24.(2015,河南)小亮想测量一个小木块(不吸水)的密度,他利用天平、圆柱形玻璃杯、适量的水、细针等器材,经过思考,想出了如下的实验方法。
(1)图甲是小亮在调节天平时的情景,小丽指出了他在操作上的错误,你认为错误之处是__游码未移至标尺的零刻度线处__。
(2)小亮纠正错误后调节好天平,按照以下步骤继续实验。 ①将小木块放在天平左盘,天平平衡时右盘中所加砝码和游码的位置如图乙所示,则小木块的质量为__18.6__g。
②将玻璃杯中装满水,用细针缓慢地将木块压入水中,使之完全浸没。利用排水法,测
333
出溢出水的质量为30 g,则小木块的体积为__30__cm。(已知ρ水=1.0×10 kg/m)
3
③测出小木块的密度是__0.62__g/cm。 (3 )受小亮实验的启发,小丽在实验时除了利用原有的圆柱形玻璃杯、适量的水和细针外,又找了一把刻度尺,不用天平也测出了木块的密度。请你将下列测量步骤补充完整:
①在玻璃杯中装入适量的水,用刻度尺测出杯中水的深度为h0;
②__将木块轻放入玻璃杯中,待它漂浮时,用刻度尺测出杯中水的深度为h__;
③用细针缓慢地把木块压入水中,使之完全浸没,用刻度尺测出杯中水的深度为hm;
④小木块密度的表达式:ρ木=__h-h0ρ水__(用测量的物理量和已知量的符号表示)。 hm-h0
四、综合计算题(6分+10分=16分)
25.(2015,呼和浩特)一个重力为3 N的实心铁块A,与一实心正方体木块B叠放在圆
33
筒形容器底部,底部水平,如图所示。实心木块的密度为0.6×10 kg/m,边长为10 cm。求:
(1)实心木块的重力;
(2)实心木块对容器底部的压强;
(3)若不断缓慢向容器中倒水,直到水注满容器;当木块稳定时,木块露出水面的体积。(g取10 N/kg)
333
解:(1)GB=mg=ρ木V木g=0.6×10 kg/m×(0.1 m)×10 N/kg=6 N
(2)F=GA+GB=3 N+6 N=9 N,p==F9 N
=900 Pa
S(0.1 m)2
3
3
(3)因为当木块全部浸没水中,受到的浮力F=ρ水gV排=1×10 kg/m×10 N/kg×(0.1 32
m)=10 N>9 N,所以木块静止后漂浮,由F浮=G总,即ρ水gL×(L-h露)=GA+GB,代入
2-43
数据解得h露=0.01 m,V露=SB·h露=(0.1 m)×0.01 m=10 m
2
26.(2015,贵港)一带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm,装有12 cm深的水,正1
方体M边长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示。试5
6
求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好
33
被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?(g取10 N/kg,水的密度为1.0×10 kg/m)。
解:(1)ρM==(2)FM浮=ρ
水
mG20 N33
=3=2×10 kg/m VgV10 N/kg×(0.1 m)
gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg××(0.1 m)3=8 N放入M后水面上升Δ
45
4-33
10 m×
5V排
h===0.04 m,则h′=h+Δh=0.12 m+0.04 m=0.16 m,此时水对容器
S200×10-4 m2底部的压强p=ρ
(3)V3
排
水
gh′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1.6×103 Pa
水
422-43
′=h2l=(0.1× m-0.02 m)×(0.1 m)=6×10 m,F′浮=ρ
5
3
-4
3
gV′排=
1.0×10 kg/m×10 N/kg×6×10 m=6 N,当绳子刚被拉断时有Fmax+F′浮=G,Fmax=G-F′浮=20 N-6 N=14 N
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