如图1—5—9(a)(b)(c).
(a) (b) (c)
图1—5—9
图(a)中,木块受拉力F1,重力和浮力.
图(b)中,细线剪断,木块处于漂浮状态,设排开水的体积为V排. 图(c)中,将露出水面的部分切去后,木块仍漂浮,这时再 施加F2=1 N的压力,仍有部分体积露出水面. 已知:F1=2N,F2=1N,V′=20cm—2×105m
—
33
求:?水
解 根据三个图,木块均静止,分别列出受力平衡过程
?F浮1?G?F1? ?F浮2?G??F浮3?G2?F2①② ③将公式中各量展开,其中V排指图(b)中排开水的体积.
??水gV??木gV?F1? ??水gV排??木gV
???木g(V排?V?)??木gV排?F2(V?指图(c)中露出的体积) 代入数值事理,过程中用国际单位(略)
?水V—?木V=?水V排—?木V
2 10 (?水V排—?木V排)=
—51+?水×2×10 10 约去V排和V,求得:?水=0.6×10kg/m 答案 木块密度为0.6×10kg/m.
3
3
33
例17 如图1—5—10(a)所示的圆柱形容器,底面积为200cm,里面装有高20cm的水,将一个体积为500cm的实心铝球放入水中后,球沉底(容器中水未溢出).
3
2
(a) (b)
图1—5—10
求:(1)图(b)中水对容器底的压强容器底增加的压力.
(2)图(b)中容器对水平桌面的压强和压力.(不计容器重,?铝=2.7×10kg/m,
33
g取10N/kg)
精析 铝球放入后,容器中水面增加,从而造成容器底=500cm=5×10m,?铝=2.7×104m.
—
3—43
3
求:(1)图(b)中水对容器底p,增加的压力△F, (2)图(b)中水对容器底p′,增加的压力△F′, 解 放入铝球后,液体增加的深度为△h.
500cm3V △h===2.5cm=0.025m 2200cmS (1)水对容器底的压强 p=p水g(h+△h)
=1.0×10kg/m×10N/kg×(0.2+0.025)m =2250Pa
水对容器底增加的压力
△F=△pS=?水g△h·S=?水gV =1.0×10kg/m×10N/kg×5×10m =5N △F≠G铝球
3
3
—4
3
3
3
(2)图(b)中,容器对水平桌面的压力 F′=G水+G球
=(?水V水+?蚀V)g =(?水Sh+?铝V)g
=(1.0×10kg/m×0.02m×0.2m+2.7×10kg/m×5×10m)×10N/kg =53.5N p′=
3
3
2
3
3
—4
3
F?53.5N==2675Pa 2S0.02m 答案 图(b)中,水对容器底的压强为2250Pa,水对容器底增加的压力为5N;容器对水平桌面压力为53.5N,压强为2675Pa.
例18 (河北省中考试题)底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体
B,物体B恰好没入水中,如图1—5—11(a)所示.已知物体B的密度为6×10kg/m.质
量为0.6kg.(取g=10N/kg)
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(a) (b)
图1—5—11
求:(1)木块A的密度.
(2)若将B放入水中,如图(b)所示,求水对容器底部压强的变化.
已知:S=400cm=0.04m,A边长a=10cm=0.1m,?B=6×10kg/m,mB=0.6kg 求:(1)pA;(2)△p. 解 (1)VB=
-3mB0.6kg3
==0.1×10m ?B6?103kg/m32232
图(a)A、B共同悬浮:F浮A+F浮B=GA+GB 公式展开:?水g(VA+VB)=?水gVA+mBg 其中VA=(0.1m)=1×10m
3
-3
3
?A=
?水VA??水VB?mBVA
代入数据:
1?103kg/m3?10?3m3?103kg/m3?0.1?10?3m3?0.6kg ?A= ?3310m
?A=0.5×10kg/m
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(2)B放入水中后,A漂浮,有一部分体积露出水面,造成液面下降. A漂浮:F浮A=GA
?水gVA排=?AgVA
?AVA0.5?105kg/m3?10?3m3 VA排== 33?水1?10kg/m =0.5×10m 液面下降△h=
-3
3
△VVA?VA排=
SS1?10?3m3?0.5?10?3m3 ==0.0125m
0.04m2 液面下降△p=?水g△h=1.0×10kg/m×10N/kg×0.0125m=125Pa. 答案 A物体密度为0.5×10kg/m.液体对容器底压强减少了125Pa.
例19 (北京市中考试题)在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器,内装密度为?1的液体.将挂在弹簧测力计下体积为V的金属浸没在该液体中(液体未溢出).物体静止时,弹簧测力计示数为F;撤去弹簧测力计,球下沉并静止于容器底部,此时液体对容器底的压力为容器底对金属球的支持力的n倍.
求(1)金属球的密度;(2)圆柱形容器内液体的质量.
精析 当题目给出的各量用字母表示时,如果各量没用单位,则结果也不必加单位.过程分析方法仍从受力分析入手.
解 (1)金属球浸没在液体中静止时 F浮+F=G
3
33
3