Question

3．如图甲所示，用弹簧测力计吊着圆柱体物块，由图示位置缓慢下降，直到恰好浸没在水中，拉力F与物块排开水的体积V的关系图象如图乙所示，物块受到的重力为1.2N，在水中浸没时受到的浮力为1N，物块的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 由题知，物体缓慢下落，整个过程中物体受力平衡，图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系：
（1）当物体还未浸入水中时，由二力平衡知此时弹簧对圆柱体的拉力即为物重；
（2）当物体全部浸没水中，对物体受力分析求其受到的浮力F_浮=G-F_拉；根据图象求出浮力的大小；
（3）因为物体全部浸没水中，V_排=V_物，根据F_浮=ρ_水gV_排变形可求得物块的体积，再利用密度公式求解．

解答 解：（1）由图象可知，排开水的体积为0时，弹簧测力计示数为1.2N，
此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，G=F_拉=1.2N．
（2）恰好浸没在水中，弹簧测力计示数为0.2N，对圆柱体受力分析可知，
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，
因为物体全部浸没水中，V_排=V_物=1×10^-4m³，
物体质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2N}{10N/kg}$=0.12kg，
则物块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.12kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：1.2；1；1.2×10³．

点评 本题用到的知识点有重力、浮力和密度的计算等知识，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，有一定的难度．