科学探究:浮力的大小
基础练
1.在中国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式。展示了中国海军的军威。如图所示是最新入列的“101南昌舰”。下列说法正确的是( )
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质最为50吨的装备,排水体积增加50 m3
2.两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球轻轻放入两杯液体,最后处于如图9所示状态。甲、乙排开的液体的重力相等。甲乙所受浮力相比()
A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大 D.不知道液体密度无法比较浮力大小
3.如图所示,在溢水杯中装满水,将挂在弹簧测力计下的铁块缓慢放入水中,从铁块下表面刚刚接触水面直至测力计示数为零的过程中( )
A. 铁块受到的浮力一直变大 B. 溢水杯底部受到水的压力一直变大
C. 弹簧测力计对手的拉力先变小后变大 D. 桌面受到溢水杯的压强先不变后变大
4.如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是()
A.F1一定大于F2 B.F1一定小于F2
C.F1不可能大于F2 D.F1不可能小于F2
5.如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N.下列说法错误的是()
A.正方体受到的浮力为8N B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5cm D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
6.人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟,煮熟后的饺子会漂起来的原因是( )
A.饺子的重力减小了 B.饺子的重力和浮力都增大了
C.饺子的重力不变,浮力增大 D.饺子的重力和浮力都减小了
7.一个体积为1×10-3m3的铁球全部浸没在水中,它受到水对它的浮力为N(水的密度为1×103kg/m3,g=10N/kg)。
8.在测量物质密度的实验中,用调好的天平测量一合金块的质量,所加的砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示。将合金块放入盛有30ml水的量筒中,水面位置如图乙所示,则合金块的密度为g/cm2。合金块浸没在水中受到的浮力是N(g=10N/kg)。放入合金块后,量筒底部受到水的压强将(选填“增大”“减小”或“不变”)
9.小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素,做了如图所示的四次实验,高兴地发现浮力的大小与深度有关,而且深度越深浮力越大,老师肯定了他的实验,又带他做了一次实验,小明同学便恍然大悟。你认为:
(1)他在探究过程中存在的问题是________________________________。
(2)老师的实验操作是:______________________观察测力计的示数是否不同;
(3)结合五次实验,得到的正确结论是:液体密度一定时,_____________________________。
10.小明用同一物体进行了以下实验。实验中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息,求:(g取10N/kg)
(1)物体的质量;
(2)物体在水中受到的浮力;
(3)某液体的密度。
提升练
1.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙 D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
2.网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置 50 天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大 B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力 D.放置 50 天后的鸡蛋密度变大
甲乙
3.把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针的体积。则
A.木块的质量为ρ水V2
B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底部受到水的压强变大
C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为ρ水gV2
D.木块的密度为
4.将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是()
A.物体重力为40 N
B.物体浸没时受到的浮力为15 N
C.物体的密度为2.5×103 kg/m3 D
.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800 Pa
5.在弹簧测力计下悬挂一长方体实心金属块,金属块下表面与水面刚好接触,如图甲。从此处匀速下放金属块,直至浸没于水中并继续匀速下放(金属块未与容器底部接触),在金属块下放过程中,弹簧测力计示数F与金属块下表面浸入水的深度h的关系如图乙,g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3.由图象可知:
(1)金属块完全浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)金属块的密度是 kg/m3。
(3)你还能求出有关金属块的哪些物理量: (写出三个物理量即可,不需要计算结果)
6.如图所示,有一圆柱形容器,放在水平桌面上。现将一体积为2×10-4m3,质量为0.54kg的矩形金属块放在容器底部,再向容器中加入水至14cm深时,水对容器底的压强是________Pa,金属块对容器底部的压力是________N(金属块与容器底部不是紧密接触,ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)。
