题目内容

【题目】水平放置的平底柱形容器A重3N,底面积是200cm2 , 内装有一些水,不吸水的正方体木块B重5N,边长为10cm,被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部,如图所示,拉直的细线长为L=5cm,受到拉力为1N.(g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块B受到的浮力是多大?
(2)容器底部受到水的压强是多大?
(3)容器对桌面的压强是多大?

【答案】
(1)解:木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,

根据力的平衡条件可得,木块B受到的浮力:F=GB+F=5N+1N=6N;


(2)解:由F=ρgV可得,排开水的体积:

V= = =6×104m3

木块的底面积S=0.1m×0.1m=1×102m2

木块浸入水中的深度:h′= = =0.06m=6cm,

则水的深度h=h′+L=6cm+5cm=11cm=0.11m,

容器底部受到水的压强:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa;


(3)解:容器内水的体积:

V=Sh﹣V=200×104m2×0.11m﹣6×104m3=1.6×103m3

由ρ= 可得,水的质量:

mV=1.0×103kg/m3×1.6×103m3=1.6kg,

水的重力:G=mg=1.6kg×10N/kg=16N,

容器对桌面的压力等于容器、木块和水受到的总重力,

即容器对桌面的压力:F=GA+GB+G=3N+5N+16N=24N,

容器对桌面的压强:p′= = =1200Pa.


【解析】(1)对木块做受力分析,向上的是浮力,向下受到了自身的重力和细线的拉力,即F=G+F;(2)根据求得的木块B受到的浮力,利用F=ρgV变形可求得排开水的体积,然后可知木块浸入水的深度,再加上拉直的细线长,即为水的深度,利用p=ρgh可求得容器底部受到水的压强;(3)容器对桌面的压力等于容器、木块和水受到的总重力,再利用p= 可求得容器对桌面的压强.

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