题目内容
14.如图所示,边长为10 cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平,从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图象如图所示,木块密度ρ=0.5×103kg/m3;容器的底面积为200cm2,g=10N/kg.求:(1)容器中液体的密度是多少?
(2)抽液机每秒钟排出液体质量是多少?
(3)第30s时,露出液面高度是多少?
分析 (1)根据木块完全浸没时,F=F浮-G结合图象数据得出液体的密度.其中F是细绳对木块的拉力,求出F浮,从而求出液体的密度;
(2)根据题意对木块进行受力分析,当木块恰好漂浮时,其受细绳的拉力为零.根据此计算出木块露出液体表面的体积,从而得出结果;
(3)根据抽液体速度,得出木块露出液面的高度.
解答 解:(1)由图1知,此时木块受向上的浮力和竖直向下的重力及拉力作用,
由图象知,当物体完全浸没时,此时细绳的拉力为5N,
G=mg=ρVg=0.5×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=5N,
F浮=G+F=5N+5N=10N,
由F浮=ρ液gV排得,
此液体密度是:ρ液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{10N}{10N/kg×0.001{m}^{3}}$=1×103kg/m3;
(2)当木块恰好漂浮时,F浮′=G,
则ρ水gV排=ρgV,
得V排=$\frac{1}{2}$V=0.5×10-3m3,
所以排出液体的体积为:V=0.5×10-3m3,
m排=ρ液V=1×103kg/m3×5×10-4m3=0.5kg;
所以每秒抽出液体的质量为:m′=$\frac{0.5kg}{50s}$=0.01kg/s=10g/s;
(3)第30s抽出液体的质量为:m液=10g/s×30s=300g=0.3kg,
由ρ=$\frac{m}{V}$得液体的体积为V液=$\frac{{m}_{液}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{0.3kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=3×10-4m3=300cm3,
木块露出水的高度h=$\frac{V}{{S}_{容}-{S}_{木}}$=$\frac{300c{m}^{3}}{200c{m}^{2}-100c{m}^{2}}$=3cm.
答:(1)容器中液体的密度是1×103kg/m3;(2)抽液机每秒钟排出液体质量是10g;(3)第30s时,露出液面高度是3cm.
点评 此题考查了有关浮力的计算,涉及到了密度、受力分析的应用,解决此题的关键是能从图象中得出有关信息,是一道难度较大的题目.
| A. | 实像总是倒立的,虚像总是正立的 | |
| B. | 实像和虚像都可能是放大或缩小的 | |
| C. | 成实像时,物体离凸透镜越近,像越大 | |
| D. | 成虚像时,物体离凸透镜越远,像越大 |
| A. | 体操运动员在手上涂镁粉是为了减小摩擦 | |
| B. | 摩擦后的玳瑁外壳吸引草屑是因为带电体能吸引轻小物体 | |
| C. | 压路机有一个巨大的圆柱形轮子,是为了增大压强 | |
| D. | 孔明灯是通过改变自身重力来实现升空的 |
| A. | 一定等于10N | B. | 一定小于10N | ||
| C. | 一定大于10N | D. | 以上判断都不正确 |
| A. | 把导线拉长一些 | B. | 把导线对折起来 | ||
| C. | 加大导线两端的电压 | D. | 减小通过导线的电流 |