在测力计下挂一个200cm3的实心圆柱体,然后将它缓慢浸入盐水中,用F表示测力计的示数,用h表示圆柱体下底面浸入盐水的深度,F随h变化的情况如图,求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力
(2)盐水的密度
(3)圆柱体刚好浸没时,下表面受到的液体压强和压力(g=10N/kg)
网友回答
解:(1)由图可知,圆柱体重G=4N,
∵当圆柱体全浸入时,弹簧测力计的示数F′=1.8N,
∴圆柱体浸没时受到的浮力:
F浮=G-F′=4N-1.8N=2.2N;
(2)∵圆柱体全浸没时圆柱体受到的浮力:
F浮=ρ水gv排=ρ盐水gv,
∴盐水的密度:
ρ盐水===1.1×103kg/m3;
(3)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:
h=10cm=0.1m,
圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa.
圆柱体刚好浸没时,受到浮力、重力和拉力的作用,且F浮=2.2N,
∵因为上表面与液面相平,则对圆柱体的压力为零;
∴根据浮力产生的原因可知:下表面受到的液体压力为F向上=F浮=2.2N.
答:(1)圆柱体浸没时受到的浮力为2.2N.
(2)盐水的密度为1.1×103kg/m3.
(3)圆柱体刚好浸没时,下表面受到的液体压强和压力分别为1000Pa、2.2N.
解析分析:(1)由F-h图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水),弹簧测力计的示数为圆柱体重;当h≥10cm(圆柱体全浸入水),弹簧测力计的示数加上圆柱体受到的水的浮力等于圆柱体重;据此求出圆柱体浸没时受到的浮力.
(2)得出圆柱体浸没时受到的浮力,利用阿基米德原理求盐水的密度.
(3)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度为10cm,根据液体压强公式求此时圆柱体下表面受到的水的压强,根据浮力产生的原因求下表面受到的液体压力.
点评:本题考查知识点比较多,密度的计算、重力的计算、压强的计算、浮力的计算及其公式变形,会识图并从中得出相关信息是本题的关键,属于难题.