Question

【題目】邊長為10cm的立方體物塊（ρ物<ρ水）放入圓柱形容器底部，如圖1所示．逐漸向容器內倒入水（水未溢出），測量容器內水的深度h，分別計算出該物塊對應受到的浮力F浮，并繪制了如圖2（實線）所示的圖像．（g取10N/kg）

（1）在水中，h=12cm時，物塊處于 狀態（選填“漂浮”、“懸浮”、“沉底”），物塊重為 N．

（2）未倒水前物塊對容器底部的壓強為 Pa，物體的密度為 kg/m3．

（3）更換一種液體重復上述實驗，繪制了如圖2（虛線）所示的圖像．h=12cm時，物塊處于 狀態（選填“漂浮”、“懸浮”、“沉底”），液體的密度為 kg/m3．當h=12cm時，水中物塊的重力勢能 液體中物塊的重力勢能．（選填“>”、“<”或“=”）

Answer 1

【答案】(1) 漂浮 8 (2)800 800 (3) 沉底 700 >

【解析】

試題分析：由圖像可知，當容器中水的深度為8cm時，此時物塊受到的浮力是8N，之后隨著水的深度的增加浮力不在發生變化，故在水中，h=12cm時，物塊處于漂浮狀態，浮力與物塊的重力相等，及物重是8N；（2）未倒水前物塊對容器底部的壓強為P=G/S=8N/0.1m2=800pa，物體的密度是ρ=m/V=0.8kg/0.1m3=800 kg/m3；（3）由圖像可知，當容器中液體的深度大于10cm時，物體受到浮力保持不變為7N，故當h=12cm時，由F浮= ρgV排知道ρ=F浮/gV排=7N/10N/kg×.01m3=700 kg/m3，當h=12cm時，水中物塊的重力勢能大于液體中物體的重力勢能。