出物体的浮沉,对弹簧进行受力分析可得结论.

解答 解:浸没在水中的物体受到液体的浮力F和重力G两个力的作用或液体的浮力F和重力G以及弹簧的弹力三个力的作用,
因为排开水的体积等于物体的体积,即:V=V
所以FVg=ρ2Vg,
G=mg=ρ1Vg,
如果F>G,ρ2Vg>ρ1Vg,ρ2>ρ1,物体将上浮,对弹簧施加一个向上的弹力,弹簧长度L大于原长L0
如果F<G,ρ2Vg<ρ1Vg,ρ2<ρ1,物体将下沉,对弹簧施加一个向下的弹力,弹簧长度L小于原长L0
如果F=G,ρ2Vg=ρ1Vg,ρ21,物体将悬浮,弹簧不受力,弹簧长度L等于原长L0;.
故答案为:若ρ2>ρ1,弹簧长度L大于原长L0;若ρ2<ρ1,弹簧长度L小于原长L0;若ρ21,物体将悬浮,弹簧长度L等于原长L0

点评 本题考查了学生对物体的浮沉条件、阿基米德原理的掌握和运用,分析时用好“浸没时排开液体的体积等于物体体积”这个隐含条件.

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