Question

物理興趣小組同學(xué)對(duì)物體的浮沉條件進(jìn)行研究．在一個(gè)重為4N，底面積為200cm²的圓柱形薄壁玻璃容器底部，放一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的正方體物塊，然后逐漸向容器中倒水（水始終未溢出）．通過(guò)測(cè)量容器中水的深度h，分別計(jì)算出該物塊所受到的浮力F_浮，并繪制了如圖所示的圖象．請(qǐng)解答下列問(wèn)題：
（1）分析圖象可知，水的深度由0逐漸增加到8cm前的過(guò)程中，物塊受到的浮力怎樣變化？這一過(guò)程中液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)又怎樣變化？
（2）當(dāng)容器中水深超過(guò)8cm以后，物塊處于什么狀態(tài)？為什么？
（3）將物塊取出后，若容器中水的重力為20N，此時(shí)容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)是多少？
（4）物塊的密度是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）看懂圖象中隨著水的深度的增大物體受到的浮力的變化規(guī)律，利用公式p=ρgh判斷液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)變化；
（2）物塊的高為10cm，水的深度增大到8cm后，物塊沒(méi)有全浸入，物塊受到的浮力不再發(fā)生變化，說(shuō)明物塊漂浮；
（3）先算出容器對(duì)桌面的壓力F，再用公式P=算出容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)．
（4）物體處于漂浮狀態(tài)，由圖象可得物體受到的浮力，而F_浮=G，可求物體重；再求出物體體積，利用重力公式和密度公式ρ=算出物體的密度．
解答：解：（1）由圖象可知：水的深度由0逐漸增加到8cm的過(guò)程中，物塊受到的浮力越來(lái)越大；由公式p=ρgh，隨著水的深度增大，液體對(duì)容器底的壓強(qiáng)增大；
（2）水的深度增大到8cm后，物塊受到的浮力不再發(fā)生變化，物塊沒(méi)有全浸入，所以物塊處于漂浮狀態(tài)；
（3）容器對(duì)桌面的壓力：
F=G_水+G_容器=20N+4N=24N，
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)：
P===1200Pa；
（4）由圖象可知，G=F_浮=8N，
物塊的體積：
V=10cm×10cm×10cm=1×10^-3m³，
物塊的密度：
ρ===≈0.82×10³kg/m³；
答：（1）浮力變大，壓強(qiáng)增大；
（2）漂浮狀態(tài)，從圖可知，水到8cm時(shí)浮力不再增大，此時(shí)物體并沒(méi)完全浸沒(méi)水中，有部分體積露出水面；
（3）容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)是1200Pa；
（4）物塊的密度是0.82×10³kg/m³．
點(diǎn)評(píng)：看懂圖象是學(xué)習(xí)物理的一項(xiàng)基本能力．本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式ρ=、液體壓強(qiáng)公式是p=ρgh、壓強(qiáng)定義式P=的掌握和運(yùn)用，求容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)，要先求出容器對(duì)桌面的壓力、再壓強(qiáng)．