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物理八年级下册(2024)浮力课时作业
展开 这是一份物理八年级下册(2024)浮力课时作业,共12页。试卷主要包含了计算题等内容,欢迎下载使用。
一、计算题
1.如图,将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中,冰块内空心铝球的体积V铝=10cm3,当冰块(含空心铝球)悬浮时,排开水的体积V排=45cm3.冰全部熔化后,浸没在水中的空心铝球沉入水底,已知冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3,求:
(1)冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力;
(2)空心铝球最终对水槽底部的压力大小.
2.潜水艇为增强国防力量,维护祖国安全发挥了重要作用。艇内两则有水舱,潜水艇截面如图所示。通过向水舱中充水或从水舱向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮。我国某型号潜水艇的外部总体积为1.5×103m3,水舱未充海水时潜水艇总重为1.2×107N,下潜的最大深度可达350m。海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)水舱未充海水,潜水艇漂浮在水面上时排开海水的体积;
(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力大小;
(3)为了使潜水艇完全潜入海水中,至少向水舱充入海水的质量。
3.一个体积为1000 cm3实心正方体木块漂浮在水面上,如图所示,此时浸入水中的体积为600cm3,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
4.如图所示,将质量力为 4kg的正方体木块放入水池中静止时,一半体积浸在水中。(g取10N/kg)
(1)求木块所受浮力的大小。
(2)求木块的密度。
(3)水对木块底部的压强是多少?
5.如图所示,在容器底部(面积为200cm2)固定一轻质弹簧,弹簧上端连接一边长为10cm的正方体木块(A),当容器中水的深度为20cm时,木块有 35 的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(g=10N/kg)。
(1)求木块受到的浮力;
(2)求木块的密度;
(3)往容器中缓慢加水,直至木块刚好(全部)浸没于水中,停止加水,测得弹簧伸长了3cm,求此时弹簧对木块的作用力;
(4)从开始加水至停止加水,容器底部受到水的压力增加多少?
6.如图所示,一体积为1×10-3m3的立方体木块,在水中静止时,刚好有四分之一露出水面,(ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的质量;
(3)若用手将木块缓慢压入水中。当木块没入水中时,手对木块的压力。
7.总质量为230kg,体积为0.2m3的科考潜水器,在水中竖直向下运动时受到水的阻力f与速度v的关系如下表,当潜水器在水中浸没时,由静止开始竖直向下运动。求:
(1)潜水器受到的浮力;
(2)在水面下30m处受到水的压强;
(3)潜水器竖直向下运动的最大速度。
8.如图所示,一个质量为7.9kg的实心正方体铁块(ρ铁=7.9×103kg/m3),与一木块上下叠放在容器底部,中间用一根细线与木块相连接,实心木块的密度为0.5×103kg/m3,体积为20dm3。
(1)铁块对容器底部的压强;
(2)若不断向容器中倒水,当木块露出水面的体积多大时,铁块对容器底恰好无压力。
9.如图所示,容器的底面积为5×10-3m2,用细线将正方体A和物体B相连放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A上表面到水面的距离为0.2m。已知A的体积为1.0×10-3m3,所受重力为8N;B的体积为0.5×10-3m3,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)A上表面所受水的压强
(2)A所受的浮力大小;
(3)B所受重力大小;
(4)若用剪刀把细线剪断,正方体A和物体B静止时,水对容器底的压强变化了多少?
