Question

在物理实验操作考核中，水平桌面上放置底面积为100cm²的圆柱形容器（不计容器壁厚度），内有12cm的水（如图甲），某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中，拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，当圆柱体下表面距液面为10cm时，系圆柱体的细线恰好松开，圆柱体沉入容器底部（水未溢出）．如图内所示（g取10N/kg），求：

（1）圆柱体浸没在水中时所受到的浮力；

（2）圆柱体的体积；

（3）圆柱体沉入底部时，水对容器底部的压强。

Answer

（1）1N；（2）100cm3；（3）1.3×103Pa

【解析】（1）根据图象分析出物体的重力和完全浸没时的拉力，根据公式 求出圆柱体浸没在液体中所受的浮力；

（2）根据的变形公式可以求出V排，就是圆柱体的体积；

（3）根据的变形公式可以求出液面上升的高度，然后求出液面最后的高度，在根据就可以求出水对容器底部的压强。

【解答】【解析】
（1）由图像知，当h=0时，此时测力计的示数等于圆柱体的重力，即G=3N，

当h≥5cm时，测力计的示数不变，说明此时圆柱体完全浸没，此时测力计的示数F′=2N，

则圆柱体浸没在液体中所受的浮力：；

（2）圆柱体浸没时排开水的体积：，圆柱体完全浸没，所以圆柱体的体积是；

（3）从图乙可以看出，当h≥5cm时，测力计的示数不变，说明此时圆柱体完全浸没，液面上升的高度为，

此时液面的总深度，

则水对容器底部的压强。

答：（1）圆柱体浸没在液体中所受浮力是1N；

（2）圆柱体的体积是；

（3）圆柱体沉入底部时，水对容器底部的压强是。