晓亮同学为了检验某种材料的物理性质,将此材料制成底面积为S1的圆柱形浮体A.然后在水平放置的底面积为S2的圆柱形容器中,装一定质量的水(如图甲所示).圆柱形浮体A通过细绳与滑轮组相连静止在水中,浮体A有3/5的体积露出水面,此时测力计读数为F,之后浮体A在测力计的拉动下匀速浸入水中,直到刚好完全浸没(如图乙所示),此过程中水面上升了h.(细绳和滑轮的质量、摩擦力均忽略不计).
(1)此过程中浮体A所受的浮力______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(2)分析浮体A的受力情况,判断此过程中测力计读数如何变化,并写出推导过程.
(3)请推导出浮体A刚好完全浸没时,水在浮体A底面处产生压强P的表达式______.
解:
(1)由F=ρgV排,可知浮体A下沉,排开水的体积V排变大,所以浮力变大;
(2)受力情况:受到地球对浮体A的重力G,水对浮体A的浮力F浮,绳对浮体A的拉力F拉,一共三个力.
此过程中,测力计的读数变大.因为测力计的读数F拉=F浮-G,浮力F浮变大,所以读数F变大.
(3)浮体A全部浸入水中,排出水的体积等于浮体A的体积的,
即S2h=S1hA,
则hA=,
水在浮体A底面处产生压强P=ρ水gh=ρ水g.
故答案为:(1)变大;
(2)此过程中,测力计的读数变大.因为测力计的读数F=绳的拉力F拉=浮力F浮-重力G,浮力F浮变大,所以读数F变大.
(3)P=ρ水g.
(1)根据公式F=ρgV排,排开水的体积V排变大,然后可知浮力变化情况;
(2)受到地球对浮体A的重力G,水对浮体A的浮力F浮,绳对浮体A的拉力F拉,一共三个力.
(3)根据一开始浮体A只有露出水面,然后全部下沉后水面上升h,所以推出,的浮体A可以使水面上升h的高度,然后可推出水在浮体A底面处产生压强P的表达.
点评:此题考查了学生对液体压强的大小及其计算,浮力的计算等,此题中还有弹簧对物体的拉力,总之,此题比较复杂,稍有疏忽,就可能出错,因此是一道易错题.要求同学们审题时要认真、仔细.
物理解题技巧分享:欧姆定律:同一导体同状态,电压电阻定电流,电阻导体本属性,材料长短粗细温。