20.如圖所示,圓柱形容器中盛有水.現(xiàn)將一質(zhì)量為0.5千克的正方體物塊放入容器中,液面上升了2厘米.此時(shí)正方體物塊有一半露出水面.已知容器的橫截面積與正方體橫截面積之比為2:1,g取10牛/千克,容器壁厚不計(jì).求:
(1)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng).
(2)若再緩緩向容器中注入水,至少需要加多少水,才能使物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零.

分析 (1)容器內(nèi)水的體積加上正方體物塊一半的體積等于后來(lái)水的深度乘以容器的底面積,據(jù)此求出正方體的邊長(zhǎng),進(jìn)一步得出物塊排開水的體積,根據(jù)阿基米德原理求出物塊受到的浮力,物塊的重力減去受到的浮力即為物塊對(duì)容器底部的壓力,利用p=$\frac{F}{S}$求出物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng);
(2)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零時(shí),處于漂浮狀態(tài),受到的浮力和自身的重力相等,根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積,根據(jù)V=Sh求出液面上升的高度,進(jìn)一步求出需加的水的體積.

解答 解:(1)設(shè)容器的橫截面積為S2,正方體的橫截面積為S1,正方體的邊長(zhǎng)為a,容器內(nèi)水的深度為h,放入物體后的深度(h+2cm),則
hS2+$\frac{1}{2}$a×S1=(h+2cm)S2,
整理可得:
a=$\frac{2{S}_{2}}{{S}_{1}}$×2cm=$\frac{2×2{S}_{1}}{{S}_{1}}$×2cm=8cm,
則V=S1×$\frac{1}{2}$a=a2×$\frac{1}{2}$a=$\frac{1}{2}$×(8cm)3=256cm3=2.56×10-4m3,
物塊受到的浮力:
FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.56×10-4m3=2.56N,
物塊的重力:
G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
物塊對(duì)容器底部的壓力:
F=G-F=5N-2.56N=2.44N,
受力面積:
S1=a2=(8cm)2=64cm2=0.0064m2
物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng):
p=$\frac{{F}_{壓}}{{S}_{1}}$=$\frac{2.44N}{0.0064{m}^{2}}$=381.25Pa;
(2)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零時(shí),處于漂浮狀態(tài),
則F′=G,
根據(jù)FgV可得物塊排開水的體積:
V′=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10-4m3
液面上升的高度:
△h′=$\frac{{V}_{排}^{′}}{{S}_{1}}$-$\frac{a}{2}$=$\frac{5×1{0}^{-4}{m}^{3}}{0.0064{m}^{2}}$-$\frac{8cm}{2}$=0.078125m-4cm=7.8125cm-4cm=3.8125cm,
需加的水的體積:
V=(S2-S1)△h′=(2S1-S1)△h′=S1△h′=64cm2×3.8125cm=244cm3
答:(1)物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為381.25Pa;
(2)若再緩緩向容器中注入水,至少需要加244cm3的水,才能使物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)和液體體積的計(jì)算,涉及到阿基米德原理和壓強(qiáng)公式、重力公式的應(yīng)用,要注意物塊對(duì)容器底的壓強(qiáng)為零時(shí)可認(rèn)為物塊沒離開容器的底部.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

10.如圖所給現(xiàn)象,主要利用光的反射現(xiàn)象的是( 。
A.
電影放映
B.
凹面鏡取火
C.
手機(jī)自拍
D.
天體觀測(cè)

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題

11.中國(guó)第一艘航空母艦“遼寧艦”的排水量為6.7×104t,其滿載并靜止在海平面上時(shí),受到的浮力是6.7×108N,排開海水的體積是6.5×104m3.(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.從2015年2月11日至3月6日,蕭山元宵燈會(huì)的彩燈被齊齊點(diǎn)亮,其中有一串小彩燈,每盞小彩燈的規(guī)格為“4V 0.2A”.下列表述中不正確的是( 。
A.若要使小彩燈在家庭電路中正常工作,應(yīng)把55盞小彩燈串聯(lián)起來(lái)使用
B.每盞小彩燈正常工作時(shí)的電阻是20Ω
C.每盞小彩燈的額定功率是0.8W
D.小彩燈不工作時(shí),電阻為零

