问题描述:
如图所示,放在水平桌面上的圆柱型容器重5N,底面积100cm2,细线上拉着重为3N的木块浸没水中,容器内水面由15cm上升到20cm(g=10N/kg).求:(1)木块未放入水中时,容器底受到的水的压强;
(2)木块受到的浮力;
(3)木块浸没水中后,容器对桌面的压强.
(4)剪断绳子后,木块静止时液体对容器底的压强增大还是减小了?改变了多少?
最佳答案:
(1)水面由15cm上升到20cm,即原来深度h1=15cm=0.15m,后来深度为:h2=20cm=0.2m;
未放木块前,容器底受到的水的压强为:
p=ρgh1=1000kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)容器底面积为:S容=100cm2=0.01m2;
木块浸没在水中后,排开水的体积为:
V排=S容(h2-h1)=0.01m2×(0.1m-0.15m)=0.0005m3;
木块受到的浮力为:
F浮=G排=ρ液gV排=1000kg/m3×10N/kg×0.0005m3=5N;
(3)水的体积为:V水=S容h1=0.01m2×0.15m=0.0015m3;
水的质量为:m水=ρV水=1000kg/m3×0.0015m3=1.5kg;
水的重力为:G水=m水g=1.5kg×10N/kg=15N;
木块浸没水中后,容器对桌面的压力为:F=G容+G水+G木=5N+15N+3N=23N;
故容器对桌面的压强为:p桌=
F |
S容 |
23N |
0.01m2 |
(4)剪断绳子后,木块静止,处于漂浮状态,受到的浮力为:F浮′=G木=3N;
木块排开的体积为:V排′=
F浮′ |
ρ水g |
3N |
1000kg/m3×10N/kg |
V露=V木-V排′=V排-V排′=0.0005m3-0.0003m3=0.0002m3;
由于木块漂浮,液面下降,故液体对容器底的压强变小了;
水面降低的高度为:△h=
V露 |
S容 |
0.0002m3 |
0.01m2 |
故液态压强减小的值为:△p=ρg△h=1000kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa;
答:(1)木块未放入水中时,容器底受到的水的压强为1500Pa;
(2)木块受到的浮力为5N;
(3)木块浸没水中后,容器对桌面的压强为2300Pa.
(4)剪断绳子后,木块静止时液体对容器底的压强减小了;减小了200Pa.
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