如图*所示,水平旋转的平底柱形容器A的底面积为200cm2,不吸水的正方体木块B重为5N,边长为10cm,静止...
问题详情:
如图*所示,水平旋转的平底柱形容器A的底面积为200 cm2,不吸水的正方体木块B重为5 N,边长为10 cm,静止在容器底部,质量体积忽略的细线一端固定在容器底部,另一端固定在木块底面*,且细线的长度为L=5 cm,已知水的密度为1.0×103 kg/m3.求:
(1)*图中,木块对容器底部的压强多大?
(2)问容器A中缓慢加水,当细线受到拉力为1 N时,停止加水,如图乙所示,此时木块B受到的浮力是多大?
(3)将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,容器底部受到水的压强是多大?
【回答】
(1)F=G=5 N,
S=0.1 m×0.1 m=0.01 m2
==500 Pa;
(2)木块B现在在水中受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力,在这三个力的作用下处于静止状态,故F浮=G+F拉=5 N+1 N=6 N;
(3)据(2)可知F浮=6 N;故此时木块浸入水中的体积是:
F浮=ρgV排,V排=F浮/(ρg) =6 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 6 m3;
故此时木块浸入水中的深度是:
h=V/S=0.000 6 m3/0.01 m2 =0.06 m=6 cm;
故此时液面的总高度是:h=6 cm+5 cm=11 cm;
故此时杯中水的体积是:
V=0.02 m2×0.11 m-0.000 6 m3=0.001 6 m3
将图乙中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时F浮=G物=5 N;
V排=F浮/(ρg) =5 N/(1 000 kg/m3×10 N/kg)=0.000 5 m3;
故此时水和木块浸入水中的总体积是:
V=0.001 6 m3+0.000 5 m3=0.002 1 m3;
所以此时的液体的深度是:
h=0.002 1 m3/0.02 m2 =0.105 m;
故此时容器底部所受的压强是:
p=ρgh=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa.
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题
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