题目内容

如图所示,将弹簧测力计上端固定,下端挂一正方体合金块A,放入底面积为300cm2装有水的圆筒形容器中,开始时将合金块A恰好浸没在水中,容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口.实验时,打开阀门B缓慢放水,放到金属块A刚好全部露出水面时,立即关闭阀门B,在此过程中金属块始终不与容器底部接触,读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N.若弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm,其量程大于35N,g取10N/kg,则在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中,从阀门B排出水的质量为
5
5
kg.
分析:知道排出水的体积包括两部分,一是图中金属块底部以上的水;二是弹簧测力计由22N变为32N时,金属块要下降,下降过程中水必须排出;然后求出排出水的总体积,再根据m=ρv即可求出排出水的质量.
解答:解:∵合金块A的重力就是弹簧测力计的最大示数为32N;
∴合金块A受到的最大浮力是合金块完全浸没时F浮=G重-F拉=32N-22N=10N;
∵弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm,
∴在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中,弹簧伸长10cm,即正方体合金块的重心下降h=10cm;
根据公式F浮=ρ液gV排
可得V排=
F浮
ρ水g
=
10N
1×103kg/m3×10N /kg
=1×10-3m3
∵V合金=V排=L3,
∴合金块的边长L=
3V合金
=
31×10-3m3
=10cm
∵从容器中排出水的质量有两部分
V1=L(S容-S金)=10cm×(300cm2-10cm×10cm)=2000cm3
V2=hS容=10cm×300cm2=3000cm3
∴排出的水的质量是m=ρ水V总=1g/cm3×(2000 cm3+3000 cm3)=5000g=5kg.
故答案为:5.
点评:本题考查学生对重力、浮力、浮力计算公式以及密度计算公式的理解和应用,难点是对排出水的体积分析,弄清楚排出水的体积有两部分组成.
练习册系列答案
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22、某物理活动小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,进行了如下的探究实验.

(1)小明同学在水平木板上,用弹簧测力计水平向左拉动木块,使其作匀速直线运动,弹簧测力计示数如图所示.他根据
二力平衡
知识可知,木块所受的滑动摩擦力为
2.8
N.
(2)小华将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半.她由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小.你认为她的探究过程中存在的问题是
没有控制变量(或压力发生了改变)
.
(3)如果小强同学重复做小明的那次实验时,是拉动物体加速运动的,此时物块受到水平木板对它的摩擦力将如何变化?
不变
(填“变大”、“变小”或“不变”),理由是什么?
压力和接触面的粗糙程度没有改变
.
(4)实验结束后,该小组的同学们在交流时,小红同学提出,摩擦力的大小是与压力的大小有关还是与重力的大小有关,同组的同学们进行讨论,最后在没有添加任何器材的情况下,设计了一个方案解决了这个问题.如果你是该小组的一名成员,你认为他们设计的方案是什么?实验结论是什么?
设计方案(简要叙述):
把长木板倾斜一定的角度,然后匀速成拉动木块,读出弹簧测力计的读数
;
实验结论:
如果弹簧测力计的读数不变,说明摩擦力与重力有关;如果读数改变,说明与重力无关而与压力有关
.
小明很善于思考,小明想:浮力是液体对物体向上的托力,而物体间力的作用是相互的,所以物体对液体一定有向下的压力,那么浮力的大小和物体对液体压力的大小有什么关系呢?
(1)小明和小红利用烧杯、水、天平、合金圆柱体、细线和弹簧测力计,进行了如下探究:
①在烧杯中盛适量水,用天平测出烧杯和水的总质量m1;
②用弹簧测力计测出圆柱体的重力G;
③如图所示,将圆柱体部分浸入烧杯的水中,静止在某一深度,
记下弹簧测力计的示数 F,则圆柱体所受水的浮力为
G-F
G-F
(用弹簧测力计所测得的量来表示);此时向天平的右盘加上适量的砝码,使天平重新平衡,记下天平的读数m2,则圆柱体对水的压力为
(m2-m1)g
(m2-m1)g
(用天平所测得的量来表示).
(2)下表为小明和小红记录的实验数据:(表中h2>h1)
圆柱的位置 圆柱体的重力
G/N
弹簧测力计的示数F/N 烧杯和水的总质量m1/g 天平的读数m2/g
圆柱体部分浸入 2.6 2.4 180 200
圆柱体浸没深度h1 2.6 2.2 180 220
圆柱体浸没深度h2 2.6 2.2 180 220
①通过分析表格中的数据,可以知道:圆柱体浸没在水中所受的浮力为
0.4
0.4
N,圆柱体对水的压力为
0.4
0.4
N.
②通过分析表格中的数据,可以得出:浮力的大小
等于
等于
(选填“大于”、“小于”或“等于”)物体对液体压力的大小;此外他们还发现:物体浸没前浮力与浸入的深度
有关
有关
(选填“有关”、“无关”).除此以外,你还能发现什么规律
物体浸没后浮力与浸入的深度无关
物体浸没后浮力与浸入的深度无关
.
③由表格中的数据可知,该圆柱体的密度为
6.5×103
6.5×103
 kg/m3.
某物理活动小组在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,进行了如下的探究实验.
(1)小明同学在水平木板上,用弹簧测力计水平向左拉动木块,使其作匀速直线运动,弹簧测力计示数如图所示.他根据
二力平衡
二力平衡
知识可知,木块所受的滑动摩擦力为
2.8
2.8
N.
(2)小华将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半.她由此得出:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小.你认为她的探究过程中存在的问题是
没有控制压力相等
没有控制压力相等
.
(3)如果小强同学重复做小明的那次实验时,是拉动物体加速运动的,此时物块受到水平木板对它的摩擦力将如何变化?
不变
不变
(填“变大”、“变小”或“不变”),理由是什么?
压力和接触面的粗糙程度没有改变
压力和接触面的粗糙程度没有改变
.
(4)实验结束后,该小组的同学们在交流时,小红同学提出,摩擦力的大小是与压力的大小有关还是与重力的大小有关,同组的同学们进行讨论,最后在没有添加任何器材的情况下,设计了一个方案解决了这个问题.如果你是该小组的一名成员,你认为他们设计的方案是什么?实验结论是什么?
设计方案(简要叙述):
把长木板倾斜一定的角度,然后拉动木块,读出弹簧测力计的读数
把长木板倾斜一定的角度,然后拉动木块,读出弹簧测力计的读数
;
实验结论:
如果读数不变,说明与重力有关;如果读数改变,说明与重力无关而与压力有关
如果读数不变,说明与重力有关;如果读数改变,说明与重力无关而与压力有关
.

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