题目内容

学完“浮力”知识后,小芳同学进行了相关的实践活动.(p水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)

(1)她选取一质量为750 g、体积为1250 cm3长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力.

(2)取来规格相同由合金材料制成的螺母若干,每只螺母质量为50 g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上.问:放多少只螺母时,木块刚好浸没在水中?

(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4 N,求合金材料的密度.

答案:
解析:

  答:(1)木块受到的浮力7.5 N;

  (2)放10只螺母时,木块刚好浸没在水中;

  (3)合金材料的密度5×103 kg/m3.

  分析:(1)木块漂浮,此时木块受到的浮力等于木块本身的重力,已知木块质量,利用F浮=G=mg计算;

  (2)已知水的密度和木块的体积,根据阿基米德原理F浮=G排可以计算出木块完全浸没在水中时受到的浮力,再根据平衡条件计算出需要的螺母的重力,最后计算个数;

  (3)已知螺母质量和弹簧测力计的示数,利用F浮=G-计算出浮力,再根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算出体积,最后根据ρ=计算密度.

  解答:解:(1)∵木块漂浮,由F浮=G得,

  木块受到的浮力:F浮=G木=m木g=750×10-3 kg×10 N/kg=7.5 N;

  (2)木块完全浸没.由阿基米德原理得,

  此时木块受到的浮力:=G排=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1250×10-6 m3=12.5 N,

  螺母的重力为:G螺母总=-G木=12.5 N-7.5 N=5 N,

  螺母的个数为:n===10只;

  (3)螺母完全浸没在水中,由F浮=G-得,

  螺母受到的浮力:F浮螺母=G螺母-=0.5 N-0.4 N=0.1 N,

  螺母的体积:V螺母===10-5 m3,

  由ρ=得,合金材料的密度:ρ合金===5×103 kg/m3.

  点评:本题综合考查了重力的计算、浮力的计算(阿基米德原理、漂浮条件)密度的计算,知识点多,尤其是(2)中的判断木块的平衡状态,木块是由于螺母才完全浸没在水中,但木块本身也有一定重力,此时,F浮=G木+G螺母,在计算过程中单位要统一.


提示:

探究浮力大小的实验;二力平衡条件的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算.


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