問題詳情:
盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上靜止,容器和水總重為80N,容器底面積為200cm2,如圖*,現用一根輕質細繩(繩的粗細和重力均不計)將一圓柱體物體M掛在*簧測力計下,讓M從水面上方沿豎直方向緩慢浸入水中(水始終未溢出,且M未接觸容器底),*簧測力計示數F的大小隨M的下表面浸入水中深度h之間的關係如圖乙所示(不考慮水的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)。
求:(1)物體M完全浸沒在水中時所受浮力大小;
(2)物體M的底面積;
(3)物體M的密度;
(4)物體M完全浸沒在水中時,容器對水平桌面的壓強。
【回答】
(1) 8N;(2) 8×10−3m2;(3) 3×103kg/m3;(4) 4.4×103Pa
【解析】(1)由圖乙可知,*簧測力計的最大示數F最大=24N,此時物體M未浸入水中,則物體M的重力
G=F最大=24N
物體M全浸入時*簧測力計的示數F示=16N,受到的浮力
F浮=G−F示=24N−16N=8N
物體M完全浸沒在水中時所受浮力為8N。
(2)由F浮=ρ水gV排得物體M的體積
由圖乙知物體M的高度h=10cm,物塊的底面積
S===8×10−3m2
物體M的底面積8×10−3m2。
(3) 物體M的質量
m== =2.4kg
物體M的密度
ρ物===3×103kg/m3
物體M密度為3×103kg/m3。
(4) 物體M完全浸沒在水中時,容器對水平桌面的壓力增加量等於物體M排開水的重力,即物體M受到的浮力,則容器對桌面的壓力
F壓=G容+水+F浮=80N+8N=88N
容器對桌面的壓強
容器對桌面的壓強為4.4×103Pa。
答:(1)物體M完全浸沒在水中時所受浮力大小8N;
(2)物體M的底面積為8×10−3m2;
(3)物體M的密度為3×103kg/m3;
(4)物體M完全浸沒在水中時,容器對水平桌面的壓強為4.4×103Pa。
知識點:壓強和浮力單元測試
題型:計算題