如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A浸没在圆筒形容器内的液体中,静止时,容器内的液面升高了7.5cm,如图乙所示,此时细绳对物体A的拉力为F2,物体A上表面到液面的距离为h1.然后,将物体A竖直向上移动h2,物体A静止时,细绳对物体A的拉力为F3.已知F1与F2之差为7.2N,F2与F3之比为5:8,h1为3cm,h2为5cm.不计绳重,g取10N/kg.则物体A的密度是______kg/m3.

问题描述:

如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A浸没在圆筒形容器内的液体中,静止时,容器内的液面升高了7.5cm,如图乙所示,此时细绳对物体A的拉力为F2,物体A上表面到液面的距离为h1.然后,将物体A竖直向上移动h2,物体A静止时,细绳对物体A的拉力为F3.已知F1与F2之差为7.2N,F2与F3之比为5:8,h1为3cm,h2为5cm.不计绳重,g取10N/kg.则物体A的密度是______kg/m3


答案解析:先根据容器的底面积和上升的高度求出物体的体积,然后根据浮力的大小(F1与F2之差)求出液体的密度;
若求物体的密度,就必须利用“F2与F3之比为5:8”,物体全部浸没时,F2为F1与F的差,而将物体提升h2后,F3为F2与此时物体所受浮力的差,那么求出提升h2后,物体A排开水的体积,即浸没在液体中部分的体积为解答此题的关键;
首先将研究对象简化,在图乙中,物体完全浸没时,以物体A的底面所在平面为参考面,在提升物体前后,此面以下的液体体积不会发生变化,所以可以先不予考虑;那么参考面以上部分,物体和水的体积总和在提升物体前后始终不变,可利用这个等量关系来列出方程求得提升物体后,物体浸没在液体中的高度,进而可求出这部分的体积大小,即:排开液体的体积,由此整个题目的未知量全部求出.
考试点:密度的计算;浮力大小的计算.


知识点:本题综合考查了密度公式的应用和浮力公式的应用,在提升物体时,水面发生的高度变化是此题的一个难点.