8.弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是___________N,该物体的密度为___________kg/m3。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
9.将底面积S=3×10–3 m2高h=0.1 m的铝制圆柱体,轻轻地放入水槽中,使它静止于水槽底部,如图所示(圆柱体的底部与水槽的底部不密合),此时槽中水深h1=0.05 m(已知ρ铝=2.7×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(1)水对圆柱体底部的压强p1;
(2)圆柱体受到的浮力F浮;
(3)圆柱体对水槽底部的压强p2。
参考答案:
基础练
1.在中国海军建军70周年纪念日上举行了海军阅兵仪式。展示了中国海军的军威。如图所示是最新入列的“101南昌舰”。下列说法正确的是( )
A.舰艇雷达发射和接收的是超声波
B.舰艇甲板上有凹凸不平的纹路是为了减小摩擦
C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力是一对平衡力
D.舰艇上加装质最为50吨的装备,排水体积增加50 m3
【答案】D
【解析】A.雷达是通过发出和接收电磁波来搜寻目标的,故A错误;B.舰艇甲板上有凹凸不平纹路,是在压力一定的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故B错误;C.舰艇对水的压力与水对舰艇的浮力作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是一对平衡力,故C错误;D.舰艇上加装质量为50吨的装备,由舰艇始终漂浮可知,浮力的增加量 F浮= G=mg,由F浮=ρgV排可得,排水体积的增加量。
2.两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球轻轻放入两杯液体,最后处于如图9所示状态。甲、乙排开的液体的重力相等。甲乙所受浮力相比()
A.甲所受浮力更大 B.乙所受浮力更大
C.甲、乙所受浮力一样大 D.不知道液体密度无法比较浮力大小
【答案】C
【解析】由于甲、乙在液体中排开液体的重力相等,所以根据阿基米德原理得,甲、乙在液体中受到的浮力是相等的。故应选C。
3.如图所示,在溢水杯中装满水,将挂在弹簧测力计下的铁块缓慢放入水中,从铁块下表面刚刚接触水面直至测力计示数为零的过程中( )
A. 铁块受到的浮力一直变大 B. 溢水杯底部受到水的压力一直变大
C. 弹簧测力计对手的拉力先变小后变大 D. 桌面受到溢水杯的压强先不变后变大
【答案】D
【解析】A选项,当铁块完全浸没时,浮力大小不变,故A选项不符合题意;
B选项,溢水杯底部受到水的压力先变大,后不变,故B选项不符合题意;
C选项,弹簧测力计对手的拉力先变小后不变,故C选项不符合题意;
D选项正确,符合题意;故答案选择D.
4.如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是()
A.F1一定大于F2 B.F1一定小于F2
C.F1不可能大于F2 D.F1不可能小于F2
【答案】D
【解析】因为甲、乙中液体质量相等,由图像可知乙液体体积大于甲液体体积,由公式可知,乙液体密度小于甲液体密度。因此由浮沉条件可知物块在甲、乙液体中可能存在三种情况:①,则小球在甲、乙中均漂浮,此时F1=F2 ②,则小球在甲中漂浮,在乙中沉底,此时F1=G,F2<G,则F1>F2③,则小球在甲、乙中均沉底,排开液体的体积相同,乙液体密度小于甲液体密度,由阿基米德原理,可知F1>F2。因此F1不可能小于F2。
5.如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N.下列说法错误的是()
A.正方体受到的浮力为8N B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5cm D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
【答案】 C
【解析】A.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F2﹣F1=13N﹣5N=8N,故A正确;
B.物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,
则V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
由F浮=ρgV排可得,液体的密度ρ===0.8×103kg/m3,故B正确;
CD.正方体下表面的面积S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10﹣2m2,
液体对物体下表面的压强:p===1.3×103Pa,故D正确;
由p=ρgh可得,正方体下表面到液面的距离:
h下===0.1625m=16.25cm,
则正方体上表面到液面的距离:h=h下﹣L=16.25cm﹣10cm=6.25cm,故C错误。
6.人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟,煮熟后的饺子会漂起来的原因是( )
A.饺子的重力减小了 B.饺子的重力和浮力都增大了
C.饺子的重力不变,浮力增大 D.饺子的重力和浮力都减小了
【答案】 C
【解析】饺子在水中煮的时候,质量不变,则重力不变,因为饺子受热膨胀,体积增大,根据f浮=ρgv排知,浮力增大,当浮力大于重力时便会浮上来。故A、B、D错误,C正确。故选:C。
7.一个体积为1×10-3m3的铁球全部浸没在水中,它受到水对它的浮力为N(水的密度为1×103kg/m3,g=10N/kg)。
【答案】 10
【解析】铁球浸没在水中时排开水的体积:V排=V=1×10-5m3,
铁球受到水的浮力:F浮=ρ水gv排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N。故答案为:10。
8.在测量物质密度的实验中,用调好的天平测量一合金块的质量,所加的砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示。将合金块放入盛有30ml水的量筒中,水面位置如图乙所示,则合金块的密度为g/cm2。合金块浸没在水中受到的浮力是N(g=10N/kg)。放入合金块后,量筒底部受到水的压强将(选填“增大”“减小”或“不变”)
