题目内容

【题目】在水平台面上放置一个底面积为100cm2的圆筒形容器,容器内水深20cm,将一个长方体用细线拴好悬挂在弹簧测力计下,从水面开始逐渐浸入直至浸没到水面下某处停止.此过程中,弹簧测力计的示数F与长方体下表面到水面的距离h的关系图象如图所示.(g=10N/kg,容器厚度、细线重均不计,容器内的水未溢出).
求:
(1)长方体浸没在水中受到的浮力;
(2)长方体浸没时,水对容器底的压强.

【答案】
(1)

解:由图象知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G=9N;

当h≥10cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F=5N;

所以长方体浸没在水中受到的浮力:

F=G﹣F=9N﹣5N=4N

答:长方体浸没在水中受到的浮力为4N


(2)

解:由FgV得排开水的体积:

V= = =4×104m3

容器内水的体积:

V=100cm2×20cm=2000cm3=2×103m3

长方体浸没时,水和物体的总体积:

V=V+V=2×103m3+4×104m3=2.4×103m3

容器内水的深度:

h= = =0.24m,

水对容器底的压强:

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2400Pa.

答:长方体浸没时,水对容器底的压强为2400Pa


【解析】(1)由图象知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力;当h≥10cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,知道弹簧测力计的示数,利用F=G﹣F求长方体浸没在水中受到的浮力;(2)求出了长方体浸没在水中受到的浮力,利用FgV得排开水的体积;利用V=Sh求容器内水的体积,可得长方体浸没时,水和物体的总体积,进而求出容器内水的深度,再利用液体压强公式求水对容器底的压强.本题考查了浮力和液体压强的计算,能从图象得出相关信息是关键,难点在于求出物体浸没水中后水的深度..

练习册系列答案
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【题目】小红多次乘车了解到夜间开汽车,若车内亮灯,车内物体会在前面的挡风玻璃上形成清晰的像,干扰司机的视线,影响行车安全.为今后安全行车,小红根据生活中透明平板玻璃所成像“明”、“暗”不同的多种情况做以下探究:
【提出问题】物体在透明平板玻璃中成像的“明”、“暗”程度与哪些因素有关?
【进行猜想】
猜想1:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能与物体离光源的距离有关;
猜想2:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能与与光源的强度有关;
猜想3:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能与物体的颜色有关.
【进行实验,收集数据】
实验一:如图所示,在水平桌面上竖直固定一块透明平板玻璃,同一物体固定在离透明平板玻璃0.5m的A点,在桌面的C点先后用不同功率的灯照亮A点处的物体,观察同一物体不同光照下在透明平板玻璃中所成像的“明”“暗”程度.各次实验人的眼睛都在同一位置从右向左观察物体在透明玻璃板中的像,结果记入下表.

灯的功率/W

物体和灯的距离/m

像的明暗程度

5

1

25

1

较暗

40

1


实验二:同一物体位置固定在A点不动,用同一盏5W的灯先后在桌面B、C、D三点照亮A处的同一物体,同一位置观察同一物体在透明平板玻璃(仍固定不变)中成像的“明”“暗”程度.结果记入下表.

灯的功率/W

物体和灯的距离/m

像的明暗程度

5

0.5

5

1.0

较亮

5

1.5


(1)小燕是用实验一来探究猜想(选填“1”、“2”或“3”);
(2)分析实验二的实验数据及结果可得结论:物体与灯的越小,物体所成的像越亮;
(3)小红的猜想1和猜想2还可归纳为物体成像的“明”、“暗”程度与物体的有关;请你就上述实验的结果对司机提出一条有利于安全行驶的建议.
(4)细心的小红还发现小轿车的挡风玻璃是倾斜的,这样设计的目的是夜间开车时使车内物体通过挡风玻璃所成的像在车窗的(选填“上方”或“下方”),不致影响司机观察路况;而大型货车的挡风玻璃不太倾斜,这时车内物体所成的像尽管在司机的正前方,但由于司机的座椅位置较(选填“高”或“低”),人观察路面是俯视的,并不影响司机观察路况.

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