10. 如图甲所示,A、B两个薄壁圆柱形容器下半部用细管(体积不计)水平连通后放在水平地面上,将18kg水经A容器缓慢的注入整个装置的过程中,水对A容器底部的压强p与注入的水的质量m的关系如图乙所示。将一个内部有许多小气泡的冰球投入到A容器中(水未溢出),水面刚稳定时冰球露出水面的体积V露=216cm3,此时B容器中水的深度增加了Δh=0.03m。已知冰的密度为ρ冰=0.9×103kg/m3,求:
(1)质量为18kg的水的重力;
(2)当往整个装置中注入水的质量为5kg时,水对B容器底部的压强;
(3)冰球放入A容器中水面刚稳定时,冰球内部气泡的总体积V气。
11.一边长为10cm的正方体木块,用细线置于底面积为 250cm2的圆柱体容器中。向容器中逐渐加水,当向容器中加水: 3000cm3时,木块恰漂浮在水面上,木块有6cm的高度露出水面,且细线刚好拉直,如图所示。
(1)求木块的密度。
(2)继续向容器中逐渐加水,让木块的上表面刚好与水面相平,则此时细线的拉力大小为多少?容器底所受到水的压强是多少?
(3)在第(2)问的状态下,剪断细线,待木块静止时,水对容器底部减少的压强?
12.A、B是两个需要上漆的实心柱状工艺品,体积相同但材料不同.为了实现给它们自动上漆,并通过力传感器显示上漆的进度,物理实践小组设计了如图所示的上漆装置.其中A、B用不可伸长的细线 C(不计体积与质量)连接并悬挂于轻质细杆D 的下方.力传感器可以显示细杆D 对传感器的压力或拉力的大小.图中容器为柱形薄壁容器,B的底部与容器底部刚好接触但没有压力.从t=0s开始向容器中以恒定速度注入油漆,注漆速度为: 125cm3/s.已知A 和B 的底面积均为 100cm2,,高度均为 10 cm. A 的密度为 0.4g/cm3,B的密度为 1.2g/cm3,,油漆密度为 1g/cm3..细线C长5cm,容器底面积为 300cm2..整个注漆过程细线、细杆均保持竖直. g取10N/kg.求:
(1)工艺品B的质量.
(2)注漆某段时间,传感器显示细杆对传感器的力为O N,求此时工艺品未上漆部分的高度.
(3)从t=28s开始重新计时(即 tx=0),到力传感器显示示数为0为止,写出力传感器显示力的大小 F 随时间 tx变化的函数关系式.
13.如图所示,底面积为2×10−2m2的圆柱形轻质容器放置在水平桌面上,容器内装有适量水,将质量为900g的物体A和质量为600g,体积为150cm3的金属球B用细绳系在一起后放在容器中,静止后他们悬浮在水中,用剪刀将细绳剪断,金属球与物体A分离,金属球B下沉,物体A上浮。求:
(1)剪断细绳前,两物体排开水的总体积是多大?
(2)剪断细绳后,金属球B对容器底部的压力是多大?
(3)剪断细绳两物体分开后,容器底部受到水的压强的减少了多少?
14.一个圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体M,现慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强p水与所加水的质量m的关系如图丙所示,在整个过程中无水溢出,M的底面始终与容器中的水面平行,当加入的水等于3kg时,物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,如图乙所示,(已知ρ水=1.0×10kg/m3),求:
(1)圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h;
(2)圆柱体M的密度ρ
(3)圆柱形容器的内底面积S.
答案解析部分
1.【答案】解:(1)冰块(含空心铝球)完全浸没时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×45×10﹣6m3=0.45N;
由于冰块(含空心铝球)处于悬浮,则冰块(含空心铝球)重力G=F浮=0.45N;
(2)冰的体积V=V排﹣V铝=45cm3﹣10cm3=35cm3=35×10﹣6m3,
由ρ=mV和G=mg得冰的重力:
G=mg=ρ冰Vg=0.9×103kg/m3×10N/kg×35×10﹣6m3=0.315N;
空心铝球的重力:G球=G﹣G冰=0.45N﹣0.315N=0.135N;
由于空心铝球沉在底部,则受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV铝=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3=0.1N;
对水槽底部的压力:F=G﹣F浮=0.135N﹣0.1N=0.035N.
答:(1)冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力为0.45N;
(2)空心铝球最终对水槽底部的压力大小为0.035N.
