题目内容

【题目】如图,薄壁容器的底面积为2×10-2m2,物体A的体积为3.6×10-3m3,轻质弹簧的一端固定在容器底部,另一端与A连接。当容器中的水深为30cm时,弹簧的长度恰好等于原长,物体A有一半的体积浸在水中。求:

(1)水对容器底的压力;

(2)物体A的密度;

(3)若在A上加放重为40N的物体BA恰好浸没。弹簧对A的支持力是多少N

【答案】(1) 60N(2) 0.5×103kg/m3(3) 22

【解析】

(1)水对容器底部的压强

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa

根据p=可得,水对容器底的压力

F=pS=3000Pa×2×10-2m2=60N

水对容器底的压力为60N

(2)根据题意可得,物体A排开水的体积

V=V=×3.6×10-3m3=1.8×10-3m3

物体A受到的浮力

F=ρg V=1×103kg/m3×10N/kg×1.8×10-3m3=18N

当容器中的水深为30cm时,弹簧的长度恰好等于原长,此时物体A处于漂浮状态,则物体A的重力

GA=F=18N

物体A的质量

m===1.8kg

物体A的密度

ρA===0.5×103kg/m3

物体A的密度为0.5×103kg/m3

(3)A恰好浸没受到的浮力

F′=ρg V=1×103kg/m3×10N/kg×3.6×10-3m3=36N

AB看做一个整体,则整体受到向上的支持力、向上的浮力和向下的总重力,则有

F+F′=GA+GB

弹簧对A的支持力

F=GA+GB-F′=18N+40N-36N=22N

弹簧对A的支持力为22N

答:(1)水对容器底的压力为60N

(2)物体A的密度为0.5×103kg/m3

(3)弹簧对A的支持力是22N

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