如图所示,一底面积为20cm2的圆柱形容器,其底部竖放一高为10cm、截面积为15cm2的圆柱体木块,现慢慢地向容器中注

如图所示,一底面积为20cm2的圆柱形容器,其底部竖放一高为10cm、截面积为15cm2的圆柱体木块,现慢慢地向容器中注入水,假设木块不吸水,当注入多少千克的水时,木块对容器底部的压力恰好为零?(ρ=0.8×103kg/m3、g=10N/kg)
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解题思路:若使木块竖直漂浮,注入水的质量最少,即木块与容器底接触且木块对容器底的压力恰好为零,此时木体所受的浮力等于自身的重力;根据公式F=ρgV可求木块排开水的体积;从而求出木块浸入水中的深度;根据公式V=Sh可求注入水的体积;根据公式m=ρV可求注入最少水的质量.

当木块与容器底接触且木块对容器底的压强恰好为零时,此时注入水的质量最少,
F=G=mg=ρShg=0.8×103kg/m3×15×10-4m2×0.1m×10Nkg=1.2N,
木块排开水的体积:
V=
F浮
ρ水g=
1.2N
103kg/m3×10N/kg=1.2×10-4m3=120cm3
木块浸入水中的深度:
h=
V排
S木=
120cm3
15cm2=8cm,
注入水的体积为:
V=(S-S)h=(20cm2-15cm2)×8cm=40cm3
注入最少水的质量:mV=1g/cm3×40cm3=40g=0.04kg.
答:当注入0.04千克的水时,木块对容器底部的压力恰好为零.

点评:
本题考点: 压力及重力与压力的区别.

考点点评: 本题考查了学生对重力公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,难点注入水的质量最少和最多情况的分析,知道要使木块竖直漂浮,注入水的质量最少,木块与容器底接触且木块对容器底的压力恰好为零.

1年前

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