Question

10．如图所示，将一块重为5N的物体用细线系着浸没在装有水的圆柱形容器中，容器中水面的高度由14cm上升到16cm．将物体在水中匀速缓慢提升2cm，物体仍然处于浸没状态，拉力做功0.02J（物体与水的摩擦阻力忽略不计）．g取10N/kg，求：
（1）拉力的大小；
（2）容器中水的质量．

Answer 1

分析 （1）知道拉力做的功，同时知道物体上升的距离，故据公式W=Fs可以计算出拉力的大小；
（2）通过称重法求出浮力的大小，再计算物体的体积，而后计算出该容器的体积，进而计算出水的质量．

解答 解：（1）据W=Fs可知：
F=$\frac{W}{S}$=$\frac{0.02J}{0.02m}$=1N；
（2）物体在水中受到的浮力是F_浮=G-F_拉 即F_浮=5N-1N=4N----①
由阿基米德原理可知，F_浮=ρ_液gV_排----②
可以计算出物体的V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{4N}{1000kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.0004m³
设圆柱体的底面积是S
则V_柱=V_排=S（h₂-h₁）
S=$\frac{{V}_{排}}{{h}_{2}-{h}_{1}}$=0.02m²
m_水=ρ_水V_水=ρ_水Sh₁=1000kg/m³×0.02m²×0.14m=2.8kg
故水的质量是m=2.8kg
答：（1）拉力的大小是1N；
（2）容器中水的质量为2.8kg．

点评 该题考查了功的计算、浮力的计算、密度的计算等，能熟练的利用公式分析是解决该题的关键．