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題

15.如圖所示,疊放在水平桌面上物體A與C,在物體B的重力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng).若在A上再施加一個(gè)水平向左、大小為180N的拉力(圖中未畫出),使物體A與C一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),物體B勻速上升.若滑輪與繩間摩擦、繩重、滑輪重均不計(jì),則此時(shí)物體A與桌面之間的摩擦力為90N,方向水平向右;物體C受到的摩擦力為0N.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

5.生活處處有物理,下列關(guān)于生活中的物理知識(shí)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 。
A.用筷子夾取食物時(shí),利用了摩擦力
B.打開醋瓶能聞到酸味說(shuō)明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
C.駛員在駕駛車輛時(shí)需系上安全帶是防止慣性帶來(lái)的傷害
D.公交車內(nèi)的破窗錘是通過增大受力面積的方法來(lái)減小壓強(qiáng)

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

12.用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置探究“某固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律”.
(1)加熱過程中某一時(shí)刻溫度計(jì)的示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為41℃;
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪出熔化圖象如圖丙所示,由圖象可知,此固體是晶體(選填“晶體”或“非晶體”),物體在熔化過程中內(nèi)能增大(選填“增大”、“減小”或“不變”),CD段物體處于液態(tài).

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

9.為了探究影響電熱的因素,實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了兩個(gè)裝滿煤油的燒瓶、兩個(gè)帶有橡皮塞的粗細(xì)均勻的相同玻璃管,
兩根不同阻值的電阻絲(R1>R2),以及滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、電源等.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材,分別設(shè)計(jì)了圖甲、乙所示的兩個(gè)方案.
(1)甲方案中,R1、R2串聯(lián)的目的是控制電流相同.通電一段時(shí)間后.發(fā)現(xiàn)R1使煤油液面升高得快.
(2)給乙案通電一段時(shí)間,發(fā)現(xiàn)R2(選填“R1”或“R2”)使煤油液面升高得快,說(shuō)明在電壓和通電時(shí)間相同的情況下,電阻越小,產(chǎn)生的熱量越多.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.小紅多次乘車了解到夜間開汽車,若車內(nèi)亮燈,車內(nèi)物體會(huì)在前面的擋風(fēng)玻璃上形成清晰的像,干擾司機(jī)的視線,影響行車安全.為今后安全行車,小紅根據(jù)生活中透明平板玻璃所成像“明”、“暗”不同的多種情況做以下猜想探究:
猜想1:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能與物體離光源的距離有關(guān);
猜想2:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能與與光源的強(qiáng)度有關(guān);
猜想3:透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能與物體的顏色有關(guān).
實(shí)驗(yàn)一:如圖所示,在水平桌面上豎直固定一塊透明平板玻璃,同一物體固定在離透明平板玻璃0.5m的A點(diǎn),在桌面的C點(diǎn)先后用不同功率的燈照亮A點(diǎn)處的物體,觀察同一物體不同光照下在透明平板玻璃中所成像的“明”“暗”程度.
實(shí)驗(yàn)二:同一物體位置固定在A點(diǎn)不動(dòng),用同一盞5W的燈先后在桌面B、C、D三點(diǎn)照亮A處的同一物體,同一位置觀察同一物體在透明平板玻璃(仍固定不變)中成像的“明”“暗”程度.
結(jié)果記入下表.
實(shí)驗(yàn)一
燈的功
率/W
物體和燈
的距離/m
像的明
暗程度
51
251較暗
401
實(shí)驗(yàn)二
燈的功
率/W
物體和燈
的距離/m
像的明
暗程度
50.5
51.0較亮
51.5
(1)小燕是用實(shí)驗(yàn)一來(lái)探究猜想2(選填“1”、“2”或“3”);
(2)分析實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果可得結(jié)論:燈的功率一定時(shí),物體和燈的距離越遠(yuǎn),像越暗;
(3)細(xì)心的小紅還發(fā)現(xiàn)小轎車的擋風(fēng)玻璃是傾斜的,這樣設(shè)計(jì)的目的是夜間開車時(shí)使車內(nèi)物體通過擋風(fēng)玻璃所成的像在車窗的上方(選填“上方”或“下方”),不致影響司機(jī)觀察路況;請(qǐng)你就上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)司機(jī)提出一條有利于安全行駛的建議:夜間行車時(shí),應(yīng)將車內(nèi)燈關(guān)掉.

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