解题思路:(1)根据p=ρgh即可求出下表面受到水的压强.(2)当圆柱体完全浸没水,圆柱体受到的浮力最大,根据图象求出浮力的最大值.由图可知AB段圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力,所以从图中可读出圆柱体的重力大小.(3)由图可知圆柱体完全浸入水后测力计对圆柱体的拉力为4N,再利用力的平衡条件求出圆柱体受到的浮力,利用阿基米德原理求得圆柱体的体积,利用密度公式求得圆柱体的密度.(4)根据W=Fs即可求出做的功.
(1)根据图象可知,圆柱体的高度为11cm-3cm=7cm,则圆柱体下表面受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.07m=800Pa;
(2)根据图示可知,圆柱体的重力为12N,完全浸没时的拉力为4N;
当圆柱体完全浸没水,圆柱体受到的浮力最大,即F浮=G-F拉=12N-4N=8N;
(3)由F浮=ρ水gV排可得,V物=V排=
F浮
ρ水g=[8N
1×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3,
由G=mg可得,物体的质量m=
G/g]=[12N/10N/kg]=1.2kg,
则圆柱体密度ρ物=
m
V物=
1.2kg
8×10−4m3=1.5×103kg/m3;
(4)W=F拉s=(12N-8N)×(0.16m-0.11m)=0.2J.
答:(1)当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa;
(2)下降过程中圆柱体受到的最大浮力为8N;
(3)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3;
(4)把圆柱体从下降的最低点拉至上表面刚好与水面齐平时,至少要做0.2J的功.
点评:
本题考点: 液体的压强的计算;密度的计算;浮力大小的计算;功的计算.
考点点评: 本题用到的知识点有重力、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理、压强的计算以及功的计算等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大.