题目内容

【题目】如图所示,A、B两物体都是质量均匀的正方体,边长都为2cm,A、B的质量分别为1.6g、12.8g,将长度为2cm的细线两端分别固定在物体A、B表面的中央,构成一个连接体放入底面积为32cm3,自重为0.176N的圆柱体容器中,小亮同学把连接体按照图所示的方式放置在容器中,A、B两物体和绳子都不吸水,绳子质量和容器壁厚度忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求∶

(1)图中容器对桌面的压强p1;

(2)小亮同学缓慢的沿容器壁注入水,当注水质量为118.4g时,求A、B两物体静止后,水对容器底的压强p2;

(3)当注入水的质量为m0=164.8g后,再缓慢注入质量为(单位∶克)的水,请通过分析计算写出此时水对容器底部的压强p3与的函数关系式。(容器足够高)

【答案】(1);(2)400Pa;(3)

【解析】

(1)物体A的重力

物体B的重力

图中容器对桌面的压力等于物体A、B、容器的重力之和,即

则图中容器对桌面的压强

(2)物体A、B的密度分别为

A的密度小于水的密度,B的密度大于水的密度,所以A在水中漂浮,B在水中沉底;

当注水质量为118.4g时,注入水的体积为

将水注入容器中,水的高度为

因为A、B两物体边长都为2cm,且用长度为2cm的细线固定在物体A、B表面的中央,所以物体B全部浸没在水中,这部分水的深度h1=2cm,这部分水的体积为

物体A漂浮在水面,由浮沉条件可知受到的浮力等于

根据阿基米德原理可得物体A排开水的体积

则物体A浸入水中的深度为

这部分水的体积为

则剩余部分没有物体A、B占据部分水的体积为

则这部分水的高度为

则当注水质量为118.4g时,求A、B两物体静止后,水深

则此时水对容器底的压强

(3)假设当B对容器底部没有压力时,把A、B看成一个整体,恰好漂浮,受到的浮力等于AB的重力之和,即

由根据阿基米德原理可得物体A排开水的体积

则此时A、B浸入水中的深度为

加上绳子的长度,此时水的深度为

此时水的质量为

恰好等于注入水的质量m0,所以当注入水的质量为m0=164.8g后,B对容器底部刚好没有压力,A、B整体漂浮,则再缓慢注入质量为的水时,水对容器底部的压强P3

所以当注入水的质量为m0=164.8g后,再缓慢注入质量为(单位∶克)的水,此时水对容器底部的压强p3与的函数关系式为。

答:(1)容器对桌面的压强为;

(2)A、B两物体静止后,水对容器底的压强P2为400Pa;

(3)水对容器底部的压强P3与的函数关系式。

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