题目内容

【题目】水平放置的平底柱形容器A重5N,底面积是200cm2 , 内装有一些水,不吸水的正方体木块B重6N,边长为10cm,被一体积可疑忽略的细线拉住固定在容器底部,如图所示,拉至的细线长为L=5cm.受到拉力为1N,(g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3),求:
(1)木块B受到的浮力是多大?
(2)容器底部受到水的压强是多大?
(3)容器对桌面的压强是多大?

【答案】
(1)解:木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,

根据力的平衡条件可得,木块B受到的浮力:F=GB+F=6N+1N=7N;

答:木块B受到的浮力是7N;


(2)解:由F=ρgV可得,木块排开水的体积:

V= = =7×10﹣4m3

木块的底面积:S=0.1m×0.1m=1×10﹣2m2

木块浸入水中的深度:h′= = =0.07m=7cm,

则水的深度:h=h′+L=7cm+5cm=12cm=0.12m,

容器底部受到水的压强:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa;

答:容器底部受到水的压强是1.2×103Pa;


(3)解:容器内水的体积:

V=Sh﹣V=200×10﹣4m2×0.12m﹣7×10﹣4m3=1.7×10﹣3m3

由ρ= 可得,水的质量:

mV=1.0×103kg/m3×1.7×10﹣3m3=1.7kg,

水的重力:G=mg=1.7kg×10N/kg=17N,

容器对桌面的压力等于容器、木块和水受到的总重力,

即容器对桌面的压力:F=GA+GB+G=5N+6N+17N=28N,

容器对桌面的压强:p′= = =1400Pa.

答:容器对桌面的压强是1400Pa.


【解析】(1)对木块做受力分析,木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,即F=G+F;(2)根据求得的木块B受到的浮力,利用F=ρgV变形可求得排开水的体积,然后可知木块浸入水的深度,再加上拉直的细线长,即为水的深度,利用p=ρgh可求得容器底部受到水的压强;(3)容器对桌面的压力等于容器、木块和水受到的总重力,再利用p= 可求得容器对桌面的压强.

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