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如图所示 底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水.将一质量为540g的实心铝球投入水中

时间:2019-07-12 23:15:51

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如图所示 底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水.将一质量为540g的实心铝球投入水中

问题补充:

如图所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水.将一质量为540g的实心铝球投入水中.问:

(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?

(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?

(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg).

答案:

解:(1)根据ρ=可得:

铝球的体积V铝===2×10-4m3,

根据阿基米德原理可得:

铝球浸没在水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV铝=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N;

(2)设投入铝球后水面上升的高度为△H,则:

△H====0.025m,

水对容器底部增加的压强:

p=ρ水g△H=1×103kg/m3×10N/kg×0.025m=250Pa;

(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮′,

则:F浮′=G-F拉,即ρ水gV排′=G-F拉

V排′====1.4×10-4m3,

铝球露出水面的体积:

V露=V-V排′=2×10-4m3-1.4×10-4m3=6×10-5m3.

答:(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是2N;

(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加250Pa;

(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为1.4×10-4m3时绳子会拉断.

解析分析:(1)先根据V=求铝球的体积,铝球浸没在水中时排开水的体积和本身的体积相等,再根据F浮=ρgV排求出铝球浸没在水中受到的浮力;(2)根据V=Sh求出铝球浸没时容器内水上升的高度,再根据p=ρgh求出容器底部压强的增加量;(3)根据G=mg可知铝球的重力,绳恰好断掉时绳的拉力为4N,此时水中的铝块受到得浮力等于铝块重减去绳子的拉力,根据阿基米德原理可计算铝块在水中的体积,铝块露出水面的体积V露=V-V排.

点评:本题是一道力学综合题,要求灵活运用密度公式、重力公式、液体压强公式、阿基米德原理和力的合成,难度较大.

如图所示 底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水.将一质量为540g的实心铝球投入水中.问:(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?(2)投入铝球后 水对容器底

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