Question

3．如圖甲所示，用彈簧測力計吊著圓柱體物塊，由圖示位置緩慢下降，直到恰好浸沒在水中，拉力F與物塊排開水的體積V的關系圖象如圖乙所示，物塊受到的重力為1.2N，在水中浸沒時受到的浮力為1N，物塊的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 由題知，物體緩慢下落，整個過程中物體受力平衡，圖象反映的是圓柱體下降過程中彈簧測力計讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h的變化關系：
（1）當物體還未浸入水中時，由二力平衡知此時彈簧對圓柱體的拉力即為物重；
（2）當物體全部浸沒水中，對物體受力分析求其受到的浮力F_浮=G-F_拉；根據(jù)圖象求出浮力的大小；
（3）因為物體全部浸沒水中，V_排=V_物，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排變形可求得物塊的體積，再利用密度公式求解．

解答 解：（1）由圖象可知，排開水的體積為0時，彈簧測力計示數(shù)為1.2N，
此時圓柱體處于空氣中，根據(jù)二力平衡條件可知，G=F_拉=1.2N．
（2）恰好浸沒在水中，彈簧測力計示數(shù)為0.2N，對圓柱體受力分析可知，
F_浮=G-F_拉=1.2N-0.2N=1N．
（3）由F_浮=ρ_水gV_排可得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
因為物體全部浸沒水中，V_排=V_物=1×10^-4m³，
物體質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2N}{10N/kg}$=0.12kg，
則物塊的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.12kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：1.2；1；1.2×10³．

點評 本題用到的知識點有重力、浮力和密度的計算等知識，考查學生結合圖象對所學知識進行綜合分析的能力，有一定的難度．