题目内容
【题目】如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有
的体积露出水面,此时弹簧恰好处于原长状态(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
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(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部的压强p(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示;液体压强公式p=ρgh
【答案】(1)5N (2)500cm3(3)3000Pa
【解析】(1)物块A体积为V=(0.1m)3=0.001m3,
则
,
由阿基米德原理可知:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,则:F浮=G,即ρ水gV排=ρ物gV,
则物体的密度为:
;
(3)物体A漂浮时,浮力等于重力,即G=5N;
物块A恰好全部浸没时,受到的浮力为:F'浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
此时物体A受到竖直向下的重力、弹簧向下的拉力、浮力的共同作用,则测力计的拉力F=F'浮-G=10N-5N=5N;由图可知弹簧伸长5cm;当容器中水的深度为20cm时,物块A有
的体积露出水面,则物块A恰好全部浸没时的水面比漂浮时水面上升
×10cm=5cm;所以水面上升的总的高度为10cm,水的深度为30cm;水对容器底部的压强p=ρ水gh=1×103×10×0.3=3000Pa.
答:(1)物块A受到的浮力为5N;(2)物块A的密度为0.5×103kg/m3;(3)物块A恰好浸没时水对容器底部的压强为3000Pa.
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