精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
13.如图所示,底面积为0.02米2、高为0.15米的薄壁圆柱形容器甲,放置于水平地面上,内盛有0.1米深的水;另有高为0.4米的圆柱形木块乙,同样放置于水平地面上,底面积为0.01米2,密度为0.5ρ,求:
①水对容器底部的压强p
②圆柱形木块乙的质量m
③若在乙上方沿水平方向切去厚为△h的木块,并将切去部分竖直放在容器甲内,此时水对容器底部的压强增加量为△p,容器对地面的压强增加量为△p,请求出△p与△p相等时的△h的取值范围.

分析 ①知道深度,利用p=ρgh求水的压强;
②知道圆柱形木块乙底面积和高度,求出木块乙体积,再利用m=ρV求木块乙的质量m
③由于ρ<ρ,则△h的木块竖直放在容器甲内静止后木块处于漂浮状态,由于容器甲是薄壁圆柱形容器,当水对容器底部的压强增加量为△p与容器对地面的压强增加量为△p是始终相等的;
当水溢出后木块仍漂浮时溢出水的重力与木块再增加的重力相等,故水溢出后水对容器底部的压强增加量为△p与容器对地面的压强增加量为△p也始终相等的;故当木块对甲容器底部刚刚接触,仍处于漂浮时△h最大,据此即可求出△h的最大值.

解答 解:①水对容器底部的压强:
pgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
②木块乙的体积V=Sh=0.01m2×0.4m=4×10-5m3
木块乙的密度ρ=0.5ρ=0.5×1×103kg/m3×=0.5×103kg/m3
由ρ=$\frac{m}{V}$得:
mV=0.5×103kg/m3×4×10-5m3=0.02kg;
③由于ρ=0.5×103kg/m3<ρ,则△h的木块竖直放在容器甲内静止后木块处于漂浮状态;
当水未溢出时,由于容器甲是薄壁圆柱形容器,则此时水对容器底部的压强增加量:
△p=$\frac{△G}{{S}_{甲}}$=$\frac{{{ρ}_{乙}S}_{乙}△h}{{S}_{甲}}$,
容器对地面的压强增加量:
△p=$\frac{△F}{{S}_{甲}}$=$\frac{△G}{{S}_{甲}}$=$\frac{{{ρ}_{乙}S}_{乙}△h}{{S}_{甲}}$,
所以,只要水未溢出时,水对容器底部的压强增加量为△p与容器对地面的压强增加量为△p是始终相等的;若水会溢出,当木块仍处于漂浮状态时,△G=△F,△G=△F;则△G=△G
即水会溢出后,虽然水对容器底部的压力不再增加,△p不变;但木块对甲容器底部刚刚接触恰好处于漂浮时,再增加的木块重力与木块再溢出水的重力相等;所以,木块对甲容器底部刚刚接触,仍处于漂浮时△h最大;此时木块排开水的体积为V排最大=Sh,根据漂浮条件可得:F=G
即:ρgV排最大g△h最大S,则:ρgSh=$\frac{1}{2}$ρg△h最大S
所以,△h最大=2h=2×0.15m=0.3m.
则△h的取值范围是0~0.3m.
答:①水对容器底部的压强p=1000Pa;
②圆柱形木块乙的质量m=0.02kg;
③△p与△p相等时的△h的取值范围是0~0.3m.

点评 本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,本题难点在判断得出只要水溢出后,木块对甲容器底部刚刚接触恰好处于漂浮时,水对容器底部的压强增加量为△p与容器对地面的压强增加量为△p是始终相等的,属于难题!

练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

3.某用电器工作时,测量得通过用电器的电流为5A,则些用电器可以是(  )
A.家用空调机B.晶体管收音机C.彩色电视机D.电风扇

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

4.下列因素中,不影响电阻大小的是(  )
A.导体的材料B.导体的长度C.导体的横截面积D.导体两端的电压

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

1.如图所示,在“磁场对通电直导线的作用”实验中,小明把一根轻质的铝棒AB用细线悬挂后置于蹄形磁体的磁场中.
(1)接通电源,铝棒AB向左运动,说明磁场对电流有力的作用,电动机是利用这一原理工作的.(选填“发电机”或:电动机“)
(2)若只将磁体的两极对调,接通电源,观察到铝棒AB向右(选填“左”或“右”)运动,说明力的方向与电流方向有关.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

8.小芳同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上.
(1)正确调节好装置的,移动蜡烛到图甲位置,观察光屏上有清晰的像,生活中的投影仪(“照相机”或“投影仪”)利用这一原理制成的.
(2)如果保持光屏位置不变,把蜡烛向左移动一段距离,想在光屏上得到清晰的像,应该在凸透镜和蜡烛之间放一个焦距适当的凹透镜(选填“凸透镜”或“凹透镜”).
(3)为了从不同方向看到光屏上的像,光屏应选用较粗糙(选填“光滑”或“粗糙”)的白板.
(4)完成上术实验后,小芳把凸透镜换成了透明玻璃板,又探究了“平面镜成像特点”,如乙图所示.他把光屏移动到蜡烛像的位置,发现光屏上没像,说明平面镜成的像是虚像(选填“实像”或“虚像”).他又把蜡烛远离玻璃板,蜡烛像的大小不变(选填“变大”“变小”或“不变”).
(5)细心的小芳透过玻璃板观察蜡烛的像时,看到在像的后面还有一个与它有部分重叠的、较模糊的像,出现两个像的原因是玻璃板的两个面均反射各成一个像.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

18.如图所示的电路中,电源电压不变,只闭合开关S1时,电压表的示数之比为3:1,只闭合开关S2时,电压表的示数之比为5:3,则R1与R2的电阻之比为(  )
A.4:3B.1:3C.1:5D.5:9

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

5.如图所示电路,电源电压保持不变,当S1闭合、S2断开时,电压表的示数为3V;当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为9V.若两端R1、R2电压分别为U1、U2,则(  )
A.R2两端的电压可能是3V
B.电压表左侧导线接的是电压表的负接线柱
C.两个开关同时闭合时,有U1:U2=1:2
D.若R1=6Ω,则R2=12Ω

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

2.如图所示是液压机的工作原理图,其设计利用了帕斯卡原理,活塞A的面积为SA=$\frac{1}{100}$m2,活塞B的面积SB=$\frac{1}{5}$m2,如果用10N的力作用在活塞A上,活塞B能举起重200N的物体.(不计活塞重)

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

3.骑自行车下坡,不踩脚踏板也会越来越快,在这个过程中(  )
A.重力势能增加,动能增加B.重力势能减少,动能减少
C.重力势能增加,动能减少D.重力势能减少,动能增加

查看答案和解析>>

同步练习册答案