题目内容

20.台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为1000g,烧杯的底面积为100cm2,将一个质量为600g,体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出,g=10N/kg).则:
(1)当物体A的一半浸入水中后,细线对物体A的拉力有多大?
(2)此时台秤的示数为多少?
(3)烧杯对台秤的压强为多大?

分析 (1)先根据F浮=ρ水gV排求出物体A受到的浮力,然后根据G=mg求出物体A的重力,最后根据称重法求出细线的拉力;
(2)将容器、水以及物体看作一个整体进行受力分析,并结合平衡力即可求出压力,进而求出台秤的示数;
(3)根据力的作用是相互的可知台秤受到的压力,再利用p=$\frac{F}{S}$求出烧杯对台秤的压强.

解答 解:(1)物体A受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×$\frac{1}{2}$×300×10-6m3=1.5N,
GA=mAg=0.6kg×10N/kg=6N,
细线对物体A的拉力:F拉=GA-F浮=6N-1.5N=4.5N;
(2)台秤受到的压力:F压=G烧杯+GA-F拉=10N+6N-4.5N=11.5N,
示数为$\frac{11.5N}{10N/kg}$=1.15kg;
(3)由于物体间力的作用是相互的,所以烧杯对台秤的压力等于支持力,即11.5N,
烧杯对台秤的压强:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{11.5N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.15×103Pa.
答:(1)当物体A的一半浸入水中后,细线对物体A的拉力为4.5N;
(2)此时台秤的示数为为1.15kg;
(3)烧杯对台秤的压强为1.15×103Pa.

点评 此题考查了阿基米德原理,密度公式、重力公式的应用,物体浮沉条件,力的平衡条件的应用,综合性较强,有一定的难度.

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