题目内容
【题目】边长为10cm的立方体木块,质量为600g,现用一根细线使木块与容器底部相连,让木块浸没在水中,如图所示;已知容器底面积为200cm2 , 质量为1kg;细线长10cm,此时液面深25cm.则: ![]()
(1)绳子的拉力为多大?
(2)剪断绳子,待木块静止后,水对容器底部压强变化了多少?
(3)剪断绳子,待木块静止后,容器对地面的压强是多少?
【答案】
(1)解:木块浸没在水中,V排=V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,
F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
G=mg=0.6kg×10N/kg=6N,
F=F浮﹣G=10N﹣6N=4N
答:绳子的拉力为4N
(2)解:木块漂浮,F浮′=G=6N;
由F浮=ρ液gV排得,木块漂浮时排开水的体积:V排′=
=
=6×10﹣4m3;
所以液面下降的深度为:△h=
=
=0.02m;
则△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
答:剪断绳子,待木块静止后,水对容器底部压强变化了200Pa
(3)解:水和木块的总体积V总=Sh=200cm2×25cm=5000cm3=5×10﹣3m3,
则水的体积V水=V总﹣V木=5×10﹣3m3﹣1×10﹣3m3=4×10﹣3m3,
由ρ=
可得,m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3=4kg,
绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变,
F=G容器+G水+G木=(1kg+4kg+0.6kg)×10N/kg=56N,
S=200cm2=0.02m2,
桌面受到的压强:p=
=
=2800Pa
答:剪断绳子,待木块静止后,容器对地面的压强是2800Pa
【解析】(1)绳子的拉力等于浮力减去重力,根据F浮=ρ水gV排求得浮力,根据G=mg可求得其重力;(2)根据漂浮时浮力与重力的关系得出木块受到的浮力;根据根据F浮=ρ液gV排得出木块排开水的体积,根据V排的变化得出水深度的变化,从而可得压强的变化.(3)求出水和木块的总体积,又知木块的体积,可求水的体积,利用密度公式求出水的质量,绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变等于容器重、水重和木块重之和,再利用压强公式求对地面的压强.
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识,掌握压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa),以及对液体的压强的计算的理解,了解液体内部压强的公式:p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意:h 指液体的深度,即某点到液面的距离.