Question

11．物理興趣小組同學(xué)對物體的浮沉條件進行研究．在一個圓柱形玻璃容器底部，放一個邊長為10cm的正方體物塊，然后逐漸向容器中倒水（水始終未溢出），通過測量容器中水的深度h，分別計算出該物塊所受到的浮力F_浮，并繪制了如圖所示的圖象．請解答下列問題．
（1）分析圖象可知，水的深度由0逐漸增加到8cm前的過程中，物塊受到的浮力變大．（選填“變小”、“不變”或“變大”）
（2）水深10cm時水對容器底的壓強是1000Pa．（g取10N/kg）
（3）當(dāng)容器中水深超過8cm以后，物塊處于漂浮狀態(tài)．
（4）物塊的密度為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象確定水的深度由0逐漸增加到8cm前的過程中，物塊受到的浮力的變化；
（2）根據(jù)p=ρgh計算水對容器底的壓強；
（3）根據(jù)漂浮時浮力與重力相等的特點進行分析；
（4）根據(jù)阿基米德原理計算出浮力，物塊漂浮，物塊的重力等于浮力，根據(jù)m=$\frac{G}{g}$計算出物體的質(zhì)量，由密度公式ρ=$\frac{m}{V}$計算物塊密度的大小．

解答 解：（1）由圖象知，水的深度由0逐漸增加到8cm前的過程中，物塊受到的浮力變大；
（2）水深10cm時水對容器底的壓強是：p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10×10^-2m=1000Pa；
（3）由圖象知，從h=8cm開始，隨著水的深度增加，水對容器底的壓強不再發(fā)生變化，8cm＜10cm，物體沒浸沒，說明物塊處于漂浮狀態(tài)；
（4）由題意知，物塊漂浮時，V_排=10×10×8×10^-6m³=8×10^-4m³；
物體漂浮時所受的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×8×10^-4m³=8N
因為漂浮，所以G=F_浮=8N；
由G=mg得，物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg；
所以物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{10×10×10×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
故答案為：（1）變大；（2）1000；（3）漂浮；（4）0.8×10³kg/m³．

點評 本題考查了壓強公式、物體浮沉條件和密度公式的應(yīng)用，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．