题目内容

1. 如图甲所示,桌面上一个质量为2kg的薄壁圆柱形容器中注入10kg的水,一边长为10cm的正方体物块被缓缓吊入水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离为h,随着h的增大,细绳拉力F、物体所受浮力F浮的变化如图乙所示.(物块未接触容器底部,水未溢出,g取10N/kg)
(1)图中反映细绳拉力F随h变化的图线是①(填序号);
(2)根据图中信息,可计算出该物块的密度为3×103kg/m3;
(3)若物块浸没时,容器中液面比原来上升了5cm,则容器的底面积是200cm2,此时容器对桌面的压强为6.5×103Pa.

分析 (1)根据力的平衡可知G=F浮+F,根据F浮=ρ水gV排,分析在沉入过程中,随着h的增大,浮力和拉力的变化,然后确定反映细绳拉力F随h变化的图线;
(2)由图得出当细绳拉力F=15N时,物块浸没,求出物块受到的浮力,根据G=F浮+F求出重力,利用G=mg求出质量,再求出体积,利用ρ=$\frac{m}{V}$计算密度;
(3)根据液面上升的高度和木块的体积求出木块的表面积,即受力面积,然后求出容器、水的重力,此时容器对桌面的压力等于容器、水的重力与浮力之和,利用p=$\frac{F}{S}$计算压强.

解答 解:(1)正方体物块被缓缓吊入水中.在沉入过程中,随着h的增大,排开水的体积不断增大,浮力逐渐增大,拉力逐渐减小,当正方体完全浸入水中后,排开水的体积不再变化,所受浮力不再变化,拉力也不再变化,所以,图中反映细绳拉力F随h变化的图线是①;
(2)由图知,当细绳拉力F=20N时,物块浸没,此时物块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N,
物块的重力G=F+F浮=20N+10N=30N,
物块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{30N}{10N/kg×(0.1m)^{3}}$=3×103kg/m3;
(3)设容器的底面积为S,则
S=$\frac{V}{△h}$=$\frac{(0.1m)^{3}}{0.05m}$=0.02m2=200cm2,
容器的重力为G容=m容g=2kg×10N/kg=20N,
容器内水的重力G水=m水g=10kg×10N/kg=100N,
把物块、水、容器看作一个整体,物块受到的拉力F拉=G物-F浮,
物块受到的浮力F浮=G物-F拉,
容器对桌面的压力:
F总=G总=G容+G水+G物-F拉=G容+G水+F浮=20N+100N+10N=130N,
容器对桌面的压强:
p=$\frac{{F}_{总}}{S}$=$\frac{130N}{0.02{m}^{2}}$=6.5×103Pa.
故答案为:(1)①;(2)3×103;(3)6.5×103.

点评 此题考查阿基米德原理、密度的计算、液体压强的计算,涉及到力的平衡、重力公式的应用,是一道综合性很强的题目,关键是读懂图象,并能从图象中获取相关信息,同时还要知道容器对桌面的压力等于容器、水的重力与浮力之和.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网