如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为500cm2.在容器内放入一个底面积为200cm2、高为20cm的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连.向容器内缓慢注入
问题描述:
如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为500cm2.在容器内放入一个底面积为200cm2、高为20cm的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连.向容器内缓慢注入某种液体直至将其注满,如图乙所示.已知在注入液体的过程中细线对物块的拉力F随液体深度h的变化关系图象如图丙所示.若将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为______Pa.(g=10N/kg)
答
圆柱体的体积V=200cm2×20cm=4000cm3=0.004m3;
由丙图象可以看出,30cm到35cm时看出其特点:液面变化5cm拉力变化8N,是浮力变化了8N;△F浮=ρ液g△V排;
所以ρ液=
=△F浮 g△V排
=0.8×103kg/m3;8N 10N/kg×0.02m2×0.05m
完全浸没时受到的浮力为F浮=ρ液gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.004m3=32N;
物体的重力为G=F浮-F=32N-8N=24N;
将细线剪断,当物块静止时,物体漂浮,受到的浮力F浮1=G=24N;
此时排开水的体积V排=
=F浮1
ρ液g
=3×10-3m3;24N 0.8×103kg/m3×10N/kg
排开水的体积减小了△V=V-V排=0.004m3-3×10-3m3=1×10-3m3;
水的深度减小△h=
=△V S容
=0.02m;1×10−3m3
500×10−4m2
水的深度为h=0.6m-0.02m=0.58m;
当物块静止时,液体对容器底部的压强为P=ρ液gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.58m=4640Pa.
故答案为:4640.