Question

7．在課外探究活動中，物理興趣小組的同學做了如下實驗（圖1），將一質(zhì)量為1.6kg、底面積為80cm²的圓筒形容器內(nèi)裝入20cm深的水，放在水平桌面上，再把一底面積為60cm²的實心圓柱體用細線栓好并懸掛在彈簧測力計下，將圓柱體從容器上方離水面某一高度處緩緩下降，然后將其逐漸浸入水中，并繪出整個過程中彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的實驗圖象（如圖2），求：
（1）物體剛好浸沒時受到的浮力；
（2）物體剛好浸沒時，容器對桌面的壓強；
（3）物體剛浸沒時，水對物體下表面的壓強？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象，可找出物體從未浸入，到完全浸沒時彈簧測力計示數(shù)的變化，可計算浮力的大��；
（2）根據(jù)圖象可得出圓柱體并未對容器底產(chǎn)生直接壓力，則可根據(jù)水的重力和物體的浮力，再加上容器的重力可知容器對水平桌面的壓力，利用公式p=$\frac{F}{S}$計算容器對水平桌面的壓強；
（3）物體剛浸沒時物體受到的浮力大小，根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因可知水對物體下表面的壓力，利用p=$\frac{F}{S}$計算下表面受到水的壓強．

解答 解：（1）讀圖象可知，物體未浸入水中時，其重力為13.6N，當達到7cm時，彈簧測力計示數(shù)保持4N不變，說明此時已完全浸沒，則所受的浮力：
F_浮=G-F_拉=13.6N-4N=9.6N，
（2）由圖象可知，物體實際浸沒深度為7cm以下時物體已經(jīng)浸沒，彈簧測力計示數(shù)為4N不變，說明物體并未對容器底產(chǎn)生直接壓力，所以，容器對水平桌面產(chǎn)生的壓力是容器、水的重力與物體對水產(chǎn)生的壓力之和，由于物體對水產(chǎn)生的壓力與浮力是一對相互作用力，則容器對水平桌面的壓力：
F_容器=G_容器+G_水+F_浮=mg+ρ_水gSh+F_浮
=1.6kg×10N/kg+1.0×10³kg/m³×10N/kg×80×10^-4m²×0.2m+9.6N=41.6N，
則容器對水平桌面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{41.6N}{80×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=5200Pa；
（3）讀圖象可知，物體高度h=7cm-3cm=4cm=0.04m，
下表面受到水的壓強：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.04m=400Pa．
答：（1）物體浸沒在水中所受的浮力為9.6N；
（2）物體剛好浸沒時，容器對桌面的壓強為5200Pa；
（3）物體剛浸沒時，水對物體下表面的壓強為400Pa．

點評 本題綜合考查了密度、壓力、浮力的公式，關(guān)鍵是能夠從圖象中準確找出有用的信息，再能熟練運用相關(guān)的計算公式，有一定的難度．