29.(8分)(2015?贵港)一带阀门的圆柱形容器,底面积是200cm,装有12cm深的水,正方体M边长为10cm,重20N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,试求: (1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2cm时,细绳刚好被
33
拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?(g取10N/Kg,水的密度为1.0×10Kg/m).
2
解:(1)正方体M的质量mM=
3
3
3
==2kg,
﹣33
体积为VA=L=(10cm)=1000cm=1×10m, 所以,密度ρA=
=
=2×10kg/m;
3
3
(2)由于用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则: V排1=(1﹣)VA=×1×10m=8×10m,
受到的浮力为:
33﹣43
F浮1=ρ水gV排1=1.0×10kg/m×10N/kg×8×10m=8N; 设A放入水中后水深为h′,则有Sh′=Sh+V排1, 则h′=h+
=0.12m+
=0.16m.
﹣33
﹣43
此时水对容器底部的压强:
333
p=ρ水gH′=1.0×10kg/m×10N/kg×0.16m=1.6×10Pa. (3)原来石块M浸入水中深度为h1=(1﹣)L=×10cm=8cm,
水面下降2cm时正方体M浸入水中深度为h2=h1﹣2cm=8cm﹣2cm=6cm,
223﹣23
则V排2=h2L=6cm×(10cm)=600cm=6×10m,
33﹣23
F浮2=ρ水gV排2=1.0×10kg/m×10N/kg×6×10m=6N; 当绳子刚被拉断时有:Fm+F浮2=G,
所以细绳能承受的最大拉力Fmax=G﹣F浮′=20N﹣6N=14N.
33
答:(1)正方体M的密度为2×10kg/m;
3
(2)正方体M受到的浮力为8N;此时水对容器底部的压强为1.6×10Pa;
(3)当容器中水面下降了2cm时,细绳刚好被拉断,细绳能承受的最大拉力是14N.
19.(2015?梅州)如图12所示,已知重为10N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体
积占木块总体积的4/5(g取10N/kg)。 (1)求木块所受到的浮力大小;
(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,求木块下表面受到水的压强; (3)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大的压力。 解:
(1)因为木块漂浮在水面上,所以受到的浮力F浮=G木=10N; (2)所处0.2m水深度木块的下表面受到的压强
(3)根据F浮=ρ
水
图12
gV排可知,
浸入水中的体积即为排开液体的体积:
答:
(1)木块所受到的浮力为10N;
(2)木块下表面受到水的压强为2000Pa;
(3)要将木块全部浸没水中,需要施加的压力为2.5N
25.(8分)(2015?咸宁)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,现慢慢想容器中加水,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
3
=1.0×10kg/m)
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.
3
解:(1)当加入的水m水=3kg时,p水=0.6×10Pa,
由p=ρgh可得,水的深度h===0.06m=6cm;
(2)由于物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,则物体M的高度H=h+h露=6cm+4cm=10cm; 由漂浮条件可知:F浮=G, 即:ρ水V排g=ρ物V物g, 则ρ水Sh浸g=ρ物SHg, 所以ρ
物
=ρ
水
=×1×10 kg/m=0.6×10 kg/m;
3
3
3333
(3)由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0×10Pa、0.6×10Pa, 由p==得: S=
=
=
=0.1m.
2
答:(1)圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h为6cm;
33
(2)圆柱体M的密度ρ为0.6×10kg/m;
2
(3)圆柱形容器的内底面积S为0.1m.
30.(4分)(2015?衡阳)如图所示,将质量为2kg的正方形物块,放入盛有水的水槽内,待
物块静止时,其下表面距水面6cm。求:
(1)物块受到水的浮力大小; (2)水对物体下表面的压强大小。
解:(1)因为物块漂浮,所以物块受到的浮力等于物块的重力: G物=m物g=2kg×9.8N/kg=19.6N, 由物体的浮沉条件可知: F浮=G物=19.6N;
(2)物体下表面受到水的压强为
33
p=ρgh=1.0×10kg/m×9.8N/kg×0.06m=588Pa. 答:(1)物块受到水的浮力是19.6N. (2)水对物体下表面的压强588Pa.
28.(7分) (2015?常州)小明来到索有“中国死海”之称的新疆达坂城盐湖游玩,看到游客能漂浮在湖面,便利用随身携带的砝码盒以及长方体有盖铁皮罐、细线、沙石、水等物品探究湖中盐水的密度.(g取10N/kg)
①取一根细线与铁皮罐等高,通过对折细线找到铁皮罐一半高度位置,并作记号· ②在铁皮罐内加入适量沙石并加盖密封,使之漂浮时一半浸入水中.
③在铁皮罐上加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在水中.
④将该铁皮罐放入盐水中,加砝码,直至铁皮罐恰好浸没在盐水中. 问:(1)铁皮罐的体积有多大? (2)铁皮罐和沙石的总重有多大? (3)盐水的密度有多大?
19.(10分) (2015?沈阳)小明在做有关浮力的实验中,测得装满水的溢水杯重力为4.8N,空小桶重力为0.2N,把它们
放在水平桌面上,如图12甲所示。再将一个质量为400g的小球轻轻放入溢水杯中,小球沉到杯底,溢出的水全部流入小桶,如图12乙所示。将装有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,静止时测力计的示数敷如图12丙所示。取g=10N/kg,水=1.0×l0 kg/m。求:
(1)若溢水杯与桌面的接触面积为50 cm, 放入小球前,装满水的溢水杯对桌面的压强。 (2)小球浸没在水中时所受的浮力。 (3)小球的密度。
【解析】(1)溢水杯对水平桌面的压力等于自身重力,则它对水平桌面的压强为:
2
3
3
(2)根据阿基米德原理可知小球所受浮力等于它排开的水的重力,则所受浮力为:F 浮=G 排 =0.7N-0.2N=0.5N
(3)小球的体积等于它排开水的体积:
小球的密度:
25.(2015?乐山)如图所示,用弹簧秤悬挂一物体,在空气中弹簧秤示数为6N,当物体浸没
在水中弹簧秤的示数是4N,g=10N/kg。求: (1) 物体的重力G;
(2 ) 物体浸没在水中受到的浮力F浮;
(3) 物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ。 解:(1)由题意知,物体的重力G=6N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮=G-F视=6N-4N=2N
(3)由F浮=ρgV排,可得,V=V排=
答:(1)物体的重力G为6N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮为2N.
33
(3)物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ为3×10kg/m 22.(5分)(2015?乌鲁木齐)如图,将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中,冰块内空
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心铝球的体积V铝=10cm,当冰块(含空心铝球)悬浮时,排开水的体积V排=45cm.冰全部
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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=0.9×10kg/m,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.
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