【解析】【分析】(1)利用阿基米德原理可求冰块(含空心铝球)在水中的浮力,根据悬浮条件即可知道冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力;
(2)已知空心铝球的体积,即可求出冰的体积,利用G=mg=ρVg求出冰的重力,然后求出空心铝球的重力;
利用阿基米德原理求出空心铝球在水中的浮力,最后根据力的平衡可知对水槽底部的压力.
2.【答案】(1)解: 水舱未充海水,潜水艇漂浮在水面上时,浮力等于重力,即F'浮=G=1.2×107N
排开液体的体积V'排=F'浮ρg=1.2×107N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.2×103m3
(2)解: F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×103m3=1.5×107N
(3)解: 潜水艇悬浮在海水中时,受力平衡,浮力等于潜水艇重力和充入海水的重力之和,即F'浮=G艇+G海水
水舱至少充水重力为G海水=F'浮−G艇=1.5×107N−1.2×107N=3×106N
充水质量为m=G海水g=3×106N10N/kg=3×105kg
【解析】【分析】(1)潜水艇漂浮在海面上,所受浮力等于重力,根据阿基米德原理可以求出排水体积。
(2)知道潜水艇的体积、海水的密度,根据阿基米德原理求出完全潜入海水时受到的浮力。
(3)潜水艇完全潜入海水中悬浮时,潜水艇受到的浮力等于总重,知道水舱未充水的质量,根据G=mg得出水舱未充水的重力,进一步求出水舱中充入海水的重力和质量。
3.【答案】(1)解:由题知,木块排开水的体积: V排=600cm3=600×10−6m3,木块受到水的浮力: F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×600×10−6m3=6N
(2)解:木块漂浮在水面上∴木块受到的重力: G=F浮=6N,木块的质量: m= Gg=6N10N/kg =0.6kg,
木块的密度:ρ木= mV=0.6kg1000×10−6m3 =0.6×103kg/m3
【解析】【分析】(1)利用 F浮=ρ水gV排求得 木块受到水的浮力.
(2) 木块漂浮在水面上 , G=F浮 =mg,再利用ρ木= mV求得木块的密度.
4.【答案】(1)解:由于木块漂浮在水中,则木块受到的浮力为F浮=G=mg=4kg×10N/kg=40N
答:求木块所受浮力的大小是40N;
(2)解:由阿基米德原理得,木块排开水的体积为V排=F浮ρ水g=40N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10−3m3
木块的一块浸在水中,所以木块的体积为V=2V排=2×4×10−3m3=8×10−3m3
所以木块的密度为ρ=mV=4kg8×10−3m3=0.5×103kg/m3
答:求木块的密度是0.5×103kg/m3;
(3)解:木块为正方体,则木块的高度为h=3V=38×10−3m3=0.2m
水对木块底部的压强为p=ρ水gh浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×0.2m=1×103Pa
答:水对木块底部的压强是1×103Pa。
【解析】【分析】(1)根据物体的质量计算重力,结合重力计算压力;
(2)利用物体受到的浮力和液体密度,计算排开液体的体积;根据物体的质量和体积的比值,计算密度;
(3)根据正方体的体积计算边长,结合液体密度和深度,计算液体压强的大小。
5.【答案】(1)解:木块的体积 V=(10×10−2m)3=1×10−3m3
木块排开水的体积 V排=V−V露=V−35V=25V=25×1×10−3m3=4×10−4m3
木块受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10−4m3=4N
答:木块受到的浮力为4N
(2)解:弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变,则有 F浮=G
