题目内容

【题目】如图,底面积为100cm2的圆柱形容器内装有足够多的水,在水面上有一体积为4.5×104m3的冰块,冰块内含有质量为60g的物体,冰块有 的体积露出水面.(ρ=0.9×103kg/m3 g=10N/kg)求:

(1)冰块受到的浮力;
(2)物体的密度;
(3)当冰块全部熔化后,容器底部受到水的压强变化量是多少?

【答案】
(1)

解:冰块排开水的体积:

V=(1﹣ )×4.5×104m3=4.2×104m3

受到的浮力:

FVg=1×103kg/m3×4.2×104m3×10N/kg=4.2N;

答:冰块受到的浮力为4.2N


(2)

解:因为冰块漂浮,所以冰块重力G=F=4.2N,

设冰的体积为V,物体的体积为V

即:

解得:

V=4×104m3,V=5×105m3

物体的密度:

ρ= = =1.2×103kg/m3

答:物体的密度为1.2×103kg/m3


(3)

解:由于冰化成水后,质量不变,所以化成水的体积与排开水的体积相等,水面不变;水面变化是因为物体从冰中到水中引起的.

冰块漂浮时,F=G+G

假设将物体取出后投入水中,此时物体和冰块受到的浮力F′=GVg,

浮力变化量:

△F=F﹣F

=G+G﹣G﹣ρVg

=G﹣ρVg

=0.06kg×10N/kg﹣1.0×103kg/m3×5×105m3×10N/kg

=0.1N,

排开水的体积变化量:

△V= = =1×105m3

水面上升的高度△h= = =1×103m,

容器底部压强的变化量:

△p=ρρ△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×103m=10Pa.

答:当冰块全部熔化后,容器底部受到水的压强变化量是10Pa


【解析】(1)求出冰块排开水的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力;(2)因为冰块漂浮,利用漂浮条件求冰块重力,设冰的体积为V , 物体的体积为V , 根据体积关系和重力关系列方程组求出物体的体积,再利用密度公式求物体的密度;(3)由于冰化成水后,质量不变,所以化成水的体积与排开水的体积相等,水面不变;水面变化是因为物体从冰中到水中引起的.
冰块漂浮时,F=G+G;物体在水中的浮力为GVg,可求浮力变化量,利用阿基米德原理求排开水的体积变化量,利用V=Sh求水面上升的高度△h,再利用液体压强公式求容器底部压强的变化量.本题为力学综合题,考查了浮力、液体压强、密度、重力的计算,难点在第三问,求出排开水的体积变化量是关键.
【考点精析】掌握密度的计算和液体的压强的计算是解答本题的根本,需要知道密度公式:ρ = m/v;液体内部压强的公式:p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意:h 指液体的深度,即某点到液面的距离.

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(1)请你用笔画线代替导线,将图乙中的实物连接完整.
(2)在连接实验电路时,小华应将开关处于状态.闭合开关前,应将滑动变阻器滑片滑到最端(选填“左”或“右”).
(3)小华连接好电路,闭合开关后,移动滑变阻器滑片时,发现电流表指针正常偏转,电压表示数为零,则发生这种故障的原因可能是
(4)故障排除后,小华先把10Ω的电阻接入电路,移动滑变阻器滑片,使电压表示数为2V,读出电流表示数后,断开开关,她直接拆下10Ω的电阻,改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图丙所示,其示数是V,要完成这次实验,接下来她应将变阻器滑片向端(选填“左”或“右”)移动,使电压表的示数为V.
(5)当小华改用50Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,都无法使电压表示数达到实验要求的值,你认为“电压表的示数无法达到实验要求的值”的原因可能是( )
A.滑动变阻器的阻值太大
B.电压表量程选小了
C.滑动变阻器的阻值太小
D.滑动变阻器烧坏了
(6)小华解决了上述问题后,完成了实验.利用收集到的多组数据.作出了如图丁所示的电流I随电阻R变化的关系图象.分析图象得出了电流与电阻的关系是

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