一圆筒形容器内装有水,竖直放置在水平桌面上,筒内底面积为100厘米2.弹簧测力计的秤钩上挂一金属块,手提弹簧测力计让金属块的体积浸入水中静止时,弹簧测力计的示数是6牛

发布时间:2020-07-29 09:23:34

一圆筒形容器内装有水,竖直放置在水平桌面上,筒内底面积为100厘米2.弹簧测力计的秤钩上挂一金属块,手提弹簧测力计让金属块的体积浸入水中静止时,弹簧测力计的示数是6牛顿,此时水深为11.5厘米,如图甲所示;当把金属块没入水中静止时,弹簧测力计的示数是5.5牛顿,如图乙所示.求:
(1)金属块的密度是多少?
(2)当金属块没入水中时,水对容器底的压强是多少?
(3)容器内水的质量是多少?

网友回答

解:
(1)设金属块的密度为ρ,体积为V
金属块的体积浸入水中静止时
6=ρgV-ρ水gV???? ①
金属块没入水中静止时
5.5=ρgV-ρ水gV??? ②
①-②得
0.5=ρ水gV
解得V=2.5×10-4m3? ③
将③代入①,解得
ρ=3.2×103kg/m3;
(2)金属块完全浸没时排开水的体积增加了
V0=×2.5×10-4m3=0.5×10-4m3
水的深度增加了
h0===0.5×10-2m
金属块完全浸没时水的深度为
h=h1+h0=11.5×10-2m+0.5×10-2m=12×10-2m
容器底受到水的压强为
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×10-2m=1.2×103Pa;
(3)金属块浸没是水和金属块的总体积为
V=Sh=1×10-2m2×12×10-2m=12×10-4m3
所以水的体积为
V水=V-V金=12×10-4m3-2.5×10-4m3=9.5×10-4m3
水的质量为
m=ρV水=1.0×103kg/m3×9.5×10-4m=0.95kg
答:
(1)金属块的密度为3.2×103kg/m3;
(2)当金属块没入水中时,水对容器底的压强是1.2×103Pa;
(3)容器中水的质量为0.95kg.
解析分析:在甲乙两图中,金属块都受到三个力的作用:竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力.(1)金属块的重力用G=ρgV计算,受到的浮力用F浮=ρ液gV排计算;前后两种情况下三个力的合力为零,由此得到等量关系方程,先求出金属块的体积V,最后将体积值代入方程就能得出金属块的密度.(2)金属块完全浸没时排开水的体积比的体积浸入水中增加了,已知容器底面积,利用h=可以得到增加的水深;原来的深度与增加的深度就是金属块浸没时水的深度,最后利用P=ρgh计算容器底受到的压强.(3)已知金属块完全浸没时水的深度和容器的底面积,可以得到水和金属块的总体积;由总体积和金属块的体积可以得出水的体积;最后利用m=ρV就能得出水的质量.

点评:物体在水中受到三个力的作用:重力、浮力和拉力,重力用G=ρgV计算,浮力用F浮=ρ液gV排分析.
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