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课外实验小组的同学为对津河水质进行监测,他们找来了一根长1.2m粗细均匀的木条,在其底端嵌入适量重物(重物体积忽略不计),使其能直立漂浮在水中,做好相应的标记后就做成一个简

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课外实验小组的同学为对津河水质进行监测,他们找来了一根长1.2m粗细均匀的木条,在其底端嵌入适量重物(重物体积忽略不计),使其能直立漂浮在水中,做好相应的标记后就做成一个简易的密度计,该简易密度计的总质量为0.5kg.取g=10N/kg.
(1)先将该木条放入足够深的清水中,测得木条露出水面0.2m,在水面处画上白线,请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力.
(2)请通过计算说明应在木条的什么位置上标出表示污水密度达到1.05×103kg/m3红线,以监测水密度是否超标.
▼优质解答
答案和解析
(1)h=1.2m-0.2m=1m,
木条受到水的压强:
P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1.0×104Pa;
∵木条漂浮,
∴木条受到的浮力:
F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N.
(2)∵该木条密度计漂浮,
∴在清水中受到的浮力F等于在污水中受到的浮力F′,
即:ρgshgsh
h=
ρ水h
ρ
=
1.0×103kg/m3×1m
1.05×103kg/m3
=0.95m,
露出水面长度:
L=1.2m-0.95m=0.25m,
在距离木条上端0.25m的位置画上表示污水密度达到1.05×103kg/m3时的红线,以监测湖水密度是否超标.
答:(1)此时木条底端受到的水的压强1.0×104Pa,木条受到的浮力为5N;
(2)在距离木条上端0.25m的位置画上表示污水密度达到1.05×103kg/m3时的红线.
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