在弹簧秤下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,直到圆柱体底面与烧杯的底部接触为止,(设烧杯的底面积为1dm2).如图所示,是下降全过程中弹簧秤读数F随圆柱体下降高度h变化的图线,求
(1)圆柱体下降的全过程中重力做的功.
(2)圆柱体全部浸没在水中时受到的浮力.
(3)圆柱体的密度.
网友回答
解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数等于物体的重力,即G=12N;
由图可知圆柱体下降的全过程下降的高度h=9cm=0.09m,
所以重力做的功W=Gh=12N×0.09m=1.08J;
(2)当h=7cm时,弹簧测力计示数不变,说明此时物体已经浸没在水中,受力分析可知,圆柱体受的最大浮力:F浮=G-F示=12N-4N=8N;
(3)由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:V排===8×10-4m3,
因为物体是全部浸没,所以V物=V排=8×10-4m3,
由公式G=mg可求出物体的质量:
m===1.2kg,
ρ物===1.5×103kg/m3.
答:(1)圆柱体下降的全过程中重力做的功为1.08J;
(2)圆柱体全部浸没在水中时受到的浮力8N;
(3)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3.
解析分析:(1)当物体没有浸入水中时,物测力计的示数等于物体的重力,由图可知圆柱体下降的高度,根据W=Gh求重力做的功;
(2)当物体全部浸没水中,排开液体的体积最大,因此物体受到的浮力最大;
(3)由阿基米德原理求出V排(V物=V排),由公式G=mg求出质量,再根据密度公式即可求出物体的密度.
点评:本题用到的知识点有重力、质量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大.