有一金属块,在空气中称得重3.8N,将它浸没在盛满水的溢水杯中时,有50mL的水从溢水杯中流入量筒,求:(1)金属块的体积;(2)金属块在水中受到的浮力;(3)金属块在水中时弹簧秤的读数;(4)金属的密度是多少?
分析:首先应该知道金属块的密度大于水的密度,所以金属块浸没在盛满水的溢水杯中溢出水的体积等于金属块体积,即。根据阿基米德原理
,可解得浮力。再根据示重差法
,可解得金属块在水中时弹簧秤的读数,即
。金属块的密度应根据
解得。
解:
(1)金属块的体积等于溢出水的体积。
(2)。
(3)
(4)
如图所示,物体漂浮在圆柱形容器的水面上,B物体上放着一个物体A时,B排开水的体积为;若将A取下放入水中静止后,A、B两物体排开水的总体积为V2,且
,
,
,求容器底对物体A的支持力的多少?
分析:A、B分开之前漂浮在水面上,则有,将A取下投入水中静止后,物体B仍漂浮在水面上,则有
,而A沉入容器底部受三个力作用,即重力、支持力、浮力。则有
,以上三个方程相减得:
可求出N。
解:原情况A、B叠放在一起时,漂浮在水面上,则有: ①
A、B分开后B仍漂浮,A沉入水底,则有: ②
③
①-②-③得:,而
∴
如图所示,一圆柱形容器底面积为,重为10N,把它放在水平桌面上。容器内放置一边长为
,密度为
的立方体木块,求:(1)桌面受的压强;(2)向容器内慢慢注水,恰好使木块对容器底的压力为零,此时木块下底面受到的压强多大?容器内水深多少?(
。)
分析:注水前,桌面受到的压强,应等于桌面受到的压力除以容器的底面积。即。当慢慢向容器中注水,恰使木块对容器底压力为零时,说明木块此时只受二个力:重力和浮力。物体处于漂浮状态。
。而浮力又等于木块底部所受水的压力
,进而根据
可求出木块底部受到的压强,然后再根据
求出此时水的深度。
解:
(1)
。
(2)当时,木块对容器底压力为0,此时
,即:
,所以
∴
高为20cm的柱形容器内盛有10cm深的水,如图3所示。现将一密度为,高为15cm的柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的3倍,则物块静止在水中时(与容器底不密合)物块对容器底的压强与水对容器底的压强之比是多少?
分析:将物块投入水中后,水面要升高,此时
,即
。进而求出
,由于物块对容器底有压强,可分析出物块受三个力作用。即
,因为物块对容器底的压力和容器底对物块的支持力是相互作用力,它们等值反向,所以求出支持力即也就知道了压力,然后根据
求出物块对容器底的压强。而水对容器底的压强,则可根据
求出,最后再求出两个压强之比。
解:设木块投入水中后,水面升高,水深为
物块对容器底的压强为
水对容器底的压强
一边长为的正方体悬浮在密度为
的液体中,若上表面到液面的距离为
,则正方体上、下表面受到的压力多大?物体受到的浮力是多大?
解析:欲知正方体上下表面受到的压力,先应根据液体的压强公式求出压强:,
,然后据
得
即可求出压力和浮力。
答案:物体上表面受到的压力为:(方向向下)
物体下表面受到的压力为:(方向向上)
物体受到的浮力:(浮力产生的原因)
方法提炼:此题用浮力产生的原因即压力差法求浮力,可以加深对浸没在液体里的物体受到的浮力与深度无关的理解,亦可巩固液体的压强等知识。
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