Question

在弹簧测力计下挂一圆柱体，从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底面接触为止，如图是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象．求：

（1）分析图象可知，圆柱体重力是______N．
（2）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是______N．
（3）圆柱体的密度是______kg/m³．
（4）分析图象BC段可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越______（选填“大”或“小”）．
（5）分析图象CD段可得结论______．

Answer

由题知，物体缓慢下落，整个过程中物体受力平衡，图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系：
（1）分析图象AB段，物体还没浸入水中，由二力平衡知物重；
（2）分析图象CD段，物体全部浸没水中，弹簧测力计对物体的拉等于重力减去浮力，可求出浮力；
（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，再由ρ=求出物体的密度；
（4）设想情景，分析BC段，为物体慢慢浸入液体，至到浸没的过程，弹簧测力计的读数逐渐变小，由图知浮力的变化；
（5）CD段表明物体全部浸没液体中，测力计的读数不变，说明了浮力不再变化．
【解析】
（1）由图象可知，当h=0时，弹簧测力计示数为12N，此时圆柱体还没浸在水中，根据二力平衡条件可知，G=F拉=12N．
（2）从h=7cm开始，弹簧测力计示数为4N不变，说明此时圆柱体已经完全浸没在水中，此时圆柱体所受浮力F浮=G-=12N-4N=8N．
（3）由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得
V排===8×10-4m3，
V物=V排=8×10-4m3，
物体的质量m===1.2kg，
∴ρ物===1.5×103kg/m3．
（4）分析图象BC段，物体在液体中的深度逐渐增加，测力计读数在减小，说明物体在慢慢浸入水中前，V排在逐渐增大，物体受到的浮力也在逐渐增大．
（5）分析图象CD段，深度在增加，而测力计的读数不变，说明物体全部浸没水中，V排不变，浮力不变．
故答案为：
（1）12N；
（2）8N；
（3）1.5×103；
（4）大；
（5）浸没在液体中的物体所受的浮力与其所处的深度无关．