【答案】 4.4 ;0.1 ;增大
【解析】由图可知,金属块的质量为44g。量筒中原来有30毫升水,现在的位置是40毫升,说明金属块的体积为10立方厘米,用已知的质量和体积求出为4.4g/cm2。合金块浸没在水中,排开水的体积为10立方厘米,根据F浮=ρ水gv排所以在水中受到的浮力是0.1N。放入金属块后,水面上涨,所以量筒底部受到水的压强将增大。
9.小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素,做了如图所示的四次实验,高兴地发现浮力的大小与深度有关,而且深度越深浮力越大,老师肯定了他的实验,又带他做了一次实验,小明同学便恍然大悟。你认为:
(1)他在探究过程中存在的问题是________________________________。
(2)老师的实验操作是:______________________观察测力计的示数是否不同;
(3)结合五次实验,得到的正确结论是:液体密度一定时,_____________________________。
【答案】(1)没有控制排开液体的体积相同(2)把物体浸没入液体中,改变深度(3)浮力的大小与物体排开液体的体积有关
【解析】(1)研究浮力大小与深度的关系,要控制排开液体的体积和密度相同,小明分析了ABCD四个步骤,发现浮力的大小与深度有关,而且深度越深浮力越大,他在探究过程中存在的问题是:没有控制排开液体的体积相同;
(2)为了探究浮力与深度的关系,把物体浸没入液体中,当物体排开液体的体积相同时,改变深度,发现弹簧测力计的示数不变;
(3)结合五次实验,得到的正确结论是:液体密度一定时,浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
10.小明用同一物体进行了以下实验。实验中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息,求:(g取10N/kg)
(1)物体的质量;
(2)物体在水中受到的浮力;
(3)某液体的密度。
【答案】(1)物体的质量为0.54kg;(2)物体在水中受到的浮力为2N;(3)某液体的密度为0.8×103kg/m3。
【解析】(1)由左边图可知物体的重力G=F1=5.4N,
由G=mg可得物体的质量:m===0.54kg;
(2)由左边、中间两图可得物体在水中受到的浮力:F浮水=F1﹣F2=5.4N﹣3.4N=2N;
(3)由F浮=ρ水V排g可得物体的体积:V=V排水===2×10﹣4m3,
由中间、右边两图可得物体浸没在某液体中受到的浮力:F浮液=F1﹣F3=5.4N﹣3.8N=1.6N,
由F浮=ρ液V排g可得某液体的密度:ρ液===0.8×103kg/m3。
提升练
1.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙 D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
【答案】D
【解析】由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A.由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B.由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ==可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C.由图可知三个完全相同的容器内水的深度相同,由P=ρgh可知液体底部压强关系是P甲=P乙=P丙,
三个容器的底面积相同,根据F=PS可求容器底部受到水的压力大小关系:F甲=F乙=F丙,故C错误;
D.因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,根据p=可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确;
2.网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置 50 天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的。下列分析正确的是( )
A.鸡蛋两次所受的浮力一样大 B.甲图中鸡蛋排开水的重力大
C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力 D.放置 50 天后的鸡蛋密度变大
甲乙
【答案】B
【解析】该题与潜水艇类似,鸡蛋的体积不变,质量变小,密度变小,根据阿基米德原理F 浮=ρ液gV 排可知,ρ液不变,V 排减小,则浮力减小;又根据受力分析可知,漂浮时,重力等于浮力,综上所述,选B。
3.把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针的体积。则
A.木块的质量为ρ水V2
B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底部受到水的压强变大
C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为ρ水gV2
D.木块的密度为
【答案】D
【解析】AD.木块静止地漂浮在水面上时,F浮=G;因为木块所受到的浮力F浮=ρ水gV1,所以ρ水gV1=mg,
木块的质量m=ρ水V1;木块完全浸入水中时所排开水的体积等于木块的体积,由题意知木块的体积V=V2,则木块的密度:;故A错误,故D正确;B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,溢水杯底部受到水的压强不变,故B错误;C.木块完全浸没后的浮力:F浮′=ρ水gV2,木块完全浸没时,由力的平衡条件可得:F浮′=F压+G木,所以手对木块的压力(最大压力):F压=F浮′–G木=ρ水gV2–mg=ρ水gV2–ρ水V1g=ρ水g(V2–V1),故C错误。
4.将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是()
A.物体重力为40 N
