题目内容
底面积为2×10-2米2的薄壁圆柱形容器内装有深度为0.2米的水,放在水平地面上,现将质量为0.5千克,体积为1×10-3米3的物块轻轻放入装水的容器中(无水溢出).
(1)求物块的密度 ρ.
(2)物块在水中静止时所受到的浮力F浮.
(3)放入物块后水对容器底部的压强P.
解:(1)物块的密度 ρ物===0.5×103kg/m3;
(2)∵ρ物<ρ液,
∴物体漂浮,
∴F浮=G物=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N;
(3)根据F浮=ρgV排可得:
物体排开液体的体积V排=,
液体上升的高度△h==,
放入物块后水对容器底部的压强:
p=ρg(h+△h)=ρg(h+)
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×(0.2m+)=2205Pa.
答:(1)求物块的密度为0.5×103kg/m3;
(2)物块在水中静止时所受到的浮力4.9N;
(3)放入物块后水对容器底部的压强2205Pa.
分析:(1)已知物块的质量和体积,根据密度公式求出物块的密度;
(2)根据物体的浮沉条件可知,当物体的密度小于液体密度时,物体漂浮,根据浮沉条件和G=mg求出物块在水中静止时所受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出物体排开液体的体积,再根据体积公式求出液面上升的高度,再根据液体压强公式求出放入物块后水对容器底部的压强.
点评:本题考查压强和液体压强的计算,本题的关键是求出水升高的高度,这也是本题的难点.
(2)∵ρ物<ρ液,
∴物体漂浮,
∴F浮=G物=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N;
(3)根据F浮=ρgV排可得:
物体排开液体的体积V排=,
液体上升的高度△h==,
放入物块后水对容器底部的压强:
p=ρg(h+△h)=ρg(h+)
=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×(0.2m+)=2205Pa.
答:(1)求物块的密度为0.5×103kg/m3;
(2)物块在水中静止时所受到的浮力4.9N;
(3)放入物块后水对容器底部的压强2205Pa.
分析:(1)已知物块的质量和体积,根据密度公式求出物块的密度;
(2)根据物体的浮沉条件可知,当物体的密度小于液体密度时,物体漂浮,根据浮沉条件和G=mg求出物块在水中静止时所受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出物体排开液体的体积,再根据体积公式求出液面上升的高度,再根据液体压强公式求出放入物块后水对容器底部的压强.
点评:本题考查压强和液体压强的计算,本题的关键是求出水升高的高度,这也是本题的难点.
练习册系列答案
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重为10牛、底面积为2×10-2米2的薄壁容器放在水平地面上,内盛0.18米深的水.若在此容器内再放入一密度为0.5×103千克/米3,质量为0.5千克的塑料块,使水面上升0.02米(水未溢出).求:
(1)塑料块受到的重力;
(2)放入塑料块后静止时,水对容器底部的压强;
(3)现在小张和小李两位同学想计算塑料块静止在水面上时,容器对地面压强的增加量△p.他们的计算过程如下表所示:
计算过程 | |
小张 | 容器对地面增加的压力△F就是容器内增加的水的重力△G水,即 △F=△G水=△mg=ρ△vg=1.0×103千克/米3×2×10-2米2×0.02米×9.8牛/千克=3.92牛 则容器对地面压强的增加量△p=△F/s=△G水/s=3.92牛/2×10-2米2=1.96×102帕. |
小李 | 容器对地面增加的压力△F就是塑料块的重力G,即 △F=G塑=mg=0.5千克×9.8牛/千克=4.9牛 则容器对地面压强的增加量△p=△F/s=G塑/s=4.9牛/2×10-2米2=2.45×102帕. |
(均选填“正确”或“错误”)