题目内容

【题目】水平地面上有一质量为1千克的薄壁柱形容器,另有一个质量为4千克的圆柱体甲,甲的底面积是容器底面积的一半。容器中盛有水,将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器对水平桌面的压强p、水对容器底部的压强p,如下表所示。求:

容器对桌面、水

对容器底压强

甲放入前

甲放入后

p(帕)

2450

4410

p(帕)

1960

2450

圆柱体甲放入容器前水的深度。

容器的底面积。

(Ⅰ)请判断甲在水中的状态并说明理由(提示:漂浮、浸没、未浸没等)(Ⅱ)圆柱体甲的密度

【答案】(1)0.2m(2)2×102m2(3)浸没(4)4×103kg/m3

【解析】

由表中数据,甲放入前水对容器底的压强为:

p1960Pa

圆柱体甲放入容器前水的深度:

h0.2m

容器对水平桌面的压力等于容器和水的重力和:

F容桌G容器+G

容器对水平桌面的压强:

p

因为柱形容器,故水对容器底部的压力大小等于物体的重力:

F水容G

水对容器底部的压强:

p

pp﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣

由表中数据得出:

容器的底面积:

S2×102m2

I)根据p,容器对桌面增加的压力:

F=△pS=(4410Pa2450Pa)×2×102m23.92N

而甲的重力:

Gmg4kg×9.8N/kg3.92N

因△FG

故没有水溢出,

容器对桌面的压强增大量:

p1960Pa

水对容器底部的压强增大量:

p2450Pa1960Pa490Pa

p>△p

即△pS>△pS

即△F>△F

容器对桌面增加的压力△F即圆柱体甲的重力G

水对容器底部增加的压力△F即圆柱体甲排开水的重力G排水,由阿基米德原理,即圆柱体甲受到的浮力F浮甲,因GF浮甲

由物体的浮沉条件,甲物体下沉在容器底部;

由阿基米德原理,甲排开水的体积:

V103m3

故甲浸在水中的深度:

h0.1m

而原来的水的就为0.2m(不包括上升的高度)>0.1m,且甲一定沉在容器底部,故说明甲在水中一定是浸没的;

)甲在水中一定是浸没的,甲的体积等于排开水的体积:

V103m3

圆柱体甲的密度:

ρ4×103kg/m3

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