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

问题描述:

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______.


(1)由F=ρgV,可知浮体A下沉,排开水的体积V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,绳对浮体A的拉力F,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=F-G,浮力F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

3
5

即S2h=
3
5
S1hA
则hA=
5S2h
3S1

水在浮体A底面处产生压强P=ρgh=ρg
5S2h
3S1

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=浮力F-重力G,浮力F变大,所以读数F变大.
(3)P=ρg
5S2h
3S1