题目内容

1.如图所示,竖直容器壁底面积S=200cm2,放在水平面上.若将密度为0.6×103kg/m3,质量为900g的立方体物块放入容器中静止时有$\frac{1}{3}$的体积露出液面,此时液面距容器底为20cm,求:
(1)未放木块前液体对容器底的压强;
(2)如果将条件为木块体积的$\frac{1}{3}$的某物块放到木块上表面中央,木块恰能浸没液体中,则此物块滑落入液体中时会是漂浮、悬浮或下沉的哪种状态?

分析 (1)先根据密度公式求出木块的体积,木块在水中静止有$\frac{1}{3}$露出水面,根据漂浮条件求出液体密度;V排=$\frac{2}{3}$V物,由V排=△V=S△h,求出木块前液体的深度,由p=ρgh求出液体对容器底的压强;
(2)将为木块体积的$\frac{1}{3}$的某物块放到木块上表面中央,木块恰能浸没液体中,则F浮=G木+G物,由此算出G物,再利用密度公式求得物体密度与液体密度比较判断结果.

解答 解:(1)由ρ=$\frac{m}{V}$得木块的体积:
V=$\frac{{m}_{木}}{{ρ}_{木}}$=$\frac{900g}{0.6g/c{m}^{3}}$=1500cm3,
木块在液体中静止有$\frac{1}{3}$露出水面,
F浮=G木,
ρ液g×$\frac{2}{3}$V=ρ立方体gV
所以ρ液=$\frac{3}{2}$×0.6×103kg/m3=0.9×103kg/m3;
由题V排=$\frac{2}{3}$V物=$\frac{2}{3}$×1500cm3=1000cm3,
V排=△V=S△h,
木块放入后液面上升△h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{1000c{m}^{3}}{200c{m}^{2}}$=5cm,
木块放入前液体深h=20cm-5cm=15cm=0.15m,
木块前液体对容器底的压强:
p=ρ液gh=0.9×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.35×103Pa;
(2)将为木块体积的$\frac{1}{3}$的某物块放到木块上表面中央,木块恰能浸没液体中,则F浮=G木+G物,
G物=F浮-G木=ρ液gV排-m木g
=0.9×103kg/m3×1500×10-6m3×10N/kg-0.9kg×10N/kg
=4.5N.
所以物体的密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{4.5N}{\frac{1}{3}×1500×1{0}^{-6}{m}^{3}×10N/kg}$=0.9×103kg/m3,
因为ρ物=ρ液,
所以物块滑落入液体中时会悬浮.
答:(1)未放木块前液体对容器底的压强1.35×103Pa;
(2)物块滑落入液体中时会悬浮.

点评 本题考查了密度和浮力的综合计算,属于一道难题.解题的关键根据物体漂浮状态的受力情况能求出液体密度,能根据物体和液体密度关系判断物体的沉浮.

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