分析 (1)物體在水中受到三個(gè)力的作用:重力、浮力和繩子的拉力.利用G=mg求出木塊的重力,木塊浸沒在水中,求出木塊的體積,即排開水的體積,利用F浮=ρ水gV排計(jì)算木塊受到的浮力;已知物重和浮力,兩者之差就是繩子的拉力;
(2)根據(jù)漂浮時(shí)浮力與重力的關(guān)系得出木塊受到的浮力;根據(jù)根據(jù)F浮=ρ液gV排得出木塊排開水的體積,根據(jù)V排的變化得出水深度的變化,從而可得壓強(qiáng)的變化.
求出此時(shí)液面的深度,利用液體壓強(qiáng)公式計(jì)算容器底部受到水的壓強(qiáng).
(3)求出水和木塊的總體積,又知木塊的體積,可求水的體積,利用密度公式求出水的質(zhì)量,繩子斷和斷之前,容器對(duì)桌面的壓力不變等于容器重、水重和木塊重之和,再利用壓強(qiáng)公式求對(duì)地面的壓強(qiáng).
解答 解:(1)木塊的重力:G=mg=0.8kg×10N/kg=8N,
木塊浸沒在水中,則V排=V木=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,
物體浸沒時(shí)受到的浮力為:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
繩子的拉力為:F=F浮-G=10N-8N=2N;
(2)木塊漂浮,F(xiàn)浮′=G=8N;
由F浮=ρ液gV排得,木塊漂浮時(shí)排開水的體積:V排′=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{8N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=8×10-4m3;
所以液面下降的深度為:△h=$\frac{△{V}_{排}}{S}$=$\frac{1×1{0}^{-3}{m}^{3}-8×1{0}^{-4}{m}^{3}}{200×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=0.01m;
則△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa.
此時(shí)液面的深度:h=0.3m-0.01m=0.29m,
容器底部受到水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.29m=2900Pa.
(3)水和木塊的總體積V總=Sh=200cm2×30cm=6000cm3=6×10-3m3,
則水的體積V水=V總-V木=6×10-3m3-1×10-3m3=5×10-3m3,
由ρ=$\frac{m}{V}$可得,m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg,
繩子斷和斷之前,容器對(duì)桌面的壓力不變,
F=G容器+G水+G木=(1kg+5kg+0.8kg)×10N/kg=68N,
S=200cm2=0.02m2,
桌面受到的壓強(qiáng):
p′=$\frac{F}{S}$=$\frac{68N}{0.02{m}^{2}}$=3400Pa.
答:(1)繩子的拉力為2N;
(2)剪斷繩子,待木塊靜止后,容器底部壓強(qiáng)變化了100Pa;此時(shí)容器底部受到水的壓強(qiáng)是2900Pa.
(3)剪斷繩子,待木塊靜止后,容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是3400Pa.
點(diǎn)評(píng) 本題考查液體壓強(qiáng)的計(jì)算,浮力的計(jì)算,物體的沉浮條件的應(yīng)用.注意固體壓強(qiáng)的計(jì)算要利用公式p=$\frac{F}{S}$,木塊在水中的浮力要利用浮力的公式來計(jì)算,木塊漂浮時(shí)的浮力要利用漂浮的條件來求,因此,解題時(shí)選對(duì)方法才能起到事半功倍的效果.
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