题目内容

【题目】如图所示,水平桌面上放一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知细线能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水。则:

(1)求物体A的密度;

(2)打开阀门K,使水缓慢流出,问放出质量大于多少的水时细线刚好断裂?

(3)细线断裂后立即关闭阀门K,关闭阀门K时水流损失不计,物体A下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强。

【答案】(1);(2)打开阀门K,使水缓慢流出,应放出大于0.3kg水时细线断裂;(3)。

【解析】

(1)物体A的体积:

,

由于用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则

对物体受力分析得,物体A的重力:

,

物体A的质量:

物体A的密度:

;

(2)物体原来浸入水中的深度

,

细线刚好断裂时,根据物体受力分析得:

,

根据,可得:

,

则物体现在浸入水中的深度

水下降的深度:

,

放出水的质量:

,

所以应放出大于0.3kg水时细线断裂;

(3)由于细线刚好断裂时,露出水的体积为:

则细线断裂后,物体A下落到容器底部稳定后,液面上升的高度:

;

物体A下落到容器底部稳定后水深:

,

水对容器底部压强:

。

答:(1) 物体A的密度;

(2) 打开阀门K,使水缓慢流出,应放出大于0.3kg水时细线断裂;

(3) 水对容器底部的压强为。

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