题目内容
【题目】乌鸦喝水的故事大家都熟悉.假若它碰到的是一个放在水平地面上容积为800cm3的圆柱形容器(器壁厚度不计),该容器的底面积为20cm2,里面装有400cm3的水,这只口渴的乌鸦将地上的小石块逐个投入瓶子内.当瓶内石块的总质量达到1kg时,水面刚好升到瓶口,乌鸦喝到了水.(g取10N/kg)求:
(1)瓶内石块的总体积是多少?
(2)这时水对容器底的压强是多少?
(3)瓶内石块受到的浮力共为多大?
(4)这时容器对地面的压强共增加了多少?
【答案】(1)瓶内石块的总体积是4×10﹣4m3;
(2)这时水对容器底的压强是4×103Pa;
(3)瓶内石块受到的浮力共为4N;
(4)这时容器对地面的压强共增加了5×103Pa
【解析】
试题分析:(1)容器的容积减去水的体积就是石块的体积.
(2)因为水已满,水的深度等于容器的高度,容器的高度可由容器的容积和底面积根据V=Sh求出,再根据p=ρgh求出水对容器底的压强.
(3)石块浸没在水中,V排=V石,根据F浮=ρ水gV排求出瓶内石块受到的浮力.
(4)容器对地面的压力增加值等于石块的重力,知道底面积,利用压强公式求容器对地面的压强增加值.
解:
(1)瓶子内石块总体积:
V石=V﹣V水=800cm3﹣400cm3=400cm3=4×10﹣4m3;
(2)水的深度:
h===40cm=0.4m,
水对容器底压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa;
(3)因为石块浸没水中,
所以V排=V石=4×10﹣4m3,
受到浮力:
F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;
(4)S=20cm2=20×10﹣4m2,
因为容器放在水平地面上,
所以F压=G,
对地面增加压力:
△F=G石=mg=1kg×10N/kg=10N,
增加压强:△p===5×103Pa.
答:(1)瓶内石块的总体积是4×10﹣4m3;
(2)这时水对容器底的压强是4×103Pa;
(3)瓶内石块受到的浮力共为4N;
(4)这时容器对地面的压强共增加了5×103Pa.