Question

20．在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，知道圆柱体底面与烧杯底面接触为止，如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）分析图象可知，圆柱体重力是12N．
（2）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是8N．
（3）圆柱体的密度是1.5×10³kg/m³．
（4）分析图象BC段可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越大（选填“大”或“小”）．
（5）分析图象CD段可得结论浸没在液体中的物体，所受的浮力与所处的深度无关．

Answer 1

分析 （1）分析图象AB段，物体还没浸入水中，由二力平衡知物重；
（2）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=$\frac{m}{V}$求出物体的密度；
（4）分析图象BC段，物体未全部浸没水中，弹簧测力计示数逐渐减小，说明受到的浮力在增大；
（5）分析图象CD段，物体全部浸没水中，弹簧测力计示数保持不变，说明受到的浮力不变．

解答 解：（1）由图象AB段得，G=F=12N；
（2）圆柱体浸没在水中时，由图象AB、CD段，F_浮=G-F_示=12N-4N=8N；
（3）圆柱体的质量，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{12N}{10N/kg}$=1.2kg；
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{8N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.8×10^-3m³；
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{1.2kg}{0.8×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³；
（4）分析图象BC段，物体未全部浸没水中，弹簧测力计示数逐渐减小，说明物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越大，故填大；
（5）分析图象CD段，物体全部浸没水中，弹簧测力计示数保持不变，说明受到的浮力不变，故可得浸没在液体中的物体，所受的浮力与所处的深度无关．
故答案为：（1）12；（2）8；（3）1.5×10³；（4）大；（5）浸没在液体中的物体，所受的浮力与所处的深度无关．

点评 本题用到的知识点有重力、质量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，是浮力常见的综合题，题目有一定难度．