如圖*所示,一個邊長為1m的正方體靜止在湖底,上表面離水面深度為h。現用一根輕質細繩(繩子的粗細和重力均不考慮...
問題詳情:
如圖*所示,一個邊長為1m的正方體靜止在湖底,上表面離水面深度為h。現用一根輕質細繩(繩子的粗細和重力均不考慮)均勻用力將該物體從水中豎直向上拉,在整個拉動過程中物體始終保持勻速運動,其中拉力F的大小隨時間t變化的關係如圖乙所示。(取g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)求:
(1)物體浸沒在水中時,所受浮力大小與水深_____(選填“有關”、“無關”或“隨深度的增大而增大”),物體在剛要露出水面時,所受到水的浮力是多少N?_____
(2)物體在露出水面前受到繩子的拉力是多少N?_____
(3)物體的密度是多少kg/m3?_____
(4)物體在水底時,上表面受到水的壓強是多少Pa?_____
【回答】
無關; 1×104N; 2×104N; 3×103kg/m3; 3×104Pa
【詳解】
(1)由阿基米德原理知道,
所以,物體浸沒在水中時,液體密度和排開水的體積不變,故所受浮力不變,即所受浮力大小與水深無關。
物體的體積
V=(1m)3 =1m3
物體在露出水面前排開水的體積
V排 =V=1m3
物體在露出水面前受到水的浮力
F浮 =ρ水 gV排 =1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×1m3 =1×104 N
(2)由圖像知道,物體在露出水面前受到繩子的拉力是2×104N。
(3)完全拉出水面時的拉力
F=G=3×104 N
由G=mg知道,物體的質量
物體的密度
(4)物體從剛要露出水面到完全拉出水面,所用的時間是
40s-30s=10s
通過的距離是1m,由知道,物體運動的速度是
由圖乙知道,物體從湖底上升至上表面到達水面用時30s,所以,物體靜止在湖底時其上表面所處的深度
h=vt=0.1m/s×30s=3m
所以,物體在水底時,上表面受到水的壓強是
p=ρgh=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×3m=3×104 Pa
答:(1)物體浸沒在水中時,所受浮力大小與水深無關物體在剛要露出水面時,所受到水的浮力是1×104N;
(2)物體在露出水面前受到繩子的拉力是2×104N ;
(3)物體的密度是3×103kg/m3;
(4)物體在水底時,上表面受到水的壓強是3×104 Pa。
知識點:液體壓強
題型:計算題