Question

如圖21所示，一底面積為4×10^-3m²的圓柱體靜止在水平桌面上。用彈簧測(cè)力計(jì)掛著此圓柱體從 盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，燒杯中原來水的深度為20cm。圓柱體浸沒后繼續(xù)下降，直到圓柱體底面與燒杯底部接觸為止，整個(gè)過程所用時(shí)間為10s。圖22是圓柱體下降過程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖像。（取g=10N/kg） 求： （1）此圓柱體的重力是多少？

（2）圓柱體未浸入水中時(shí)，燒杯底部受到水的壓強(qiáng)是多少？

（3）圓柱體浸沒在水中時(shí)，受到的浮力是多少？

（4）圓柱體的體積是多少？

（5）圓柱體的密度是多少？

（6）圓柱體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的平均速度是多少？

Answer 1

（1）由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N，此時(shí)圓柱體在空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知：G=F_示=12N……………….1分

（2）因圓柱體未浸入水中，因此燒杯底部受到的液體壓強(qiáng)：

P=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa……………………….2分

（3）從h=14cm開始，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，說明此時(shí)圓柱體已經(jīng)浸沒在水中，

則對(duì)圓柱體受力分析可知，

F_浮=G-F_示=12N-8N=4N……………………………….1分

（4）由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：http://www.xkb1.com

因?yàn)槲矬w是全部浸沒，所以V_物=V_排=4×10^-4m³…………………2分

（5）由公式G=mg可求出物體的質(zhì)量：

所以，圓柱體密度為3×10³kg/m³………………………….2分

（6）圓柱體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的平均速度

圓柱體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的平均速度為0.026m/s……………….1分