【題目】質(zhì)量為 300g、高 10cm 的木塊放在底面積 100cm2的足夠深的容器中,下端用 10cm 的細(xì)繩與容器底部相連(g=10N/kg,ρ木=0.6×103kg/m3 , 繩子重力不計(jì)). 求:
(1)向杯中注入多少 mL 的水,細(xì)線剛好拉直.
(2)繼續(xù)注水直到木塊完全浸沒(méi)在水中,如圖所示,求繩子的拉力.
(3)剪斷繩子,容器中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)會(huì)怎樣變化?變化多少?
【答案】
(1)解:當(dāng)細(xì)線剛好拉直時(shí),此時(shí)木塊受到的浮力等于其重力,如圖所示:
此時(shí)F浮=G=m木g=ρ木 gV木,
由F浮=G排,可得,
即ρ水gV 排=ρ木 gV木,
ρ水S木h浸=ρ木S木h木,
則h浸= h木= ×0.1m=0.06m=6cm;
則水的深度h=h浸+h細(xì)繩=6cm+10cm=16cm=0.16m,
由ρ= 可得,
木塊的體積V木= = =0.5×10﹣3m3,
木塊的面積S木= = =5×10﹣3m2,
則水的體積V水=S容h﹣V木=1×10﹣2m2×0.16m﹣5×10﹣3m2×0.06m=1.3×10﹣3m3=1300cm3=1300ml
(2)解:繼續(xù)注水直到木塊完全浸沒(méi)在水中, =V木=0.5×10﹣3m3,
此時(shí)物體的受力情況如圖所示:
=G+F,
即ρ水gV木=mg+F,
則F=ρ水gV木﹣mg=1×103kg/m3×10N/kg×0.5×10﹣3m3﹣0.3kg×10N/kg=2N
(3)解:由于木塊的密度小于水的密度,所以剪斷繩子后木塊將上浮,此時(shí)水面將下降,由p=ρgh可知,容器中水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)會(huì)減;
靜止時(shí)木塊將漂浮,漂浮時(shí),
F浮″=G木=mg=0.3kg×10N/kg=3N,
F浮″=ρ水gV排′,
則V排′= = =3×10﹣4m3,
△V排=0.5×10﹣3m3﹣3×10﹣4m3=2×10﹣4m3,
水深變化:△h= = =0.02m,
則變化的壓強(qiáng)△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
【解析】(1)當(dāng)細(xì)線剛好拉直時(shí),此時(shí)木塊受到的浮力等于其重力,據(jù)此列出等式可求得木塊排開(kāi)水的體積,然后可求得木塊浸入水的深度,已知細(xì)繩為10cm,容器的底面積已知,根據(jù)V=Sh可求得水的體積.(2)根據(jù)密度公式變形可求得木塊的體積,繼續(xù)注水直到木塊完全浸沒(méi)在水中, =V木 , 此時(shí)浮力等于物體的重力加上拉力,據(jù)此可求得繩子的拉力;(3)由于木塊的密度小于水的密度,所以剪斷繩子后木塊將上浮,此時(shí)容器中水的液面下降,木塊漂浮時(shí)所受的浮力等于它自身的重力,可得浮力的大小,根據(jù)阿基米德原理求排開(kāi)水的體積,可求排開(kāi)水的體積變化,知道容器底面積,可求水深的變化量,再利用液體壓強(qiáng)公式求容器底所受壓強(qiáng)改變量.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了液體的壓強(qiáng)的計(jì)算和阿基米德原理的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握液體內(nèi)部壓強(qiáng)的公式:p=ρgh ρ指密度,單位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,單位:m,壓強(qiáng)單位(Pa) 注意:h 指液體的深度,即某點(diǎn)到液面的距離;阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受的重力.這個(gè)規(guī)律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排才能正確解答此題.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:
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【題目】根據(jù)圖片完成下列問(wèn)題:
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(2)圖乙:天平測(cè)出物體的質(zhì)量是g;
(3)圖丙:手壓氣球,氣球發(fā)生形變;
(4)圖。河昧δ筌囬l是通過(guò)來(lái)增大摩擦力.
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