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如图所示,将挂在弹簧测力计下端高为8cm、横截面积为100cm2的柱形物块缓慢放入底面积为500cm2的圆柱形容器内的水中.当物块直立静止时,物块浸入水中深度为2cm

答案:2  悬赏:10  手机版
解决时间 2021-01-23 14:44
如图所示,将挂在弹簧测力计下端高为8cm、横截面积为100cm2的柱形物块缓慢放入底面积为500cm2的圆柱形容器内的水中.当物块直立静止时,物块浸入水中深度为2cm,弹簧测力计的示数为8N,水对容器底部的压强为1.2×103Pa.现向容器中加水,当弹簧测力计的示数为5N时,注入水的质量为m,水对容器底部的压强为p,柱形物块受到的浮力为F.已知弹簧测力计的称量范围为0~10N,刻度盘上0~10N刻度线之间的长度为10cm.若g取10N/kg,则下列说法中正确的是A.柱形物块所受重力大小为8NB.柱形物块受到的浮力F大小为3NC.水对容器底部的压强p为1.8×103PaD.向容器中注入水的质量m为3.0kg
最佳答案
C解析分析:(1)对圆柱体进行受力分析,圆柱体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用,由圆柱体在水面下的体积和横截面积求出排开水的体积,求出浮力,又知道受到竖直向上的拉力,求出圆柱体的重力.(2)当向容器中倒水时,再对圆柱体进行受力分析,知道重力、弹簧测力计的示数,求出此时圆柱体受到的浮力.(3)现在的浮力比原来的浮力增大了几牛,弹簧测力计缩短几厘米,圆柱体比原来的水面上升几厘米,又因为浮力增大,排开水的体积增大,圆柱体进入水中的深度增大,两者之和,就是水面上升的高度,根据液体压强公式求出增大的压强,求出此时容器底受到的压强.(4)知道水面增加的深度,求出增加的体积,减去圆柱体增加的排开水的体积,得增加水的体积,求出增加水的质量.解答:A、圆柱体浸在水中的深度是2cm,横截面积是100cm2,受到竖直向上的浮力为:F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×2×100×10-6m3=2N.圆柱体受到竖直向上8N的拉力.圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力和浮力是平衡力,所以G=F浮+F拉=2N+8N=10N.不符合题意.B、注入水的质量为m,圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力是平衡力,此时拉力是5N,重力是10N,受到的浮力:F=G-F拉'=10N-5N=5N.不符合题意.C、倒水之前弹簧测力计对圆柱体的拉力是8N,倒水之后弹簧测力计的对圆柱体的拉力是5N,弹簧缩短3cm,圆柱体被向上拉动3cm,此时圆柱体已经距离原本水面高1cm处,并且物块还有5cm浸在水中,因此水面上升了6cm,所以液体对容器底的压强增大:△p=ρ水g△h=103kg/m3×10N/kg×6×10-2m=600Pa.所以容器底受到的压强为:p=△p+p'=600Pa+1.2×103Pa=1.8×103Pa.符合题意.D、倒入水之后水深增加6cm,圆柱体的排开水的深度增加了5cm-2cm=3cm,所以增加水的体积为:V=500cm2×6cm-100cm2×3cm=2700cm3,所以增加水的质量为:m=ρ水V=1g/cm3×2700cm3=2700g=2.7kg.不符合题意.故选C.点评:本题要考虑水增加时,圆柱体排开水的体积在增加,浮力增加,同时弹簧测力计拉动圆柱体的拉力减小,弹簧缩短,圆柱体要上升.此处学生不容易理解,这个题有很大的难度.
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