Question

一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中．如图13所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象．（g取10N/kg）求：

（1）圆柱体的质量；

（2）当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强；

（3）圆柱体受到的最大浮力．

Answer

（1）圆柱体的质量为1.2kg；

（2）当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为400Pa；

（3）圆柱体受到的最大浮力为8N

【解析】

试题分析：

（1）由公式G=mg可求出物体的质量：

m===1.2kg；

（2）下表面受到水的压强：

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa；

（3）由图象可知，当h=0时，弹簧测力计示数为12N，此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，G=F拉=12N，

图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况，排开水的体积不再改变，受到的浮力不再改变，此时圆柱体受到的拉力F=4N，则圆柱体受到的浮力最大，F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N．

答：（1）圆柱体的质量为1.2kg；

（2）当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为400Pa；

（3）圆柱体受到的最大浮力为8N．