题目内容
13.①水对容器底部的压强p水;
②圆柱形木块乙的质量m乙;
③若在乙上方沿水平方向切去厚为△h的木块,并将切去部分竖直放在容器甲内,此时水对容器底部的压强增加量为△p水,容器对地面的压强增加量为△p地,请求出△p水与△p地相等时的△h的取值范围.
分析 ①知道深度,利用p=ρgh求水的压强;
②知道圆柱形木块乙底面积和高度,求出木块乙体积,再利用m=ρV求木块乙的质量m乙;
③由于ρ乙<ρ水,则△h的木块竖直放在容器甲内静止后木块处于漂浮状态,由于容器甲是薄壁圆柱形容器,当水对容器底部的压强增加量为△p水与容器对地面的压强增加量为△p地是始终相等的;
当水溢出后木块仍漂浮时溢出水的重力与木块再增加的重力相等,故水溢出后水对容器底部的压强增加量为△p水与容器对地面的压强增加量为△p地也始终相等的;故当木块对甲容器底部刚刚接触,仍处于漂浮时△h最大,据此即可求出△h的最大值.
解答 解:①水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
②木块乙的体积V乙=S乙h乙=0.01m2×0.4m=4×10-5m3,
木块乙的密度ρ乙=0.5ρ水=0.5×1×103kg/m3×=0.5×103kg/m3,
由ρ=$\frac{m}{V}$得:
m乙=ρ乙V乙=0.5×103kg/m3×4×10-5m3=0.02kg;
③由于ρ乙=0.5×103kg/m3<ρ水,则△h的木块竖直放在容器甲内静止后木块处于漂浮状态;
当水未溢出时,由于容器甲是薄壁圆柱形容器,则此时水对容器底部的压强增加量:
△p水=$\frac{△G}{{S}_{甲}}$=$\frac{{{ρ}_{乙}S}_{乙}△h}{{S}_{甲}}$,
容器对地面的压强增加量:
△p地=$\frac{△F}{{S}_{甲}}$=$\frac{△G}{{S}_{甲}}$=$\frac{{{ρ}_{乙}S}_{乙}△h}{{S}_{甲}}$,
所以,只要水未溢出时,水对容器底部的压强增加量为△p水与容器对地面的压强增加量为△p地是始终相等的;若水会溢出,当木块仍处于漂浮状态时,△G排=△F浮,△G物=△F浮;则△G排=△G物;
即水会溢出后,虽然水对容器底部的压力不再增加,△p水不变;但木块对甲容器底部刚刚接触恰好处于漂浮时,再增加的木块重力与木块再溢出水的重力相等;所以,木块对甲容器底部刚刚接触,仍处于漂浮时△h最大;此时木块排开水的体积为V排最大=S乙h甲,根据漂浮条件可得:F浮=G物,
即:ρ水gV排最大=ρ乙g△h最大S乙,则:ρ水gS乙h甲=$\frac{1}{2}$ρ水g△h最大S乙,
所以,△h最大=2h甲=2×0.15m=0.3m.
则△h的取值范围是0~0.3m.
答:①水对容器底部的压强p水=1000Pa;
②圆柱形木块乙的质量m乙=0.02kg;
③△p水与△p地相等时的△h的取值范围是0~0.3m.
点评 本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,本题难点在判断得出只要水溢出后,木块对甲容器底部刚刚接触恰好处于漂浮时,水对容器底部的压强增加量为△p水与容器对地面的压强增加量为△p地是始终相等的,属于难题!
| A. | 家用空调机 | B. | 晶体管收音机 | C. | 彩色电视机 | D. | 电风扇 |
| A. | 导体的材料 | B. | 导体的长度 | C. | 导体的横截面积 | D. | 导体两端的电压 |
| A. | 4:3 | B. | 1:3 | C. | 1:5 | D. | 5:9 |
| A. | R2两端的电压可能是3V | |
| B. | 电压表左侧导线接的是电压表的负接线柱 | |
| C. | 两个开关同时闭合时,有U1:U2=1:2 | |
| D. | 若R1=6Ω,则R2=12Ω |
| A. | 重力势能增加,动能增加 | B. | 重力势能减少,动能减少 | ||
| C. | 重力势能增加,动能减少 | D. | 重力势能减少,动能增加 |