Question

初中物理浮力

小聪学习了浮力的有关知识后，想探究浮力的大小是否与物体浸没在液体中的深度有关．于是他去物理实验室找来一弹簧测力计和一个实心圆柱体，他用弹簧测力计挂着实心圆柱体，圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲，然后将其逐渐浸入水中，弹簧测力计示数随圆柱体下表面逐渐浸入水中深度的变化情况如图乙。请你帮助他解决下面的问题(g取10N／kg)：(3)圆柱体的密度是 kg/m3
求尽可能详细讲解！

Answer 1

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Answer 2

弹簧测力计的示数为圆柱体重
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≥12cm（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；据此求出圆柱体受的浮力（最大浮力）．
（3）上面求出了圆柱体重，利用重力公式求出圆柱体的质量；求出了球全浸入时受到的浮力，利用阿基米德原理求圆柱体的体积（排开水的体积），再利用密度公式求圆柱体的密度．
（4）由图知，圆柱体刚浸没时下表面所处的深度为12cm，再加上上表面距离水面8cm，然后根据液体压强公式求此时圆柱体下表面受到的水的压强．
解：（1）由图可知，圆柱体重G=2N，
（2）∵当圆柱体全浸入时，弹簧测力计的示数F′=1.4N，
∴圆柱体受到的最大浮力（全浸入时）：
F浮=G-F′=2N-1.4N=0.6N；
（3）圆柱体的质量：
m=
G
g
=
2N
10N/kg
=0.2kg
∵圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力：
F浮=ρ水gv排=ρ水gV，
∴圆柱体的体积：
V=
F浮
ρ水g
=
0.6N
1.0×103kg/m3×10N/kg
=6×10-5m3，
∴ρ物=
m
V
=
0.2kg
6×10−5m3
=3.3×103kg/m3．
（4）由图知，圆柱体刚浸没时下表面所处的深度：
h1=12cm=0.12m，h2=8cm=0.08m，h=h1+h2=0.12m+0.08m=0.2m
圆柱体浸没且上表面距离水面8cm时下表面受到的液体压强：
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa；
答：（1）圆柱体的重力为2N；
（2）圆柱体受的最大浮力为0.6N；
（3）圆柱体的密度为3.3×103kg/m3．
（4）圆柱体浸没且上表面距离水面8cm时下表面受到的液体压强为2000Pa．