曉亮同學為了檢驗某種材料的物理性質,將此材料制成底面積為S1的圓柱形浮體A.然后在水平放置的底面積為S2的圓柱形容器中,裝一定質量的水(如圖甲所示).圓柱形浮體A通過細繩與滑輪組相連靜止在水中,浮體A有3/5的體積露出水面,此時測力計讀數為F,之后浮體A在測力計的拉動下勻速浸入水中,直到剛好完全浸沒(如圖乙所示),此過程中水面上升了h.(細繩和滑輪的質量、摩擦力均忽略不計).
(1)此過程中浮體A所受的浮力______(選填“變大”、“變小”或“不變”).
(2)分析浮體A的受力情況,判斷此過程中測力計讀數如何變化,并寫出推導過程.
(3)請推導出浮體A剛好完全浸沒時,水在浮體A底面處產生壓強P的表達式______.
解:
(1)由F=ρgV排,可知浮體A下沉,排開水的體積V排變大,所以浮力變大;
(2)受力情況:受到地球對浮體A的重力G,水對浮體A的浮力F浮,繩對浮體A的拉力F拉,一共三個力.
此過程中,測力計的讀數變大.因為測力計的讀數F拉=F浮-G,浮力F浮變大,所以讀數F變大.
(3)浮體A全部浸入水中,排出水的體積等于浮體A的體積的,
即S2h=S1hA,
則hA=,
水在浮體A底面處產生壓強P=ρ水gh=ρ水g.
故答案為:(1)變大;
(2)此過程中,測力計的讀數變大.因為測力計的讀數F=繩的拉力F拉=浮力F浮-重力G,浮力F浮變大,所以讀數F變大.
(3)P=ρ水g.
(1)根據公式F=ρgV排,排開水的體積V排變大,然后可知浮力變化情況;
(2)受到地球對浮體A的重力G,水對浮體A的浮力F浮,繩對浮體A的拉力F拉,一共三個力.
(3)根據一開始浮體A只有露出水面,然后全部下沉后水面上升h,所以推出,的浮體A可以使水面上升h的高度,然后可推出水在浮體A底面處產生壓強P的表達.
點評:此題考查了學生對液體壓強的大小及其計算,浮力的計算等,此題中還有彈簧對物體的拉力,總之,此題比較復雜,稍有疏忽,就可能出錯,因此是一道易錯題.要求同學們審題時要認真、仔細.
物理解題技巧分享:歐姆定律:同一導體同狀態,電壓電阻定電流,電阻導體本屬性,材料長短粗細溫。