题目内容

【题目】将一底面积为S的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示:

(1)请你根据题目中给出的条件,推导出:

图像中C点对应的绳上拉力的表达式;

木块密度的表达式;(水的密度用ρ表示)

(2)想象题目中注水的整个过程,结合图像上给出的数据信息,利用另外一种方法求出该木块的密度值;

(3)容器底最后所受的水的压强是多少?(g10N/kg

【答案】(1) ①(2)(3)

【解析】

(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1 = 9cm,由于从9cm16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变,当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零,直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm,所以木块的高度

则木块的体积

木块全部淹没时受到的浮力最大为

由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为p1,则木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,所以,木块重力

直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为

如果继续加水,物体受力情况也不再变化,所以在C点受到的绳子拉力为

木块密度为

(2)当物块处于AB状态是,只受重力和浮力作用,所以

代入数据解得

(3) 容器底最后所受的水的压强是

答:(1) 图像中C点对应的绳上拉力的表达式为

木块密度的表达式

(2)另外一种方法求出该木块的密度值

(3)容器底最后所受的水的压强是

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