如图甲所示,水平面上有一个质量为50g,底面积为5×10﹣2m2的圆柱形薄壁容器,容器中装有质量为500g的水,现将一个质量分布均匀、体积为5×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为3×10﹣5m3.求:
(1)物块漂浮时受到的浮力
(2)物块的密度
(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中(水未溢出),如图乙,求此时水对容器底的压强。
解:(1)已知V排=4.0×10﹣5m3,
则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣5m3=0.3N。
(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F浮=0.3N,
则质量m===0.03kg;
物块的密度ρ===0.6×103kg/m3;
(3)由ρ=得水的体积为V水===5×10﹣4m3,
物块使其恰好完全浸没在水中,水和物块的总体积V=V水+V物=5×10﹣4m3+5×10﹣5m3=5.5×10﹣4m3
则水的深度为h===0.011m,
所以水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.011m=110Pa。
答:(1)物块受到的浮力大小为0.3N;
(2)物块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)此时水对容器底的压强110Pa。