题目内容

19.一个质量为4kg、底面积为2.0×10-2m2的金属块B静止在水平面上,如图甲所示,现有一边长为0.2m的立方体物块A,放于底面积为0.16m2的圆柱形盛水容器中,把B轻放于A上,静止后A恰好浸没入水中,如图乙所示.(已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)求:

(1)B对水平面的压强;
(2)把B从A上取走后(如图丙所示),A浮出水面的体积;
(3)A物体的密度.

分析 (1)B对水平面的压力等于自身的重力,根据F=G=mg求出其大小,然后根据p=$\frac{F}{S}$求出B对水平面的压强;
(2)把B轻放于A上,静止后A恰好浸没入水中,受到的浮力和它们的重力相等,把B从A上取走后,A仍处于漂浮状态受到的浮力和自身的重力相等,联立等式即可求出把B从A上取走后A浮出水面的体积;
(3)A的重力G=mg=ρVg,先求出A处于漂浮状态时排开水的体积,根据漂浮条件得出等式即可求出A物体的密度.

解答 解:(1)B对水平面的压力:
F=GB=mBg=4kg×10N/kg=40N,
B对水平面的压强:
pB=$\frac{F}{S}$=$\frac{40N}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2×103Pa;
(2)把B轻放于A上,静止后A恰好浸没入水中,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,GA+GB=F浮=ρ水gVA------------①
把B从A上取走后,A仍处于漂浮状态,则
GA=F浮′=ρ水gV排------------------------②
①-②可得:
ρ水gVA-ρ水gV排=GB=mBg------------③,
则把B从A上取走后,A浮出水面的体积:
V浮出=VA-V排=$\frac{{m}_{B}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{4kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=4×10-3m3;
(3)A的重力:
GA=mAg=ρAVAg,
把B从A上取走后,A仍处于漂浮状态,此时排开水的体积:
V排=VA-V浮出=(0.2m)3-4×10-3m3=4×10-3m3,
因A仍处于漂浮状态,由F浮′=GA可得:ρ水gV排=ρAVAg,
则A物体的密度:
ρA=$\frac{{V}_{排}}{{V}_{A}}$ρ水=$\frac{4×1{0}^{-3}{m}^{3}}{(0.2m)^{3}}$×1.0×103kg/m3=0.5×103kg/m3.
答:(1)B对水平面的压强为2×103Pa;
(2)把B从A上取走后,A浮出水面的体积为4×10-3m3;
(3)A物体的密度为0.5×103kg/m3.

点评 本题考查了压强定义式和阿基米德原理、物体浮沉条件、重力公式和密度公式的应用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等.

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