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文档简介
1、1.如图甲所示,水平旋转的平底柱形容器A的底面积为200 cm2,不吸水的正方体木块B重为5 N,边长为10 cm,静止在容器底部,质量体积忽略的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木块底面中央,且细线的长度为L5 cm,已知水的密度为1.0×103 kg/m3.求:(1)甲图中,木块对容器底部的压强多大?(2)问容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1 N时,停止加水,如图乙所示,此时木块B受到的浮力是多大?(3)将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,容器底部受到水的压强是多大?(1)F=G=5 N,S=0.1 m×0.1 m=0.01 m2=500 Pa;(2)木块B现
2、在在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力,在这三个力的作用下处于静止状态,故F浮=G+F拉=5 N+1 N=6 N;(3)据(2)可知F浮=6 N;故此时木块浸入水中的体积是:F浮=gV排,V排=F浮/(g) =6 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 6 m3;故此时木块浸入水中的深度是:h=V/S=0.000 6 m3/0.01 m2 =0.06 m=6 cm;故此时液面的总高度是:h=6 cm+5 cm=11 cm;故此时杯中水的体积是:V=0.02 m2×0.11 m-0.000 6 m3=0.001 6 m3将图乙中与B相连的细线剪断
3、,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F浮=G物=5 N;V排=F浮/(g) =5 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 5 m3;故此时水和木块浸入水中的总体积是:V=0.001 6 m3+0.000 5 m3=0.002 1 m3;所以此时的液体的深度是:h=0.002 1 m3/0.02 m2 =0.105 m;故此时容器底部所受的压强是:p=gh=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa.2.如图甲所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与
4、水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处.如图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像.已知水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg.求:(1)圆柱体的重力.(2)圆柱体浸没时受到的浮力. (3)圆柱体的密度.(4)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强.(1)由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12 N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12 N;(2)图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4 N,则圆柱体受到的浮力F浮=G-F=12 N-4 N=8 N.(3)圆柱体完全浸入水中时根据F浮=水gV
5、排得:V物=V排=8×10-4 m3,由公式G=mg可求出物体的质量m=1.2 kg,则圆柱体密度物=1.5×103 kg/m3.(4)由图像可知,不考虑水面上升,圆柱体在刚浸没时,物体又下降4 cm,则下表面所处的深度为h=4 cm=0.04 m,因此刚浸没时下表面受到的液体压强p=水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa.3.如图所示为某种型号潜水艇,其体积为5×10 m(海水密度近似取1.0×10kg/m,g取10 N/kg).求: (1)它在潜入到水下执行任务时所受浮力
6、; (2)它潜入到水下200 m时,它的一个面积为1.2 m的舱盖所受海水的压强和压力.(1)因为潜水艇排开海水的体积等于潜水艇的体积V=5×103 m3,所以潜水艇受到的浮力:F浮=gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×103 m3=5×107 N(2)海水对潜水艇外壳的压强:p=gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200 m=2×106 Pa由得,F=pS=2×106 Pa×1.2 m2=2.4×106 N4.(201
7、4·玉林)如图所示,体积为500 cm的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,细线对木块的拉力为2 N,此时水的深度为20 cm.(g取10 N/kg),求:(1)水对容器底的压强;(2)木块受到水的浮力;(3)木块的密度;(4)若剪断细线待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,要使剩余木块刚好浸没在水中,在木块上应加多大的力?(1)水对容器底的压强:p=水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-2 m=2 000 Pa;(2)根据阿基米德原理得:F浮=水gV排=水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.000 5 m3=5 N;(3)此时木块受到三个力的作用,向上的是浮力,向下的重力和拉力,即F浮=G+F拉;故G=F浮-F拉=5 N-2 N=3 N;故其质量是m= =0.3 kg;由密度的计算公式=600 kg/m3;(4)剪刀剪断后,F浮=G木=3 N此时,V排=F浮/(水g)=3/(1.0×103 kg/m2×10 N/kg)=
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