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如图所示,容器底部一根中间为圆柱形的管子与大气相连,管的直径为20cm,不计管壁的厚度.现在管子上方压一个边长为50cm的塑胶立方体,将管口封住.使容器中盛有一定质量的水.已知大气压强为1.0×105Pa.塑胶立方体的密度为0.6×103kg/m3.当水面恰好在塑胶方立体高的中点时.塑胶立方体受到水对它的浮力大小为________N.当容器中所盛水的水面到塑胶立方体底面的高度满足一定的条件时,塑胶立方体能封住管口,不让水从管子的孔中流水.该条件是________.(计算时保留小数点后两位)

547    大于1.59m或小于0.34m
分析:(1)首先知道浮力的产生是上下表面的压强差,那么下表面积(与水接触)S=塑胶立方体-圆柱形的管子的面积;下表面由水深得到压强,即为P=ρgh,然后利用F=PS
即可求得塑胶立方体受到水对它的浮力大小.
(2)①当塑胶立方体重力大于浮力时,即可求出水的深度h;
②根据下表面的压强乘以下表面积-上表面的压强乘以上表面积<重力,即可求出H
解答:(1)下表面由水深得到压强,即为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500pa
那么下表面积(与水接触)S=S立方体-S管子=0.5m×0.5m-3.14×=0.2186m2
浮力的产生是上下表面的压强差,则F=PS=2500Pa×0.2186m2=547N.
 (2)①G塑胶立方体=m塑胶立方体g=ρ塑胶立方体V塑胶立方体g=O.6×lO3kg/m3×0.5m×0.5m×0.5m×10N/kg=75N,
当G>F浮力,即750N>ρghS,则750N>1.0×103kg/m3×10N/kg×h×0.2186m2
解得h<0.34m.
②<ρgHS-ρg(H-0.5m)×0.25m2<G,
则1.0×103kg/m3×10N/kg×H×0.2186m2-1.0×103kg/m3×10N/kg10(H-0.5m)×0.25<75N,
解得H>1.59m.
故答案为:547;大于1.59m或小于0.34m.
点评:此题涉及到阿基米德原理的应用,液体压强的计算,浮力的计算等知识点,涉及到的知识点较多,综合性较强,而且难度很大,属于难题
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(  )

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547
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N.当容器中所盛水的水面到塑胶立方体底面的高度满足一定的条件时,塑胶立方体能封住管口,不让水从管子的孔中流水.该条件是
大于1.59m或小于0.34m
大于1.59m或小于0.34m
.(计算时保留小数点后两位)

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科目:初中物理 来源:2005年上海市第十九届初中物理竞赛复赛试卷(大同中学杯)(解析版) 题型:填空题

如图所示,容器底部一根中间为圆柱形的管子与大气相连,管的直径为20cm,不计管壁的厚度.现在管子上方压一个边长为50cm的塑胶立方体,将管口封住.使容器中盛有一定质量的水.已知大气压强为1.O×105Pa.塑胶立方体的密度为O.6×lO3kg/m3.当水面恰好在塑胶方立体高的中点时.塑胶立方体受到水对它的浮力大小为    N.当容器中所盛水的水面到塑胶立方体底面的高度满足一定的条件时,塑胶立方体能封住管口,不让水从管子的孔中流水.该条件是    .(计算时保留小数点后两位)

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