如图1所示，一底面积为4×10-3m2的圆柱体静止在水平桌面上．用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，烧杯中原来水的深度为20cm．圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱

Question

如图1所示，一底面积为4×10^-3m²的圆柱体静止在水平桌面上．用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降，烧杯中原来水的深度为20cm．圆柱体浸没后继续下降，直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止，整个过程所用时间为10s．图2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变化的图象．（取g=10N/kg）求：

（1）此圆柱体的重力是多少？
（2）圆柱体未浸入水中时，烧杯底部受到水的压强是多少？
（3）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（4）圆柱体的体积是多少？
（5）圆柱体的密度是多少？
（6）圆柱体在整个运动过程中的平均速度是多少？

Answer 1

（1）由图可知，弹簧测力计示数为12N，此时圆柱体在空气中，根据二力平衡条件可知，G=F_示=12N；
（2）因圆柱体未浸入水中，因此受到的液体压强P=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa，
（3）从h=14cm开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，
则对圆柱体受力分析可知，
F_浮=G-F_示=12N-8N=4N；
（4）从h=14cm开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，此过程圆柱体下降14-6=8cm，即圆柱体高度为8cm，故圆柱体体积V=Sh=4×10^-3m²×8cm=3.2×10^-4m³，
（5）由公式G=mg可求出物体的质量：
m=(G)/(g)=(12N)/(10N/kg)=1.2kg，
ρ_物=(m)/(V物)=(1.2N)/(3.2×10−4m3)=3.75×10³kg/m³；
（6）圆柱体在整个运动过程中的平均速度v=(s)/(t)=(0.26m)/(10s)=0.026m/s．
答：（1）此圆柱体的重力是12N；
（2）圆柱体未浸入水中时，烧杯底部受到水的压强是2000Pa；
（3）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是3N；
（4）圆柱体的体积是3.2×10^-4m³；
（5）圆柱体的密度是3.75×10³kg/m³；
（6）圆柱体在整个运动过程中的平均速度是0.026m/s．