如图所示,将弹簧测力计上端固定,下端挂一正方体合金块A,放入底面积为300cm2装有水的圆筒形容器中,开始时将合金块A恰好浸没在水中,容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口.实验时,打开阀门B缓慢放水,放到金属块A刚好全部露出水面时,立即关闭阀门B,在此过程中金属块始终不与容器底部接触,读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N.若弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm,其量程大于35N,g取10N/kg,则在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中,从阀门B排出水的质量为______kg.
如图所示,将弹簧测力计上端固定,下端挂一正方体合金块A,放入底面积为300cm2装有水的圆筒形容器中,开始时将合金块A恰好浸没在水中,容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口.实验时,打开阀门B缓慢放水,放到金属块A刚好全部露出水面时,立即关闭阀门B,在此过程中金属块始终不与容器底部接触,读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为22N和32N.若弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm,其量程大于35N,g取10N/kg,则在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中,从阀门B排出水的质量为______kg.
∵合金块A的重力就是弹簧测力计的最大示数为32N;
∴合金块A受到的最大浮力是合金块完全浸没时F浮=G重-F拉=32N-22N=10N;
∵弹簧测力计每1N刻度的间隔均为1cm,
∴在弹簧测力计示数由22N变至32N的过程中,弹簧伸长10cm,即正方体合金块的重心下降h=10cm;
根据公式F浮=ρ液gV排
可得V排=
=F浮
ρ水g
=1×10-3m310N 1×103kg/m3×10N /kg
∵V合金=V排=L3,
∴合金块的边长L=
=
3
V合金
=10cm
3
1×10−3m3
∵从容器中排出水的质量有两部分
V1=L(S容-S金)=10cm×(300cm2-10cm×10cm)=2000cm3
V2=hS容=10cm×300cm2=3000cm3
∴排出的水的质量是m=ρ水V总=1g/cm3×(2000 cm3+3000 cm3)=5000g=5kg.
故答案为:5.
答案解析:知道排出水的体积包括两部分,一是图中金属块底部以上的水;二是弹簧测力计由22N变为32N时,金属块要下降,下降过程中水必须排出;然后求出排出水的总体积,再根据m=ρv即可求出排出水的质量.
考试点:阿基米德原理.
知识点:本题考查学生对重力、浮力、浮力计算公式以及密度计算公式的理解和应用,难点是对排出水的体积分析,弄清楚排出水的体积有两部分组成.