如图所示,将高8cm、横截面积100cm2的柱形物块挂在弹簧测力计下缓慢浸入底面积为500cm2的圆柱形容器内的水中当物块浸入水中深度为2cm,且竖直静止是,弹簧测力计的示数为8N,水对容器底部的压强为1.2×103Pa.(g=10N/kg)
A.柱形物块所受重力大小为8N
B.柱形物块受到的浮力大小为3N
C.未放入柱形物块前,水的深度为10cm
D.柱形物块的密度为1.25×103kg/m3
D
①对圆柱体进行受力分析,圆柱体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用,由圆柱体在水面下的体积和横截面积求出排开水的体积,求出浮力;又知道受到竖直向上的拉力,求出圆柱体的重力;已知圆柱体的重力,可以得到质量;已知圆柱体的高度和横截面积,可以得到其体积;已知质量和体积,利用公式ρ=得到圆柱体的密度.
②已知圆柱体排开水的体积和容器的底面积,可以得到水面增加的高度;已知容器底部受到的压强和水的密度,可以得到圆柱体浸入水后,水的深度;已知水的深度和水面增加的高度,两者之差就是原来水的深度.
解答:
A、B、D、圆柱体浸在水中的深度是2cm,横截面积是100cm2,受到竖直向上的浮力为:F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×2×100×10-6m3=2N.B选项错误;
已知圆柱体受到竖直向上8N的拉力,圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力和浮力是平衡力,所以重力为G=F浮+F拉=2N+8N=10N.A选项错误;
圆柱体的质量为m===1kg
圆柱体的体积为V=Sh=1×10-2m2×0.08m=8×10-4m3
圆柱体的密度为ρ===1.25×103kg/m3.D选项正确;
C、圆柱体排开水的体积为V排=Sh排=1×10-2m2×0.02m=2×10-4m3
水面上升的高度为△h===0.004m
放入圆柱体后水的深度为h总===0.12m
原来水的深度为h0=h总-△h=0.12m-0.004m=0.116m.此选项错误.
故选D.
点评:此题属于力学综合题,考查了液体压强、浮力、质量、密度、重力的计算,利用公式及其变形较多,熟练掌握基本公式,理清思路,是解决此类问题的关键.