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有一半的体积浸在水中,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F1、F2之比.
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有一半的体积浸在水中,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F1、F2之比.
答
知识点:本题考查了学生对液体压强公式、密度公式、物体浮沉条件的理解与掌握,明确弹簧因受力不同形变不同和木块浸没时弹簧对木块有向下的拉力、木块离开水后弹簧对木块有向上的支持力是正确解答的关键.
答案解析:(1)已知容器中水的深度,根据p=ρgh求出容器底部受到的水的压强;
(2)木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据G=mg=ρVg和F浮=ρ液gV排得出表达式,即可求出木块的密度;
(3)弹簧对木块有向下的拉力,所以向容器中加水时,随着木块浸入水中体积的增大,所受浮力增大,直到木块完全浸没浮力不再变化.
(4)木块完全浸没时,弹簧对木块有向下的拉力F1;木块离开水面时,弹簧对木块有向上的支持力F2,分别计算F1、F2的大小,就能得到两者之比.
考试点:液体的压强的计算;压力及重力与压力的区别;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用.
知识点:本题考查了学生对液体压强公式、密度公式、物体浮沉条件的理解与掌握,明确弹簧因受力不同形变不同和木块浸没时弹簧对木块有向下的拉力、木块离开水后弹簧对木块有向上的支持力是正确解答的关键.