ρ水gV排=ρ木gV
故木块的密度 ρ木=V排Vρ水=25×1×103kg/m3=0.4×103kg/m3
答:木块的密度为0.4×103kg/m3
(3)解:木块A刚好完全浸没水中时,受到的浮力 F'浮=ρ水gV'排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×1×10−3m3=10N
木块重力 G木=ρ木gV=0.4×103kg/m3×10N/kg×1×10−3m3=4N
弹簧对木块的作用力 F=F'浮−G木=10N−4N=6N
答:此时弹簧对木块的作用力为6N
(4)解:从开始加水至停止加水,水的深度增加量 Δh=3cm+10cm×35=9cm=0.09m
容器底受到压强增加量 Δp=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa
容器底部受到水的压力增加量 ΔF=ΔpS=900Pa×200×10−4m2=18N
答:从开始加水至停止加水,容器底部受到水的压力增加了18N
【解析】【分析】(1)先求出木块的体积,再求出木块排开水的体积,利用阿基米德原理求木块受到的浮力(2)弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变, F浮=G ,即 ρ水gV排=ρ物gV ,据此求木块的密度。(3)木块A刚好完全浸没水中时,排开水的体积等于木块体积,利用阿基米德原理求受到的浮力,利用 G=mg=ρgV 求木块重力,弹簧对木块的作用力等于浮力减去重力。(4)从开始加水至停止加水,水深变化 Δh=3cm+10cm×35 ,利用 p=ρgh 求容器底受到压强增加量,再利用 F=pS 求容器底部受到水的压力增加量。
6.【答案】(1)解:木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×(1- 14 )×10-3m3=7.5N
答:木块受到的浮力为7.5N
(2)解:木块漂浮,则G木=F浮=7.5N
木块的质量m木= G木g=7.5N10N/kg =0.75kg
答:木块的质量为0.75kg;
(3)解:木块完全浸没后的浮力F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
木块完全浸没时F浮′=F压+G木
手对木块的压力F压=F浮′-G木=10N-7.5N=2.5N
答:手对木块的压力为2.5N。
【解析】【分析】(1)根据液体密度和排开液体的体积,可以计算浮力大小;(2)利用物体的重力可以计算质量大小;(3)根据液体密度和排开体积计算浮力,结合重力计算压力大小。
7.【答案】解:(1)由于潜水器在水中浸没,则
V排=V物=0.2m3
所似潜水器受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N
(2) 在水面下30m处受到水的压强为
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa
(3)潜水器在水中竖直向下运动时,受到重力、浮力和阻力的作用,当受力平衡时速度达到最大,则
f+F浮=G
潜水器受到的重力
G=mg=230kg×10N/kg=2300N
则
f=G−F浮=2300N−2×103N=300N
由表中数据可知,当f=300N时,v=1.2m/s,所以潜水器竖直向下运动的最大速度为1.2m/s。
答:(1)潜水器受到的浮力是2×103N;
(2)在水面下30m处受到水的压强为3×105Pa;
(3)潜水器竖直向下运动的最大速度1.2m/s。
【解析】【分析】(1)根据F浮=ρ液gV排,可以计算浮力;
(2)根据p=ρgh,可以计算液体压强的大小;
(3)根据G=mg,计算物体的重力。
8.【答案】(1)解:实心木块的质量m木=ρ木V=0.5×103kg/m3×20×10-3m3=10kg
实心铁块的重力G铁=m铁g=7.9kg×10N/kg=79N
实心木块的重力G木=m木g=10kg×10N/kg=100N
则实心铁块对容器的压力F=G木+G铁=79N+100N=179N
