如图所示,柱形容器底面积为5×10-2?m2.容器内放有一密度为0.6×103kg/m3、边长为0.1m的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部

发布时间:2020-08-10 01:35:03

如图所示,柱形容器底面积为5×10-2?m2.容器内放有一密度为0.6×103kg/m3、边长为0.1m的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器的中心.容器内有一定质量的水,水深20cm,此时木块处于漂浮,细绳刚好拉直,但对木块没有拉力.细绳能承受的最大拉力为3N.(g取10N/kg)求:
(1)容器底受到水的压强;
(2)向容器内缓慢注水(水未溢出),细绳对木块的拉力刚好达到最大值时,木块排开水的体积;
(3)在第(2)问中,向容器内注水质量是多少?

网友回答

解:(1)水对容器底产生的压强:
P=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa.??
(2)绳子拉力T最大时为3N,木块受力平衡
则:F浮=G+T,
∴ρ水gV排=ρ木gV木+T,
∴V排=+=+
=+=9×10-4m3.
(3)∵注水后,木块排水变化为:
△V排====3×10-4m3,
则木块增加的浸没深度为:
△h===3×10-2m,
所以,注入水的体积:
V=△h(S底-S木)=3×10-2m×(5×10-2m2-1×10-2?m2)=1.2×10-3m3,
则注入水的质量:
m=ρ水V=1×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg.
答:(1)容器底受到水的压强为2×103Pa;
(2)细绳对木块的拉力刚好达到最大值时,木块排开水的体积为9×10-4m3;
(3)在第(2)问中,向容器内注水质量是1.2kg.
解析分析:(1)根据液体压强公式P=ρgh计算;
(2)对此时的木块进行受力分析可知,此时浮力等于木块的重力加3N的拉力,据此可利用公式计算木块的排水体积;
(3)根据前两问的结果可求细绳拉力达到3N时木块增加的排水体积,进而求出增加的浸没深度,用容器的底面积减去木块的底面积,再乘以浸没深度就是加入水的体积,最后求出这部分水的质量.

点评:解决此题用到的知识比较多,有漂浮条件、浮力的公式、重力公式、体积公式、压强公式、密度公式等,灵活运用公式至关重要,但真正的难点还在于对题意的正确分析.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!