Question

如圖甲所示，在彈簧測(cè)力計(jì)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(méi)后繼續(xù)下降，直到圓柱體底面與燒杯底部接觸為止．如圖乙所示，圓柱體下降過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖象，則圓柱體的體積是______m³；圓柱體的密度是______kg/m³．（取g=10N/kg）

Answer 1

【答案】分析：由題知，物體緩慢下落，整個(gè)過(guò)程中物體受力平衡，圖象反映的是圓柱體下降過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h的變化關(guān)系：
（1）分析圖象AB段，物體還未浸入水中，由二力平衡知此時(shí)彈簧對(duì)圓柱體的拉力等于物重；
（2）分析圖象CD段，物體全部浸沒(méi)水中，對(duì)物體受力分析（如圖所示）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(zhì)量，再由密度公式求出圓柱體的密度．
解答：解：由圖象可知，當(dāng)h=0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N，
此時(shí)圓柱體在空氣中，G=F_示=12N，
從h=7cm開(kāi)始，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，說(shuō)明此時(shí)圓柱體已經(jīng)浸沒(méi)在水中，對(duì)圓柱體受力分析可知，
F_浮=G-F_示=12N-4N=8N，
∵F_浮=ρ_水V_排g，
∴V_排===8×10^-4m³，
∵物體是全部浸沒(méi)，
∴圓柱體的體積：
V=V_排=8×10^-4m³，
∵G=mg，
∴m===1.2kg，
圓柱體的密度：
ρ===1.5×10³kg/m³．
故答案為：8×10^-4m³，1.5×10³kg/m³．
點(diǎn)評(píng)：本題用到的知識(shí)點(diǎn)有重力、質(zhì)量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等，考查學(xué)生結(jié)合圖象對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析的能力，難度較大．