铁块的体积为V铁=m铁ρ铁=7.9kg7.9×103kg/m3=10−3m3
铁的边长为a=3V铁=310−3m3=0.1m
铁块的底面积为S=a2=(0.1m)2=0.01m2
铁块对容器底部的压强为p=FS=179N0.01m2=1.79×104Pa
答:铁块对容器底部的压强1.79×104Pa;
(2)解:当铁块对容器底恰好无压力,铁块与木块处于漂浮状态,浮力等于总重力,即F浮=G木+G铁=179N
排开水的体积V排=F浮ρ水g=179N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.0179m3
当木块稳定时,木块露出水面的体积V露=V木+V铁-V排=20×10-3m3+10-3 m3-0.0179m3=3.1×10-3m3
答:木块露出水面的体积3.1×10-3m3。
【解析】【分析】(1)利用密度公式算出实心木块的质量,利用G=mg可求得实心木块和铁块的总重力,根据ρ=mV算出铁块的体积,由V=a3算出铁的边长,由密度公式算出铁块的底面积,再利用压强公式求解。
(2)当铁块对容器底恰好无压力,铁块与木块处于漂浮状态,根据浮力等于总重力算出浮力,根据F浮=ρ水gV排可算出排开水的体积,进而算出当木块稳定时木块露出水面的体积。
9.【答案】(1)解:A上表面所受水的压强 p=ρgh=1×103kgm3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
答:A上表面所受水的压强是2000Pa
(2)解:A所受的浮力大小 FA浮=ρgV排=1×103kgm3×10N/kg×10×10−3m3=10N
答:A所受的浮力大小是10N
(3)解:B所受浮力大小 FB浮=ρgV排'=1×103kgm3×10N/kg×0.5×10−3m3=5N
由力的平衡得到 FA浮+FB浮=GA+GB
B所受重力 GB=FA浮+FB浮−GA=10N+5N−8N=7N
答:B所受重力大小是7N
(4)解:若用剪刀把细线剪断,正方体A漂浮在水面,正方体A此时的浮力 FA=GA=8N
正方体A浮力的变化量 ΔF浮=FA浮−FA=10N−8N=2N
正方体A漂浮时,容器中水下降的体积 ΔV排=ΔF浮ρg=2N1×103kgm3×10Nkg=2×10−4m3
容器中水面下降的高度 h=ΔV排S=2×10−4m35×10−3m2=0.04m
正方体A和物体B静止时,水对容器底的压强减小了
Δp=ρgΔh=1×103kgm3×10Nkg×0.04m=400Pa
答:若用剪刀把细线剪断,正方体A和物体B静止时,水对容器底的压强变化了400Pa。
【解析】【分析】(1)根据液体密度和深度,可以计算液体压强大小;(2)根据液体密度和排开液体的体积可以计算浮力大小;(3)利用液体密度和深度计算液体压强,根据悬浮时总重力和浮力差计算其中一个重力;(4)根据浮力差可以排开液体的体积差,结合底面积计算深度的变化量,利用液体密度计算液体压强的变化量。
10.【答案】(1)解: 质量为18kg的水的重力G水=m水g=18kg×10N/kg=180N
(2)解: 由图像乙可知,当A容器中注水4kg时,水对A容器底的压强为1×103Pa,此时A容器中水的深度hA=pAρ水g=1×103Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=0.1m
此时A容器中水的体积V水A=m水Aρ水=4kg1.0×103kg/m3=4×10−3m3
A容器的底面积SA=V水AhA=4×10−3m30.1m=0.04m2
由图像乙可知,当注入水的质量为4~6kg时,水对A容器底部的压强不变,说明A容器此时水面到达细管位置,水流入B容器,当B容器水面到达细管位置时,注入B容器中水的质量m水B=m−m水A=6kg−4kg=2kg
当B容器中注入水的质量为2kg时,即m水B=12m水A
此时B容器中水的深度与A容器中水的深度相同,则B容器的底面积为A容器底面积的一半,即SB=12SA=12×0.04m2=0.02m2
当往整个装置中注入水的质量为5kg时,注入B容器中水的质量m水B'=m'−m水A=5kg−4kg=1kg
