盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器和水总重为80N,容器底面积为200cm2,如图*,现用一根轻...
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盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器和水总重为80N,容器底面积为200cm2,如图*,现用一根轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体物体M挂在*簧测力计下,让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中(水始终未溢出,且M未接触容器底),*簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示(不考虑水的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)。
求:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小;
(2)物体M的底面积;
(3)物体M的密度;
(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
【回答】
(1) 8N;(2) 8×10−3m2;(3) 3×103kg/m3;(4) 4.4×103Pa
【解析】(1)由图乙可知,*簧测力计的最大示数F最大=24N,此时物体M未浸入水中,则物体M的重力
G=F最大=24N
物体M全浸入时*簧测力计的示数F示=16N,受到的浮力
F浮=G−F示=24N−16N=8N
物体M完全浸没在水中时所受浮力为8N。
(2)由F浮=ρ水gV排得物体M的体积
由图乙知物体M的高度h=10cm,物块的底面积
S===8×10−3m2
物体M的底面积8×10−3m2。
(3) 物体M的质量
m== =2.4kg
物体M的密度
ρ物===3×103kg/m3
物体M密度为3×103kg/m3。
(4) 物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压力增加量等于物体M排开水的重力,即物体M受到的浮力,则容器对桌面的压力
F压=G容+水+F浮=80N+8N=88N
容器对桌面的压强
容器对桌面的压强为4.4×103Pa。
答:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小8N;
(2)物体M的底面积为8×10−3m2;
(3)物体M的密度为3×103kg/m3;
(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为4.4×103Pa。
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题
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