分析 (1)由图可知实心正方体物块上下表面的深度差即为其边长,根据S=L2求出其底面积,根据p=ρgh求出液体对物块下表面的压强,根据F=pS求出液体对物块下表面的压力;
(2)物块在图示位置处于静止状态时排开液体的体积和自身的体积相等,根据V=L3求出其大小,根据阿基米德原理求出受到的浮力,根据G=mg求出物体的重力,然后与浮力比较得出拉力的方向,物块在图示位置处于静止状态时,受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下重力的作用,根据力的平衡条件得出等式即可求出施加的力;
(3)同样体积的空心正方体,在液体中受到的浮力不变,根据悬浮条件得出其重力,根据G=mg求出空心正方体中材料的质量,空心正方体中材料的体积等于正方体的体积减去空心部分的体积,根据ρ=$\frac{m}{V}$求出该物块材料的密度.
解答 解:(1)已知2h1=h2=20cm,则h1=10cm,
由图可知,正方体的边长:
L=h2-h1=20cm-10cm=10cm,
正方体的底面积:
S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2,
物体下表面所处的深度:
h2=20cm=0.2m,
液体对物块下表面的压强:
p下=ρ液gh2=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1600Pa,
由p=$\frac{F}{S}$可得,液体对物块下表面的压力:
F下=p下S=1600Pa×0.01m2=16N;
(2)正方体物块排开水的体积:
V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=10-3m3,
正方体物块受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=8N,
正方体的重力:
G=mg=2kg×10N/kg=20N,
因G>F浮,
所以,物块在图示位置处于静止状态时,受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下重力的作用,
由力的平衡条件可得,竖直向上的拉力:
F=G-F浮=20N-8N=12N;
(3)同样体积的空心正方体,在液体中受到的浮力仍为8N,
因物体悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由F浮=G=mg可得,空心正方体中材料的质量:
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{浮}}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg=800g,
空心正方体中材料的体积:
V=V-V空=1000cm3-500cm3=500cm3,
则该物块材料的密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{800g}{500c{m}^{3}}$=1.6g/cm3.
答:(1)液体对物块下表面的压力为16N;
(2)若使物块在图示位置处于静止状态,还应施加竖直向上12N的力;
(3)该物块材料的密度为1.6g/cm3.
点评 本题考查了液体压强公式和压强定义式、阿基米德原理、物体浮沉条件、重力公式以及密度公式的应用,知道实心正方体物块上下表面的深度差即为其边长是关键,计算过程要注意单位的换算.
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A. | 实验的测量工具是温度计和停表 | |
B. | 水沸腾时的温度一定是100℃ | |
C. | 水在沸腾过程中,继续吸热,温度升高 | |
D. | 水沸腾时,停止加热,水仍能继续沸腾 |
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