Question

20．在彈簧測力計下掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，圓柱體浸沒后繼續(xù)下降，知道圓柱體底面與燒杯底面接觸為止，如圖乙是圓柱體下降過程中彈簧測力計讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖象．求：
（1）分析圖象可知，圓柱體重力是12N．
（2）圓柱體浸沒在水中時，受到的浮力是8N．
（3）圓柱體的密度是1.5×10³kg/m³．
（4）分析圖象BC段可得結論：物體浸沒液體之前，浸入液體的深度越深，受到的浮力越大（選填“大”或“小”）．
（5）分析圖象CD段可得結論浸沒在液體中的物體，所受的浮力與所處的深度無關．

Answer 1

分析 （1）分析圖象AB段，物體還沒浸入水中，由二力平衡知物重；
（2）分析圖象CD段，物體全部浸沒水中，對物體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求出質量，再由ρ=$\frac{m}{V}$求出物體的密度；
（4）分析圖象BC段，物體未全部浸沒水中，彈簧測力計示數(shù)逐漸減小，說明受到的浮力在增大；
（5）分析圖象CD段，物體全部浸沒水中，彈簧測力計示數(shù)保持不變，說明受到的浮力不變．

解答 解：（1）由圖象AB段得，G=F=12N；
（2）圓柱體浸沒在水中時，由圖象AB、CD段，F(xiàn)_浮=G-F_示=12N-4N=8N；
（3）圓柱體的質量，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）分析圖象BC段，物體未全部浸沒水中，彈簧測力計示數(shù)逐漸減小，說明物體浸沒液體之前，浸入液體的深度越深，受到的浮力越大，故填大；
（5）分析圖象CD段，物體全部浸沒水中，彈簧測力計示數(shù)保持不變，說明受到的浮力不變，故可得浸沒在液體中的物體，所受的浮力與所處的深度無關．
故答案為：（1）12；（2）8；（3）1.5×10³；（4）大；（5）浸沒在液體中的物體，所受的浮力與所處的深度無關．

點評 本題用到的知識點有重力、質量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查學生結合圖象對所學知識進行綜合分析的能力，是浮力常見的綜合題，題目有一定難度．