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(2014•广西)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有25的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(
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(2014•广西)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有
的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg).求:

(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示).
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(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示).
▼优质解答
答案和解析
(1)物块A体积为V=(0.1m)3=0.001m3,
则V排=V-V露=V-
V=
V=
×0.001m3=6×10-4m3,
∴F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变
F浮=G,
ρ水gV排=ρ物gV,
ρ物=
ρ水=
×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(3)物块A刚好完全浸没水中
F1=F浮-G=ρ水gV-ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3-0.6×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N;
由图乙可知:此时弹簧伸长了4cm,
假设水面不动(即不加水),弹簧伸长4cm,木块向上运动4cm,水面距底部距离为20cm+4cm=24cm.
由于将水加至木块A刚好完全浸没水中,水面再升高的高度h′=10cm-
×10cm=4cm.
∴水面升高的高度△h=24cm+4cm-20cm=8cm=0.08m.
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa.
答:(1)物块A受到的浮力为6N;
(2)物块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p为800Pa.
则V排=V-V露=V-
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∴F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变
F浮=G,
ρ水gV排=ρ物gV,
ρ物=
V排 |
V |
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(3)物块A刚好完全浸没水中
F1=F浮-G=ρ水gV-ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3-0.6×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=4N;
由图乙可知:此时弹簧伸长了4cm,
假设水面不动(即不加水),弹簧伸长4cm,木块向上运动4cm,水面距底部距离为20cm+4cm=24cm.
由于将水加至木块A刚好完全浸没水中,水面再升高的高度h′=10cm-
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∴水面升高的高度△h=24cm+4cm-20cm=8cm=0.08m.
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa.
答:(1)物块A受到的浮力为6N;
(2)物块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p为800Pa.
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