上表面恰好与液面相平,如图乙所示。取g=10N/kg,已知水的密度ρ103kg/m3.求:
(1)图甲中木块受的浮力大小; (2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强。
水
=1.0×
解:(1)由阿基米德原理可得: F浮=ρ
V排g=1.0×103kg/m3×(0.1m)3×(1﹣)×10N/kg=6N;
水
(2)木块的重力:G木=F浮=6N,
木块表面上放一重2N的石块,当它静止时,F'浮=G总, 即ρ液V木g=G木+G石,
液体的密度:ρ液==
=0.8×103kg/m3。
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强:p=ρ800Pa。
答:(1)图甲中木块受的浮力为6N; (2)图乙中液体的密度为0.8×103kg/m3;
乙
gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.1m=
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强为800Pa。
23.将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随
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容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为?细线对木块的最大拉力为?(设水的密度为ρ=1.0×103kg/m3)
解:
(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm; 所以木块的高度:L=9cm+(22cm﹣16cm)=15cm=0.15m; 则木块的体积:V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×103m3,
﹣
木块全部淹没时受到的浮力最大为: F浮=ρ
gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×103m3=15N。
﹣
水
(2)由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa, 则木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,
所以,木块重力:G=F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N; 直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大, 由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为: F拉=F浮﹣G=15N﹣9N=6N。
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答:木块所受到的最大浮力为15N; 细线对木块的最大拉力为6N。
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