题目内容
【题目】如图所示,在容器底部固定有一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体A,当容器中水的深度为20cm时,物体A有 的体积露出水面,此时弹簧刚好处于自然伸长状态,求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器内缓慢加水至物块A恰好浸没时,水未溢出,弹簧受到的拉力多大?
【答案】
(1)解:物块的A体积为V=(0.1m)3=10﹣3m3,
由题意可得,物块A排开水的体积:V排=V﹣V露=V﹣ V= V= ×10﹣3m3=6×10﹣4m3,
物体A受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N
答:物块A受到的浮力为6N
(2)解:因为弹簧刚好处于自然伸长状态,
所以此时物块漂浮,物体的重力G=F浮=6N;
物体的质量m= = =0.6kg,
物块A的密度ρ= = =0.6×103kg/m3
答:物块A的密度为0.6×103kg/m3
(3)解:物块A完全浸没时,此时物块受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=10N;
物块A刚好完全浸没水中,物块受到的浮力等于其重力与弹簧的拉力之和,
则弹簧的拉力:F拉=F浮′﹣G=10N﹣6N=4N
答:弹簧受到的拉力为4N
【解析】(1)根据物体边长和物块A体积露出水面的比例,求出排开水的体积,根据公式F浮=ρ水gV排求出浮力;(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,此时物块漂浮,物体的重力G=F浮,求出物体受到的重力,进一步求出质量,再利用ρ= 计算物块A的密度;(3)根据阿基米德原理计算物体浸没时受到的浮力,因物块A刚好完全浸没水中,此时弹簧对物块A的作用力为F=F浮﹣G,求出F.
【考点精析】解答此题的关键在于理解浮力大小的计算的相关知识,掌握浮力的公式为:F浮= G排 =ρ液gv排.