此时B容器中水的体积V水B'=m水B'ρ水=1kg1.0×103kg/m3=1×10−3m3
此时B容器中水的深度hB=V水B'SB=1×10−3m30.02m2=0.05m
水对B容器底部的压强pB=ρ水ghB=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa
(3)解: 冰球放入A容器后水面刚稳定时B容器中水的深度增加了0.03m,则A容器中水的深度增加了0.03m,则冰球浸入水中的体积V浸=(SA+SB)Δh=(0.04m2+0.02m2)×0.03m=1.8×10−3m3
冰球处于漂浮状态,则所受浮力等于重力,则冰球的重力G冰=F浮=ρ水gV排=ρ水gV浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10−3m3=18N
冰球的质量m冰球=G冰球g=18N10N/kg=1.8kg
冰球的总体积V冰球=V浸+V露=1.8×10−3m3+0.216×10−3m3=2.016×10−3m3
冰的体积V冰=m冰球ρ冰=1.8kg0.9×103kg/m3=2×10−3m3
冰球内部气泡的总体积V气=V冰球−V冰=2.016×10−3m3−2×10−3m3=0.016×10−3m3=16cm3
【解析】【分析】(1)根据重力公式G=mg计算18kg水的重力;
(2)当注水4kg,此时水对A的容器为103Pa,根据P=ρgh计算A容器的深度h;根据密度公式计算水的体积,A容器底面积SA=V水AhA,据图可知当注入水的质量为4~6kg时,水对A容器底部的压强不变,说明A容器此时水面到达细管位置,注入B容器中水的质量m水B=m−m水A,当B容器中注入水的质量为2kg时,即m水B=12m水A,且B容器中水的深度与A容器中水的深度相同,所以SB=12SA,当往整个装置中注入水的质量为5kg时,注入B容器中水的质量m水B'=m'−m水A,根据密度公式计算B容器中水的体积V水B'=m水B'ρ水,B容器中水的深度hB=V水B'SB,根据压强公式pB=ρ水ghB计算水对B容器底部的压强。
(3) 冰球放入A容器后水面刚稳定时B容器中水的深度增加了0.03m,所以A容器中水的深度增加了0.03m,则冰球浸入水中的体积V浸=(SA+SB)Δh,此时冰球处于漂浮状态,则冰球的重力G冰=F浮=ρ水gV排=ρ水gV浸,根据重力公式m冰球=G冰球g计算冰球质量,冰球的总体积V冰球=V浸+V露,结合密度公式V冰=m冰球ρ冰计算冰的体积,所以冰球内部气泡的总体积V气=V冰球−V冰。
11.【答案】(1)解: 木块的体积V木=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10−3m3,木块恰漂浮在水面上,排开水的体积 V排=10cm×10cm×(10cm−6cm)=400cm3=4 ×10−4m3,
木块恰漂浮在水面上时,细线刚好拉直,则有G=F浮,
则根据 G=mg、ρ=mV和 F浮=ρ液gV排可得:ρ木V木g=ρ水gV排,
代入数据可得: ρ木×1×10−3m3×10N/kg=1×103kg/m3×10N/kg×4×10−4m3解得,木块的密度 ρ木=0.4×103kg/m3。
答:木块的密度为0.4×10kg/m3。
(2)解: 木块的重力 G=mg=ρVg=0.4×103kg/m3×1×10−3m3×10N/kg=4N,继续向容器中逐渐加水,让木块的上表面刚好与水面相平时,木块恰好完全浸没在水中,
V'排=V=1×103m3,
则木块完全浸没再水中时受到的浮力:F'=ρ水gV'排=1×10kg/m2×10N/kg×1×10-3m3=10N,
对木块进行受力分析可知,此时未块受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力作用,
且重力与拉力之和等于浮力
故细线的拉力F=F’-G=10N-4N=6N:
当向容器中加水3000cm2时,容器内水和木块浸入水中的体积之和:V总=V+V排=3000cm3+400cm3=3400cm3
则水的高度h= V总/S容=13.6cm,
