小英同学得到一边长为10cm、密度为0.7g/cm3的正方体木块,她将木块用细线系于圆柱形容器的水中,如图ZX...
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小英同学得到一边长为10cm、密度为0.7g/cm3的正方体木块,她将木块用细线系于圆柱形容器的水中,如图ZX2-8所示,请你帮她分析以下几个问题:(圆柱形容器静止在水平桌面上,g取10N/kg)
(1)木块所受的浮力大小是多少。
(2)细线的拉力大小是多少。
(3)剪断细线,当木块静止时,容器底部受到液体的压力与细线未断时变化了多少。
图ZX2-8
【回答】
解:(1)正方体木块的体积V=(0.1 m)3=1×10-3 m3,木块浸没在水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N。
(2)木块的重力G木=m木g=ρ木Vg=0.7×103 kg/m3×1×10-3 m3×10 N/kg=7 N,
图中木块静止,处于平衡状态,受到竖直向下的重力和细线的拉力以及竖直向上的浮力,由力的平衡条件可得G木+F=F浮,则细线的拉力F=F浮-G木=10 N-7 N=3 N。
(3)未剪断细线前,容器底部受到液体的压力为
F压1=G水+G木-F浮;
剪断细线后,由题知木块密度小于水的密度,所以最终木块会漂浮在水面上,则此时受到的浮力F′浮=G木;此时容器底部受到的液体压力为F压2=G水+G木-F′浮=G水;
所以容器底部受到液体的压力与细线未剪断时变化了ΔF压=F压2-F压1=G水-(G水+G木-F浮)=F浮-G木=10 N-7 N=3 N。
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题
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