Question

16．如圖甲所示裝置，已知圓柱體木塊底面積S=100cm²，現(xiàn)在用彈簧測力計勻速豎直向上拉動，木塊緩慢勻速被拉入水中，下列表格中給出了拉力F和木塊底部到水面距離h的若干數(shù)據(jù)，請你依據(jù)所給的數(shù)據(jù)完成下列問題

木塊底部到水面的距離h/cm	7	9	11	13	15	17	19
拉力F/N	0	2	4	6	7	7	7

（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)請在圖乙中畫出圖象．
（2）根據(jù)圖象可知物體的高度．
（3）物體的質(zhì)量
（4）物體的密度．
（5）整個過程中水對容器底部的壓強如何變化？容器對桌面的壓力如何變化？

Answer 1

分析 （1）用描點法作圖；
（2）當物體浸沒時，拉力大小開始不變，由此求高度；
（3）（4）求出物體的體積，根據(jù)阿基米德原理求物體浸沒時受到的浮力，由力的平衡先求物體的重力G，由G=mg再求質(zhì)量，由密度公式求密度；
（5）分析液面的變化情況，根據(jù)p=ρ_水gh討論容器底部受到的壓強變化；
容器對桌面的壓力等于杯子和水與物體的總重減去豎直向下拉物體的力，據(jù)此分析．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)描點法作圖，然后連接起來，如下所示：

（2）分析物體的受力，拉力T開始不變時，T=F-G，表示物體剛好浸沒，浮力不變，由表中數(shù)據(jù)可知，物體的高為15cm；
（3）圓柱體木塊底面積S=100cm²，物體浸沒時排開水的體積V=100cm²×10^-4m²×0.15m=1.5×10^-3m³，
由阿基米德原理，浸沒時的浮力大小F=ρ_水gV=1000kg/m³×10N/kg×1.5×10^-3m³=15N，
物體受到豎直向下的重力G作用和拉力T作用及豎直向上的浮力F作用，處于平均狀態(tài)，G+T=F，
物體的重力G=F-T=15N-7N=8N  物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg； 
ρ=$\frac{m}{V}=\frac{0.8kg}{1.5{×10}^{-3}{m}^{3}}$=533.3kg/m³；
（5）在浸沒前，木塊緩慢勻速被拉入水中，水面升高，浸沒后水面不變，根據(jù)p=ρ_水gh，所以整個過程中水對容器底部的壓強先變大后不變；
容器對桌面的壓力等于杯子和水的總重與物體的總再減去豎直向下拉物體的力，因拉物體的力先變大后不變，所以容器對桌面的壓力先變小后不變．
答：（1）如上所示．
（2）根據(jù)圖象可知物體的高度為15厘米．
（3）物體的質(zhì)量為0.8千克
（4）物體的密度533.3kg/m³；．
（5）整個過程中水對容器底部的壓強先變大后不變；容器對桌面的壓力先變小后不變．

點評 本題考查密度、力的平衡、液體的壓強、固體產(chǎn)生的壓力、質(zhì)量、阿基米德原理的運用及作圖、讀圖能力和數(shù)據(jù)的處理能力，綜合性強．難度較大．