小明将一只铝制的水桶浸没在水深为1.3m的大水池中,然后用测力计提着满桶水缓慢离开水面.在此过程中,分别测出对应的弹簧测力计的示数以及水桶上端到水面的距离(水面处记为

发布时间:2020-07-29 15:03:15

小明将一只铝制的水桶浸没在水深为1.3m的大水池中,然后用测力计提着满桶水缓慢离开水面.在此过程中,分别测出对应的弹簧测力计的示数以及水桶上端到水面的距离(水面处记为0,水面下记为负).然后将记录的数据绘成如图所示图象,铝的密度为2.7g/cm3,g=10N/kg.(连接桶和测力计的绳子和受到的浮力不计)
求:(1)水桶浸没在水中受到的浮力.??????
(2)水桶中水的质量.
(3)求水桶从池底到完全离开水面的过程中,拉力F所做的功.

网友回答

解:(1)根据F=G-F浮,6.8N=ρ铝gV铝-ρ水gV铝,V铝=4×10-4m3,
水桶浸没在水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV铝=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N;
(2)水桶中水的重力:
G桶=6.8N+4N=10.8N,
G水=F-G桶=110.8N-10.8N=100N,
水桶中水的质量:
m水===10kg;
(3)水桶未露出水面时,拉力做的功:
W=F′h=6.8N×1m=6.8J,
当水桶上端露出水面,到全部离开水面时拉力做的功是:
W′=F″h′=(110.8N-6.8N)××0.3m=16.6J,
水桶从池底到完全离开水面的过程中,拉力F所做的功为:
W总=W+W′=6.8J+16.6J=23.4J.
答:(1)水桶浸没在水中受到的浮力是4N;?????
(2)水桶中水的质量是10kg;
(3)水桶从池底到完全离开水面的过程中,拉力F所做的功是23.4J.
解析分析:(1)由图象可知,水桶浸没在水中时,拉力为6.8N,根据F=G-F浮,可求出水桶体积,然后根据阿基米德定律求出水桶浸没在水中受到的浮力;(2)求出水桶体积,根据G=mg可求出重力,由图象可知,水桶和水的总重力为110.8N,减去桶重即为水重,然后求出水的质量即可;(3)由图象可知,水桶高为0.3m,水桶由池底上升到水桶上端到水面,水桶移动的距离是1m,此时拉力是重力减浮力,根据功的公式可求出做的功,当水桶上端露出水面,到全部离开水面做的功是:(110.8N-6.8N)××0.3m,然后将两者相加就是水桶从池底到完全离开水面的过程中,拉力F所做的功.

点评:本题是一道图象题,考查了浮力和功的计算,看懂图象的含义及了解水桶的运动情况是解题的关键.
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