B.物体浸没时受到的浮力为15 N
C.物体的密度为2.5×103 kg/m3 D
.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800 Pa
【答案】C
【解析】A.如图,圆柱体没有浸入水中时弹簧测力计示数F为25 N,则圆柱体重G=F=25 N;故A错误;
B.当圆柱体全浸入时,弹簧测力计的示数为15 N,浸没时受到的浮力为:F浮=G–F′=25 N–15 N=10 N,故B错误;
C.圆柱体的质量:,体积:;则圆柱体的密度:,故C正确;
D.圆柱体刚浸没时下表面深度:h=4 cm=0.04 m,此时下表面受到的液体压强:p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa;故D错误。
5.在弹簧测力计下悬挂一长方体实心金属块,金属块下表面与水面刚好接触,如图甲。从此处匀速下放金属块,直至浸没于水中并继续匀速下放(金属块未与容器底部接触),在金属块下放过程中,弹簧测力计示数F与金属块下表面浸入水的深度h的关系如图乙,g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3.由图象可知:
(1)金属块完全浸没在水中受到的浮力为 N。
(2)金属块的密度是 kg/m3。
(3)你还能求出有关金属块的哪些物理量: (写出三个物理量即可,不需要计算结果)
【答案】(1)4;(2)2.25×103;(3)体积、质量、重力。
【解析】(1)由图可知,金属块未浸入水中时弹簧测力计示数为9N,即金属块的重力为G=9N;
金属块全部浸入水中时,弹簧测力计的示数为F=5N,
金属块完全浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F=9N﹣5N=4N,
(2)由F浮=ρ水gV排得金属块的体积:V=V排4×10﹣4m3,
金属块的质量:m0.9kg,
金属块的密度:ρ2.25×103kg/m3;
(3)由上面的解答可知,除了能求出金属块浸没水中受到的浮力、金属块的密度外,还可以计算金属块的体积、质量、重力,利用p=ρgh还可计算出金属块刚浸没时所受水的压强(下表面浸入水的深度h=4cm)。
6.如图所示,有一圆柱形容器,放在水平桌面上。现将一体积为2×10-4m3,质量为0.54kg的矩形金属块放在容器底部,再向容器中加入水至14cm深时,水对容器底的压强是________Pa,金属块对容器底部的压力是________N(金属块与容器底部不是紧密接触,ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)。
【答案】1.4×l03; 3.4。
【解析】(1)水的深度h=14cm=0.14m,则水对容器底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.14m=1400Pa;
(2)由图可知,金属块浸没在水中,根据阿基米德原理可得,金属块所受的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=2N;
金属块的重力:G金=m金g=0.54kg×10N/kg=5.4N;
根据力的合成可知金属块对容器底部的压力:F压=G金﹣F浮=5.4N﹣2N=3.4N。
7.如图甲所示,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示。则铝块浸没时所受的浮力为N,液体的密度为kg/m3(g=10N/kg,)。
【答案】1.2;1.2×103。
【解析】(1)m=270g=0.27kg,G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N,F浮=G-F=2.7N-1.5N=1.2N,
(2)铝块浸没液体时:V排=V===10-4m3
受到液体的浮力:F浮=ρ液gV排1.2N=ρ液10N/kg×10-4m3
解得:ρ液=1.2×103kg/m3
8.弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是___________N,该物体的密度为___________kg/m3。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 (1). 9 ; (2). 0.75×103
【解析】(1)当物体的体积浸入水中时,排开水的体积为V,弹簧测力计示数为5N,
根据称重法测浮力:G﹣F浮=F和阿基米德原理有:﹣﹣﹣﹣﹣①;
当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,同理有:﹣﹣﹣﹣②;
①﹣②得:ρ水gV=12N﹣﹣﹣﹣﹣③,将③代入①得:;
由③知,物体浸没受到的浮力为12N>9N,由物体的浮沉条件,将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时处于漂浮状态,由漂浮的特点,物体所受浮力是:F=G=9N;
(2)由③得物体的体积:;该物体的密度为:
9.将底面积S=3×10–3 m2高h=0.1 m的铝制圆柱体,轻轻地放入水槽中,使它静止于水槽底部,如图所示(圆柱体的底部与水槽的底部不密合),此时槽中水深h1=0.05 m(已知ρ铝=2.7×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(1)水对圆柱体底部的压强p1;
(2)圆柱体受到的浮力F浮;
(3)圆柱体对水槽底部的压强p2。
【答案】(1)5×102 Pa (2)1.5 N (3)2.2×103 Pa
【解析】(1)水的深度h1=0.05 m,则水对圆柱体底部的压强:
=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=500 Pa;
(2)由图可知,圆柱体浸在水中的体积:=3×10–3 m2×0.05 m=1.5×10–4 m3,
根据阿基米德原理可得,圆柱体所受的浮力:=1.0×103 kg/m3×1.5×10–4 m3×10 N/kg=1.5 N;
(3)圆柱体的重力:=2.7×103 kg/m3×3×10–3 m2×0.1 m×10 N/kg=8.1 N;
圆柱体静止于水槽底部,由力的平衡条件可知圆柱体对水槽底部的压力:
F压=G铝–F浮=8.1 N–1.5 N=6.6 N,则圆柱体对水槽底部的压强:。