Question

水平桌面上放置底面積為80cm²，質(zhì)量為400g圓筒，筒內(nèi)裝有16cm深的某液體，彈簧測力計(jì)懸掛底面積為40cm²、高為8cm的圓柱體，從液面逐漸浸入直到浸沒，彈簧測力計(jì)示數(shù)F與圓柱體浸入液體深度h的關(guān)系如圖所示．（圓筒的厚度忽略不計(jì)，筒內(nèi)液體沒有溢出）求：
（1）圓柱體浸沒在液體中所受浮力是多少？
（2）筒內(nèi)液體的密度是多少？
（3）圓柱體浸沒時(shí)，圓筒對桌面的壓強(qiáng)是多少？

Answer 1

解：（1）由圖象知，當(dāng)h=0時(shí)，此時(shí)測力計(jì)的示數(shù)等于圓柱體的重力，所以G=10N；
當(dāng)h≥8cm時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)不變，說明此時(shí)浮力不變，圓柱體完全浸沒，此時(shí)F=2N；
所以F_浮=G-F=10N-2N=8N；
（2）物體排開液體的體積V_排=V_物=40×8×10^-6m³=3.2×10^-4m³
由F_浮=ρ_液gV_排得，
ρ_液===2.5×10³kg/m³
（3）液體的質(zhì)量m_液=ρ_液V_液=2.5×10³kg/m³×80×16×10^-6m³=3.2kg
將圓柱體、圓筒、水看做一個(gè)整體，則其對地面的壓力F′=（m_液+m_筒+m_物）g-F=（3.2kg+400×10^-3kg）×10N/kg+10N-2N=44N
p===5.5×10³Pa
答：（1）圓柱體浸沒在液體中所受浮力是8N；（2）筒內(nèi)液體的密度是2.5×10³kg/m³；（3）圓柱體浸沒時(shí)，圓筒對桌面的壓強(qiáng)是5.5×10³Pa．
分析：（1）根據(jù)圖象分析出物體的重力和完全浸沒時(shí)的拉力，根據(jù)公式F_浮=G-F計(jì)算出浮力的大��；
（2）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排的變形公式ρ_液=計(jì)算出液體的密度；
（3）判斷出此時(shí)圓筒對桌面的壓力，等于圓筒和水的總重加浮力，根據(jù)公式p=計(jì)算出壓強(qiáng)；
也可將圓柱體、圓筒、水看做一個(gè)整體進(jìn)行受力分析．
點(diǎn)評：此題是一道有關(guān)浮力知識(shí)的計(jì)算題，同時(shí)涉及到了有關(guān)固體壓強(qiáng)和密度的計(jì)算，能夠通過圖象確定物體的重力和浸沒時(shí)的浮力是解決此題的關(guān)鍵，（3）問中關(guān)鍵能分析出壓力大小，這是此題的難點(diǎn)．