Question

12．水平地面上有一個質量為1kg，底面積為1×10^-2m²的圓柱形容器，容器壁厚忽略不計，內盛4kg溫度為20℃的水．已知c_水=4.2×10³J/（kg•℃），g=10N/kg．求：
（1）如果水溫升高到70℃，水吸收的熱量是多少焦耳？
（2）求容器對地面的壓強．
（3）如果在容器內放一塊質量為0.5kg的木塊，求木塊穩(wěn)定后所受的浮力．

Answer 1

分析 （1）已知水的質量、水的初溫和末溫，利用Q_吸=cm△t可求得水吸收的熱量；
（2）已知容器質量和水的質量，得到總質量，根據(jù)G=mg求得總重力，容器對水平地面的壓力等于其重力；已知壓力和受力面積，利用公式p=$\frac{F}{S}$計算容器對地面的壓強；
（3）穩(wěn)定后木塊漂浮，根據(jù)物體的漂浮條件即可求出木塊所受的浮力．

解答 解：
（1）根據(jù)題意可知，水溫從20℃升高到70℃，則水升高的溫度△t=70℃-20℃=50℃；
水需要吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水△t=4.2×10³J/（kg•℃）×4kg×50℃=8.4×10⁵J．
（2）圓柱形容器和水的重力：
G_總=m_總g=（1kg+4kg）×10N/kg=50N，
則容器對對地面壓力F=G_總=50N，
容器對地面壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{50N}{1×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5000Pa；
（3）木塊穩(wěn)定后處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)物體的漂浮條件可得，此時木塊所受浮力：
F_浮=G_木=m_木g=0.5kg×10N/kg=5N．
答：（1）如果水溫升高到70℃，水吸收的熱量是8.4×10⁵焦耳；
（2）容器對地面的壓強為5000Pa；
（3）如果在容器內放一塊質量為0.5kg的木塊，木塊穩(wěn)定后所受的浮力為5N．

點評 此題考查的是熱量的計算、壓強計算公式、漂浮條件的應用，其中容器對地面的壓力等于容器和液體的重力之和，應用的是固體對壓力的傳遞作用．