继续向容器中逐渐加水,让木块的上表面刚好与水面相平时,容器内水的深度h=h+h露
=13.6cm+6cm=19.6cm=0.196m
所以容器底所受到水的压强:p=ρ水gh=1×10kg/m2×10N/kg×0.196m=1960Pa。
答:继续向容器中逐渐加水,让木块的上表面刚好与水面相平,则此时细线的拉力大小为6N:容器底所受到水的压强是1960Pa;
(3)解: 在第(2)问的状态下,剪断细线,待木块静止时,仍然漂浮在水面上,且浮力等
于重力不变,排开水的体积不变,
故露出水面的体积为V露=1000cm3-400cm3=600cm3,
则水面下降的高度△h=V露/S容=600cm3/250cm2=2.4cm=0.024m,
所以,水对容器底部减少的压强△p=ρ水g△h=1×10kg/m2×10N/kg×0.024m=240Pa。
答:在第(2)问的状态下,剪断细线,待木块静止时,水对容器底部减少的压强为240Pa。
【解析】【分析】(1)利用木块漂浮时浮力等于重力,结合阿基米德原理和重力公式推导木块密度。需先确定木块浸入水中的体积,再通过受力平衡关系建立等式求解。
(2)分两步,一是计算木块完全浸没时的浮力,结合重力求拉力;二是确定此时水的深度,利用液体压强公式求容器底压强。需注意水的体积变化与木块排开体积的关系。
(3)剪断细线后木块漂浮,通过比较前后两次排开水的体积差得到水面下降高度,再用液体压强公式求减少的压强。关键是找到排开体积的变化量。
12.【答案】(1)解:工艺品B的质量 mB=ρBVB=ρBSBhB=1.2g/cm3×100cm2×10cm=1200g=1.2k g
(2)解:工艺品A的质量 mA=ρAVA=ρASAhA=0.4g/cm3×100cm2×10cm=400g=0.4kg
工艺品A 的重力 GA=mAg=0.4kg×10N/kg=4N
工艺品B的重力 GB=mBg=1.2kg×10N/kg=12N
细杆对传感器的力为 O N 时,说明AB 整体受到的浮力等于总重力 F浮'=G总=GA+GB=4N+12N=16N
AB 排开油漆的总体积 V排=F浮'ρ汤g=16N1×103kg/m3×10N/kg=1.6×10−3m3= 1600cm3
B的体积 VB=SBhB=100cm2×10cm=1000cm3
A 浸在油漆中的体积 V锥A'=V排−VB=1600cm3−1000cm3=600cm3
A工艺品油漆上漆的高度 h排A=V排锥侧SA=600cm3100cm2=6cm
所以工艺品未上漆的高度 h±A=10cm−6cm=4cm
(3)解: t=28s,注入油漆的体积 V液=125cm3/s×28s=3500cm3
油漆恰好到达 B 顶部时,注入油漆的体积 V液'=(S差−SB)hB=(300cm2−100cm2)×10cm=2000 cm3
油漆继续上升恰好到达A 底部时,再次注入油漆的体积 V液''=Schc=300cm2×5cm=1500cm3
V液液=V逆液'+V液"
即此时油漆恰好达到A 底部,从此时开始重新计时,液面再上升 h排A=6cm,细杆作用力恰为ON该阶段注漆的体积 V1=(S合−SA)h棱锥侧=(300cm2−100cm2)×6cm= 1200cm3
该阶段注漆时间 t2=1200cm3125cm3/s=9.6s
当 0≤tx≤9.6s时,注入油漆体积 V油1=125cm3/s×tx
A 排开油漆的体积 V排A=SAV追1S浓−SA=100cm2×125cm3/s×tx300~cm2−100cm2= 62.5cm3/s×tx
A 受到的浮力 F浮A=ρ汤V排Ag=1×103kg/m3×62.5×10−6m3/s×tx× 10N/kg=0.625N/s×tx
AB 整体受到的浮力 F浮=F浮B+F浮A=ρ追V排Bg+F浮A=1×103kg/m3×1× 10−3m3×10N/kg+0.625N/s×tx=10N+0.625N/s×t,
对AB 整体进行受力分析如解图所示,可得F=G总-F浮=16 N-(10 N+0.625 N/s×t×)=6 N-0.625N/s×tx
综上所述,当( 0≤tx
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