如图所示,一圆柱形平底容器,底面积为5×10-2m2,把 它放在水平桌面上.在容器内放入一个底面积为2×10-2m2、高为0.2m的圆柱形物块,且与容器底不密合,物块的密度为0.5×103kg/m3,取g=10N/kg.向容器内缓慢注水,使物块对容器底的压强恰好为零时,向容器内注入水的质量是________kg.
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解析分析:当物块与容器底接触且物块对容器底的压强恰好为零时,物体所受的浮力等于自身的重力;根据公式F浮=ρgV排可求物体排开水的体积;从而求出物体浸入水中的深度;根据公式V=Sh可求注入水的体积;根据公式m=ρV可求注入水的质量.
解答:当物块与容器底接触且物块对容器底的压强恰好为零时:
F浮=G物=m物g=ρ物S物h物g=0.5×103kg/m3×2×10-2m2×0.2m×10N/kg=20N;
∵F浮=ρ水gV排,
∴物体排开水的体积V排===2×10-3m3;
物块浸入水中的深度为h水===0.1m;
注入水的体积为V水=(S容-S物)h水=(5-2)×10-2m2×0.1m=3×10-3m3;
注入水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×3×10-3m3=3kg;
故