Question

曉亮同學(xué)為了檢驗(yàn)?zāi)撤N材料的物理性質(zhì)，將此材料制成底面積為S₁的圓柱形浮體A．然后在水平放置的底面積為S₂的圓柱形容器中，裝一定質(zhì)量的水（如圖甲所示）．圓柱形浮體A通過(guò)細(xì)繩與滑輪組相連靜止在水中，浮體A有3/5的體積露出水面，此時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)為F，之后浮體A在測(cè)力計(jì)的拉動(dòng)下勻速浸入水中，直到剛好完全浸沒(méi)（如圖乙所示），此過(guò)程中水面上升了h．（細(xì)繩和滑輪的質(zhì)量、摩擦力均忽略不計(jì)）．
（1）此過(guò)程中浮體A所受的浮力______（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（2）分析浮體A的受力情況，判斷此過(guò)程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)如何變化，并寫出推導(dǎo)過(guò)程．
（3）請(qǐng)推導(dǎo)出浮體A剛好完全浸沒(méi)時(shí)，水在浮體A底面處產(chǎn)生壓強(qiáng)P的表達(dá)式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)公式F=ρgV_排，排開水的體積V_排變大，然后可知浮力變化情況；
（2）受到地球?qū)Ω◇wA的重力G，水對(duì)浮體A的浮力F_浮，繩對(duì)浮體A的拉力F_拉，一共三個(gè)力．
（3）根據(jù)一開始浮體A只有露出水面，然后全部下沉后水面上升h，所以推出，的浮體A可以使水面上升h的高度，然后可推出水在浮體A底面處產(chǎn)生壓強(qiáng)P的表達(dá)．
解答：解：
（1）由F=ρgV_排，可知浮體A下沉，排開水的體積V_排變大，所以浮力變大；
（2）受力情況：受到地球?qū)Ω◇wA的重力G，水對(duì)浮體A的浮力F_浮，繩對(duì)浮體A的拉力F_拉，一共三個(gè)力．
此過(guò)程中，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變大．因?yàn)闇y(cè)力計(jì)的讀數(shù)F_拉=F_浮-G，浮力F_浮變大，所以讀數(shù)F變大．
（3）浮體A全部浸入水中，排出水的體積等于浮體A的體積的，
即S₂h=S₁h_A，
則h_A=，
水在浮體A底面處產(chǎn)生壓強(qiáng)P=ρ_水gh=ρ_水g．
故答案為：（1）變大；
（2）此過(guò)程中，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變大．因?yàn)闇y(cè)力計(jì)的讀數(shù)F=繩的拉力F_拉=浮力F_浮-重力G，浮力F_浮變大，所以讀數(shù)F變大．
（3）P=ρ_水g．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算，浮力的計(jì)算等，此題中還有彈簧對(duì)物體的拉力，總之，此題比較復(fù)雜，稍有疏忽，就可能出錯(cuò)，因此是一道易錯(cuò)題．要求同學(xué)們審題時(shí)要認(rèn)真、仔細(xì)．