Question

2．如圖甲所示，放在水平桌面上的薄壁圓柱形容器重2N，底面積為100cm²，在容器底部放一圓柱形木塊，木塊的底面積是50cm²，高8cm，然后緩慢向容器中倒水（水始終未溢出）．通過(guò)測(cè)量容器中水的深度h，分別計(jì)算出該木塊所受到的浮力F_浮，并繪制了如圖乙所示的圖象，g取10N/kg．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）木塊的重力多大？
（2）木塊的密度是多少？
（3）當(dāng)容器中水的深度h=12cm時(shí)，容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)物體漂浮時(shí)浮力與重力相等的特點(diǎn)得出物體的重力；
（2）求出物體體積，利用重力公式和密度公式ρ=$\frac{m}{V}$算出物體的密度；
（3）容器對(duì)桌面的壓力等于容器和水、木塊的總重力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)．

解答 解：（1）水的深度增大到6cm后，物塊受到的浮力不再發(fā)生變化，物塊沒(méi)有全浸入，所以物塊處于漂浮狀態(tài)；
則由圖象可知，物塊處于漂浮狀態(tài)時(shí)G=F_浮=3N；
（2）木塊的體積：V=Sh=50×8×10^-6m³=4×10^-4m³；
物體的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
則ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.75×10³kg/m³；
（3）由于木塊漂浮，所以G_排=G_木；
則容器內(nèi)水和木塊的總重力G=ρ_水gV=10³kg/m³×10N/kg×100×12×10^-6m³=12N；
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{G}_{總}(cāng)}{S}$=$\frac{12N+2N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1400Pa．
答：（1）木塊的重力為3N；
（2）木塊的密度是0.75×10³kg/m³；
（3）容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)為1400Pa．

點(diǎn)評(píng) 閱讀圖象，從中獲取有用的數(shù)據(jù)是本題解決的關(guān)鍵．其中通過(guò)比較水深與物塊邊長(zhǎng)判斷物塊的浮沉狀況，決定了能否順利求出物塊的重力與密度，值得我們學(xué)習(xí)與借鑒．