在一个足够深的容器内装有深4cm的水,将一个长10cm、横截面积50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计示数为4N,如图甲

发布时间:2020-08-08 07:17:04

在一个足够深的容器内装有深4cm的水,将一个长10cm、横截面积50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计示数为4N,如图甲所示.已知弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,弹簧受到1N的拉力时伸长1cm.若往容器内缓慢加水,此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示.
(1)求未往容器内加水时容器底部所受的液体压强;
(2)求塑料块的密度:
(3)当物体所受的浮力为2N时,所加水的体积为多少?

网友回答

解:(1)已知未往容器内加水时塑料块底面刚好接触水面,则水深4cm:
则p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa.
(2)圆柱形实心塑料块的体积V塑料=LS=10cm×50cm2=500cm3=5×10-4m3,
因为G=4N,所以ρ====0.8×103kg/m3;
(3)当物体所受的浮力为2N时,因为G=F浮+F,则测力计的拉力为F=G-F浮=4N-2N=2N:
这时根据弹簧受到1N的拉力时伸长1cm,则弹簧的伸长2cm,
即塑料块下新加入水的深度h1=2cm.
当物体所受的浮力为2N时,根据F浮=ρ水gV排得:
排开水的体积为V排===2×10-4m3,
水面下物体的深度为h2===0.04m=4cm;
水面升高的高度△h=h1+h2=2cm+4cm=6cm,
由图象可知:当水面升高△h2=6cm时,加水的体积为700cm3.
答:(1)未往容器内加水时容器底部所受的液体压强为400Pa;
(2)塑料块的密度为0.8×103kg/m3;
(3)当物体所受的浮力为2N时,所加水的体积为700cm3.
解析分析:(1)已知物块未放入水中时水的深度,根据公式p=ρgh可求容器底受到的水的压强.
(2)塑料块的重力G=4N,求出其体积,根据公式ρ=求塑料块的密度.
(3)根据测力计的拉力,计算出因弹簧的伸缩引起的物块下表面上升的高度,根据公式F浮=ρ水gV排求出排开水的体积,再根据公式h=求出物块浸没在水中的高度,最后两种情况下的高度之和就是水面变化的高度,由图象即可查出所加水的体积.

点评:此题主要考查学生对图象的认识能力和对有关压强、浮力的计算能力,需要认真仔细分析,并且注意有关深度和高度的区别和联系,对学生的计算能力要求较高.
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