题目内容
如图甲所示,水平旋转的平底柱形容器A的底面积为200 cm2,不吸水的正方体木块B重
为5 N,边长为10 cm,静止在容器底部,质量体积忽略的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木块底面中央,且细线的长度为L=5
cm,已知水的密度为1.0×103 kg/m3.求:
(1)甲图中,木块对容器底部的压强多大?
(2)问容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1 N时,停止加水,如图乙所示,此时木块B受到的浮力是多大?
(3)将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,容器底部受到水的压强是多大?
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(1)F=G=5 N,
S=0.1 m×0.1 m=0.01 m2
=
=500 Pa;
(2)木块B现在在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力,在这三个力的作用下处于静止状态,故F浮=G+F拉=5 N+1 N=6 N;
(3)据(2)可知F浮=6 N;故此时木块浸入水中的体积是:
F浮=ρgV排,V排=F浮/(ρg) =6 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 6 m3;
故此时木块浸入水中的深度是:
h=V/S=0.000 6 m3/0.01 m2 =0.06 m=6 cm;
故此时液面的总高度是:h=6 cm+5 cm=11 cm;
故此时杯中水的体积是:
V=0.02 m2×0.11 m-0.000 6 m3=0.001 6 m3
将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F浮=G物=5 N;
V排=F浮/(ρg) =5 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 5 m3;
故此时水和木块浸入水中的总体积是:
V=0.001 6 m3+0.000 5 m3=0.002 1 m3;
所以此时的液体的深度是:
h=0.002 1 m3/0.02 m2 =0.105 m;
故此时容器底部所受的压强是:
p=ρgh=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa.
(2013·庆阳)电动自行车是备受人们青睐的一种交通工具.电动骑行时,蓄电池对车上电动机供电,电动机为车提供动力.下表是某型号电动自行车主要技术参数:
整车 | 整车质量 | 40 kg |
最高车速 | ≤30 km/h | |
最大噪声 | ≤62 dB | |
蓄电池 | 蓄电容量 | 0.576 kW·h |
电动机 | 额定电压 | 48 V |
额定功率 | 240 W |
(1)行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50 cm2,当一个质量为50 kg的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时,地面受到的压强是多大?(g取10 N/kg)
(2)若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功,电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40 N,蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远?
(3)从环保的角度,与摩托车相比,电动自行车有什么优缺点?(各举一条)
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