如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重6N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为27N的金属块,现将金属块浸没水中,容器内水面由20cm 上升到30cm(g=10N/kg).求:
(1)金属块未放入水中时(如图所示),容器底部受到的水的压强:
(2)金属块的密度;
(3)金属块浸没水中静止后弹簧测力计的示数;
(4)金属块浸没水中后(未于底部接触),容器对桌面的压强.
如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重6N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为27N的金属块,现将金属块浸没水中,容器内水面由20cm 上升到30cm(g=10N/kg).求:
(1)金属块未放入水中时(如图所示),容器底部受到的水的压强:
(2)金属块的密度;
(3)金属块浸没水中静止后弹簧测力计的示数;
(4)金属块浸没水中后(未于底部接触),容器对桌面的压强.
已知:h1=20cm=0.2m ρ水=1.0×103kg/m3 g=10N/kg h2=30cm=0.3m S=100cm2=0.01m2 G金=27N G0=6N
求:(1)p1=?(2)ρ金=?(3)p2=?
解:
(1)金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)金属块的体积为V金=V排=Sh排=S(h2﹣h1)=0.01m2×(0.3m﹣0.2m)=0.001m3,
金属块的密度为ρ金==
=
=2.7×103kg/m3;
(3)金属块受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N,
弹簧测力计的示数为F=G﹣F浮=27N﹣10N=17N;
(4)容器中的水重为G水=m水g=ρ水gV=ρ水gSh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.2m=20N
容器对桌面的压力为F=G0+G水+G排=6N+20N+10N=36N,
容器对水平桌面的压强为p2===3600Pa.
答:
(1)金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强为2×103Pa;
(2)金属块的密度为2.7×103kg/m3;
(3)弹簧测力计的示数为17N;
(4)容器对水平桌面的压强为3600Pa.
点评: 此题考查的是压强、液体压强计算公式的应用、阿基米德原理的应用和力的平衡关系的应用,属于力学综合题.解决压强问题时,首先明确研究对象是液体还是固体,以选择相应的压力、压强公式,切忌张冠李戴.