(a) (b)
图1—5—6
精析 分别对(a)(b)图当中的木块进行受力分析. 已知:图(a)V露1=20cm3=2×105m3,F拉=0.6N
—
2 图(b)V露2=5V
求:图(b)F浮木′,
解 图(a),木块静止:F拉+G=F浮1 ① ①-②F拉=F拉1-F拉2
2?? F拉=水g(V-V露1)-水g(V-5V) 32?? F拉=水g(V-V露1-5V)=水g(5V-V露1) 2—
代入数值:0.6N=103kg/m3×10N/kg×(5V—2×105m3)
V=2×104m3
—
3?图(b)中:F浮乙=水g5V
3—
=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×2×104m3
=1.2N
答案 木块在图(b)中受浮力1.2N.
例15 如图1—5—7所示,把甲铁块放在木块上,木块恰好浸没于水中,把乙块系在这个木块下面,木块也恰好浸没水中,已知铁的密度为7.9×103kg/m3.求:甲、乙铁块的质量比.
图1—5—7
精析 当几个物体在一起时,可将木块和铁块整体做受力分析,通常有几个物体,就写出几个重力,哪个物体浸在液体中,就写出哪个物体受的浮力. 已知:
?铁=7.9×103kg/m3
m甲 求:
m乙
解 甲在木块上静止:F浮木=G木+G甲 ① 乙在木块下静止:F浮木+F浮乙=G水+G乙 ② 不要急于将公式展开而是尽可能简化 ②-① F浮乙=G乙-G甲
?水g V乙=?铁g V乙-?铁g V甲
先求出甲和乙体积比
?铁V甲=(?甲—?乙)V乙
?铁??水(7.9?1)?103kg/m369V甲33?V7.9?10kg/m铁乙 ===79 ?铁V甲V甲69?VmV 质量比:乙=铁乙=乙=79
m甲69 答案 甲、乙铁块质量比为79.
例16 (北京市中考试题)如图1—5—8所示的木块浸没在水中,细线对木块的拉力是2N.剪断细线,待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,再在剩余的木块上加1N向下的压力时,木块有20cm3的体积露出水面.求木块的密度.(g取10N/kg)
图1—5—8
精析 分别对木块所处的几种状态作出受力分析. 如图1—5—9(a)(b)(c).
(a) (b) (c)
图1—5—9
图(a)中,木块受拉力F1,重力和浮力.
图(b)中,细线剪断,木块处于漂浮状态,设排开水的体积为V排. 图(c)中,将露出水面的部分切去后,木块仍漂浮,这时再 施加F2=1 N的压力,仍有部分体积露出水面. 已知:F1=2N,F2=1N,V′=20cm3—2×105m3
—
求:
?水
解 根据三个图,木块均静止,分别列出受力平衡过程
?F浮1?G?F1??F浮2?G??F浮3?G2?F2①②③
将公式中各量展开,其中V排指图(b)中排开水的体积.
??水gV??木gV?F1???水gV排??木gV?)??木g(V排?V?)??木gV排?F2(V?指图(c)中露出的体积
代入数值事理,过程中用国际单位(略)
2?水V—?木V=10
?水V排—?木V
1—??? (水V排—木V排)=10+水×2×105
约去V排和V,求得:
?水=0.6×103kg/m3
答案 木块密度为0.6×103kg/m3.
例17 如图1—5—10(a)所示的圆柱形容器,底面积为200cm2,里面装有高20cm的水,将一个体积为500cm3的实心铝球放入水中后,球沉底(容器中水未溢出).
(a) (b)
图1—5—10
求:(1)图(b)中水对容器底的压强容器底增加的压力.
(2)图(b)中容器对水平桌面的压强和压力.(不计容器重,取10N/kg)
?铝=2.7×103kg/m3,g
精析 铝球放入后,容器中水面增加,从而造成容器底=500cm3=5×104m3,
—
?铝=
2.7×104m3.
—
求:(1)图(b)中水对容器底p,增加的压力△F, (2)图(b)中水对容器底p′,增加的压力△F′, 解 放入铝球后,液体增加的深度为△h.
V500cm32 △h=S=200cm=2.5cm=0.025m
(1)水对容器底的压强 p=p水g(h+△h)
=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2+0.025)m =2250Pa
水对容器底增加的压力 △F=△pS=
?水g△h·S=?水gV
=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10—4m3 =5N △F≠G铝球
(2)图(b)中,容器对水平桌面的压力 F′=G水+G球 =( =(
?水V水+?蚀V)g ?水Sh+?铝V)g
—
=(1.0×103kg/m3×0.02m2×0.2m+2.7×103kg/m3×5×104m3)×10N/kg =53.5N
F?53.5N2 p′=S=0.02m=2675Pa
答案 图(b)中,水对容器底的压强为2250Pa,水对容器底增加的压力为5N;容器对水平桌面压力为53.5N,压强为2675Pa.
例18 (河北省中考试题)底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图1—5—11(a)所示.已知物体B的密度为6×103kg/m3.质量为0.6kg.(取g=10N/kg)
(a) (b)
图1—5—11
求:(1)木块A的密度.
(2)若将B放入水中,如图(b)所示,求水对容器底部压强的变化.