如圖1所示,*簧測力計用細線拉着一長方體物塊A,從水池中豎直向上做勻速直線運動,上升到水面以上一定的高度。物塊...
問題詳情:
如圖1所示,*簧測力計用細線拉着一長方體物塊A,從水池中豎直向上做勻速直線運動,上升到水面以上一定的高度。物塊上升的速度為1cm/s,*簧測力計示數F隨物塊上升的時間t變化的圖象如圖2所示。不計阻力及水面高度的變化,根據圖象信息
(1)當15s時,測力計示數F= N。
(2)物塊A重 N,高度為 cm。
(3)當t=0時,A受到的浮力為 N,此時A底部受到水的壓強大小為 Pa。
(4)物塊A的密度為多大?
【回答】
由圖2可知,0~5s,*簧測力計示數不變,此時物塊浸沒水中;5s~25s,*簧測力計示數變大,物塊逐漸露出水面;25s以後,物體露出水面,*簧測力計的示數等於物塊重力。
(1)由圖2直接可讀出當15s時,測力計示數。
(2)25s以後,物體露出水面,由圖2直接可讀出當25s以後測力計示數,即為物塊A重力;
根據物體A露出水面的所用時間,根據s=vt即可求出物體A的高度。
(3)當t=0時,物塊浸沒水中;根據稱重法求出A受到的浮力為;
根據s=vt求出深度,利用p=ρgh求出此時A底部受到水的壓強;
(4)根據阿基米德原理求出物塊A的體積,然後利用G=mg求出質量,利用密度公式即可求出物體A的密度。
【解答】解:
由圖2可知,0~5s,*簧測力計示數不變,此時物塊浸沒在水中;5s~25s,*簧測力計示數變大,説明物塊逐漸露出水面;25s以後,物體全部露出水面,*簧測力計的示數等於物塊重力。
(1)由圖知,當t=15s時,*簧測力計示數F=15N;、
(2)在25s後*簧測力計的示數不變,物體全部露出水面,則物塊重GA=25N;
5s~25s,物塊逐漸露出水面,即5s時物塊的上表面剛好達到水面,25s時物塊的下表面剛好離開水面,
則可知物塊向上移動的距離即為物塊的高度,此過程用時t=25s﹣5s=20s,
物塊的高度:h=vt=1cm/s×20s=20cm;
(3)當t=0時,物塊A浸沒水中,受到的浮力:F浮=GA﹣F拉=25N﹣5N=20N;
0~5s,物塊上升的高度:h′=vt′=1cm/s×5s=5cm;
則由上圖可知,當t=0時,A底部所處的深度:hA=h′+h=5cm+20cm=25cm=0.25m,
此時A底部受到水的壓強:
p=ρghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2.5×103Pa;
(4)物塊的質量:
mA===2.5kg,
由F浮=ρ水V排g可得物塊的體積:
VA=V排===2×10﹣3m3,
物塊的密度:
ρA===1.25×103kg/m3。
故*為:(1)15;(2)25;20;(3)20;2.5×103Pa;(4)物塊A的密度為1.25×103kg/m3。
【點評】本題考查了重力、浮力、質量、密度的計算,以及阿基米德原理,關鍵是公式和公式變形的應用,難點是通過圖乙確定金屬塊的重力及繩子受到的拉力、會用稱重法計算出金屬塊受到的浮力。
知識點:壓強和浮力單元測試
題型:計算題