【題目】小寧為了研究浸在液體中的物體所受浮力的規(guī)律,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn),他將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定,另一端掛一合金塊A,開始他將合金塊A浸沒在裝有水的容器中,容器側(cè)面的底部有一由閥門B控制的出水口,實(shí)驗(yàn)時(shí),打開閥門B緩慢放水,放到彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不再變化時(shí),立即關(guān)閉閥門B,在此過程中金屬塊始終不與容器底部接觸,讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的最小值和最大值分別為26 N和36 N,g取10N/kg.求:
(1)在原圖上作出關(guān)閉閥門B后水面的大致位置.
(2)合金塊A受到的重力.
(3)合金塊A受到的最大浮力.
(4)合金塊A的密度.
(5)若將合金塊A鑄造成一個(gè)空心球,將其投入水中,靜止時(shí)恰好能懸浮在水中,該空心球的空心部分體積為多少?
【答案】(1)見解析圖所示;(2)36N;(3)10N;(4)3.6×103 kg/m3(5)2.6×10-3 m3
【解析】
試題分析:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),打開閥門B緩慢放水,水面逐漸下降,V排由不變到變小,當(dāng)V排為0時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)不再變化,此時(shí)物體不再浸入水中,因此關(guān)閉閥門B后水面位置大致在如圖所示位置:
(2)由題意知,合金塊的重力為G=36N;
(3)由題意知,合金塊受到的最大浮力為F浮 =F最大 -F最小 =36N-26N=10N;
(4)合金塊的質(zhì)量m=G/g=36N/10N/kg=3.6kg,
由F浮 =ρgV排 可得,合金塊的體積:V=V排 =F浮/ρ水g=10N/1.0×103kg/m3×10N/kg=1.0×10-3 m3 ;
合金塊的密度:ρ=m/V=3.6kg/1.0×103m3=3.6×103 kg/m3 ;
(5)若將合金塊A鑄造成一個(gè)空心球,將其投人水中,靜止時(shí)恰好能懸浮在水中,則空心球所受浮力
F′浮=G=36N,由F浮=ρgV排可得,空心球的體積:V′=V′排=F′浮/ρ水g=36N/1.0×103kg/m3×10N/kg=3.6×10-3 m3 ;
空心部分體積:V空 =V′-V=3.6×10-3 m3 -1.0×10-3 m3 =2.6×10-3 m3。
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配重C的質(zhì)量mC等于 千克,開關(guān)剛好能被拉開.
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