如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有长方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,当容器中水深为20cm时,木块A有2/5的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然

问题描述:

如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有长方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,当容器中水深为20cm时,木块A有

2
5
的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然状态,没有发生形变.(不计弹簧受到的浮力,g取10N/kg.)

(1)求此时容器底部受到的水的压强.
(2)求木块A的密度.
(3)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,此时弹簧对木块A的作用力为F1,在原图上画出此时水面的大致位置.
(4)打开阀门B缓慢放水,直至木块A刚好完全离开水面时,立即关闭阀门B,此时弹簧对木块A的作用力为F2,求Fl、F2之比.


(1)Pgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)因木块漂浮,所以G=FgV=ρ

3
5
V,
由此可得ρ=
3
5
ρ
=0.6×103kg/m3
(3)F1=F-G=ρgV-ρgV,
向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,
此时水面的大致位置如下图:

(4)由于物体A刚好离开水面,所以不再受浮力作用,则有:
F2=G=ρgV,
F1
F2
=
ρ− ρ
ρ
=
1.0×103kg/m3−0.6×103kg/m3
0.6×103kg/m3
=
2
3

答:(1)此时容器底部受到的水的压强为2000Pa.
(2)木块A的密度为0.6×103kg/m3
(3)见上图.
(4)Fl、F2之比为2:3.