Question

如图所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重6N，底面积100cm²，弹簧测力计的挂钩上挂着重为27N的金属块，现将金属块浸没水中，容器内水面由20cm 上升到30cm（g=10N/kg）．求：

（1）金属块未放入水中时（如图所示），容器底部受到的水的压强：

（2）金属块的密度；

（3）金属块浸没水中静止后弹簧测力计的示数；

（4）金属块浸没水中后（未于底部接触），容器对桌面的压强．

Answer 1

           已知：h₁=20cm=0.2m  ρ_水=1.0×10³kg/m³  g=10N/kg  h₂=30cm=0.3m  S=100cm²=0.01m²  G_金=27N  G₀=6N

求：（1）p₁=？（2）ρ_金=？（3）p₂=？

解：

（1）金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强p₁=ρ_水gh₁=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2×10³Pa；

（2）金属块的体积为V_金=V_排=Sh_排=S（h₂﹣h₁）=0.01m²×（0.3m﹣0.2m）=0.001m³，

金属块的密度为ρ_金====2.7×10³kg/m³；

（3）金属块受到的浮力为F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.001m³=10N，

弹簧测力计的示数为F=G﹣F_浮=27N﹣10N=17N；

（4）容器中的水重为G_水=m_水g=ρ_水gV=ρ_水gSh₁=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.01m²×0.2m=20N

容器对桌面的压力为F=G₀+G_水+G_排=6N+20N+10N=36N，

容器对水平桌面的压强为p₂===3600Pa．

答：

（1）金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强为2×10³Pa；

（2）金属块的密度为2.7×10³kg/m³；

（3）弹簧测力计的示数为17N；

（4）容器对水平桌面的压强为3600Pa．

点评： 此题考查的是压强、液体压强计算公式的应用、阿基米德原理的应用和力的平衡关系的应用，属于力学综合题．解决压强问题时，首先明确研究对象是液体还是固体，以选择相应的压力、压强公式，切忌张冠李戴．