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20.如图甲所示,水平面上有一底面积为5.0×10-3m2的圆柱形薄壁容器,容器中装有质量为0.5kg的水.现将一个质量分布均匀、体积为5.0×10-5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为4.0×10-5m3.(g取10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3
(1)求物块受到的浮力大小;
(2)求物块的密度;
(3)用力缓慢向下压物块使其恰好完全浸没在水中(水未溢出)如图乙,求此时水对容器底的压强.

分析 (1)已知浸入水中的木块体积(排开水的体积),利用阿基米德原理求所受浮力.
(2)由于物块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知物块的重力,求出质量,利用ρ=$\frac{m}{V}$求出物块的密度;
(3)利用ρ=$\frac{m}{V}$求出水的体积,即可求出物块使其恰好完全浸没在水中,水和物块的总体积,已知容器底面积求出水的深度h,根据p=ρgh即可求出水对容器底的压强.

解答 解:(1)已知V=4.0×10-5m3
则FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3=0.4N.
(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F=0.4N,
则质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.4N}{10N/kg}$=0.04kg;
物块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.04kg}{5.0×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=0.8×103kg/m3
(3)由ρ=$\frac{m}{V}$得水的体积为V=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{0.5kg}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5×10-4m3
物块使其恰好完全浸没在水中,水和物块的总体积V=V+V=5×10-4m3+5×10-5m3=5.5×10-4m3
则水的深度为h=$\frac{V}{S}$=$\frac{5.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}{5.0×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=0.11m,
所以水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa.
答:(1)物块受到的浮力大小为0.4N;
(2)物块的密度为0.8×103kg/m3
(3)此时水对容器底的压强1.1×103Pa.

点评 本题考查漂浮条件、阿基米德原理和压强公式的应用,这是中考必考题型,要熟练应用.

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