如圖所示,底面積為1m2的圓柱形容器裝滿水,一光束沿AO射向水面,方向保持不變,反射光線在水平光屏EF上形成光點(diǎn)Q.打開水閥K,水流出,水位下降,光點(diǎn)在光屏上移動,當(dāng)光點(diǎn)移了20cm時,容器中的水已流出
100
100
kg.
分析:根據(jù)光的反射定律及幾何知識可得出,當(dāng)光斑在EF上向右移動20cm時,水面將下降h=10cm.容器種流出的水的質(zhì)量m=ρVsh.然后即可求解.
解答:解:(1)入射光線AO射到水面,水面將光線反射到Q點(diǎn).反射光OQ和入射光AO滿足反射定律,入射角為45°,反射角也為45°.
當(dāng)水面下降時,入射光線AO保持不變,入射點(diǎn)將隨著水面下降而移到O′,如圖乙,由于入射光AO沒變,入射角也沒變,故反射角也不變,仍為45°,則在O′點(diǎn)反射的光線O′Q′∥OQ右移,如圖乙.

(2)根據(jù)幾何關(guān)系,QQ′∥OP,OQ∥O′Q′,所以O(shè)P=QQ′=20cm.
因?yàn)槿肷浣菫?5°,所以△OO′P是等腰直角三角形,所以O(shè)M′=
1
2
OP=10cm,
所以當(dāng)光斑在EF上向右移動20cm時,水面將下降10cm.
則容器中流出的水的質(zhì)量:m=ρV=1.0×103kg/m3×1m2×0.1m=100kg.
故答案為:100.
點(diǎn)評:本題的關(guān)鍵是:入射光不變、反射面改變時,反射光的光路圖怎樣變化,要能畫出光路圖,觀察幾何圖形的關(guān)系,應(yīng)用幾何知識解決水面下降的深度,因此解答此題要求學(xué)生具備一定的學(xué)科綜合能力.此題屬于難題.
練習(xí)冊系列答案
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如圖所示,底面積為80cm2的圓筒形容器內(nèi)裝有適量的水,放在水平桌面上.底面積為60cm2、高為12cm的實(shí)心圓柱形物體A用細(xì)線拴好并懸掛在彈簧測力計(jì)下.將圓柱形物體A逐漸浸入圓筒形容器內(nèi)的水中時(水沒有溢出容器),下面的表格中記錄了彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與圓柱形物體A下表面離水面的距離h的對應(yīng)關(guān)系.請解答下列問題:(不計(jì)細(xì)線重,g取10N/kg)
測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14 16
F/N 9.0 7.8 6.6 5.4 4.2 3.0 1.8 1.8 1.8
(1)該物體的密度有多大?
(2)在表格中任取一組數(shù)據(jù)分析說明物體受到的浮力與排開的水所受到的重力的關(guān)系,從而證明阿基米德原理的正確性.
(3)物體A在容器內(nèi)浸沒后與未放人物體A前比較,水對容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)增加了多少?

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(2013?呼和浩特)如圖所示,底面積為S的圓筒形容器,高h(yuǎn),裝有體積是V的水,水底有一靜止的邊長為L的正方體實(shí)心鋁塊,密度為ρ1,水的密度ρ.已知g.求:
(1)水對筒底的壓強(qiáng);
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(3)近來科學(xué)家研制出一種更輕的泡沫鋁,密度為ρ2,且ρ2小于ρ,欲使鋁塊離開水底,可以給鋁塊粘貼一塊實(shí)心泡沫鋁,求泡沫鋁的最小質(zhì)量.

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(2011?吳江市一模)如圖所示,底面積為100cm2的燒杯裝水后的總質(zhì)量為2kg.現(xiàn)將質(zhì)量為0.5kg的木塊浸入水中.(g取10N/kg,木塊的密度為0.5g/cm3
請你思考回答問題:
(1)木塊靜止時,所受的浮力為
5
5
N;
(2)浸在水面下的體積為
500
500
cm3
(3)燒杯對水平面的壓強(qiáng)是
2.5×103
2.5×103
Pa.

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如圖所示,底面積為1 m2的圓柱形容器裝滿水,一光束沿AO射向水面,方向保持不變,反射光線在水平光屏EF上形成光點(diǎn)Q,打開水閥K,水流出,水位下降,光點(diǎn)在光屏上移動,當(dāng)光點(diǎn)移了20 cm時,容器中的水已流出________kg.

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如圖所示,底面積為1 m2的圓柱形容器裝滿水,一光束沿AO射向水面,方向保持不變,反射光線在水平光屏EF上形成光點(diǎn)Q,打開水閥K,水流出,水位下降,光點(diǎn)在光屏上移動,當(dāng)光點(diǎn)移了20 cm時,容器中的水已流出________kg.

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