题目内容

【题目】郑小楚同学将一个圆柱形容器放在水平桌面上(如图甲所示),此时容器中竖立放着一个均匀实心圆柱体M。随后郑小楚慢慢向容器中加水,在加水的过程中,物体M对容器底的压强p与所加水的质量m的关系如图乙所示,在整个过程中没有水溢出,且物体M的底面始终与容器中的水面平行,当物体M刚好漂浮在水面上时,露出水面的高度为10cm。(已知ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:

(1)物体M漂浮时,所加水的体积;

(2)圆柱体M的高度。

【答案】(1)2000cm3。 (2)20cm。

【解析】(1)由图可知当加入水的质量为2kg时,物体M恰好漂浮,且物体M的底面始终与容器中的水面平行,根据可得水的体积:
(2)由图可知,当加入水0kg时,物体M对容器底部的压强p0=1×103Pa,
设圆柱体M 的底面积为S,浸入水中的深度为h1
根据公式得:GM=FM=p0S
当加入水的质量为2kg时,物体M对容器底部的压强为0Pa,此时物体M恰好漂浮,
所以F=GM
根据F=ρgVV=Sh可得:ρgh1S=p0S
即:1×103kg/m3×10N/kg×0.1m×S=1×103Pa×S,
解得,h1=0.1m=10cm,
则物体M的高度h=h1+h=10cm+10cm=20cm.
答:(1)物体M漂浮时,所加水的体积为2000cm3
(2)圆柱体M的高度为20cm.

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