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水=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浮=GB+F拉=5N+1N=6N;
(2)解:由F浮=ρgV排可得,排开水的体积:
V排= = =6×10﹣4m3,
木块的底面积S木=0.1m×0.1m=1×10﹣2m2.
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=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa;
(3)解:容器内水的体积:
V水=S容h﹣V排=200×10﹣4m2×0.11m﹣6×10﹣4m3=1.6×10﹣3m3,
由ρ= 可得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.6×10﹣3m3=1.6kg,
水的重力:G水=m水g=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水=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浮=G+F拉;(2)根据求得的木块B受到的浮力,利用F浮=ρgV排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.