将体积为400cm3重8N的合金球挂在弹簧测力计的挂钩上,手提弹簧测力计使合金球没入柱形玻璃杯的水中,此时水深20cm如图所示.已知柱形玻璃杯的内底面积为100cm2,弹簧测力计量程范围0-5N (g取10N/kg).求:(1)金属球浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2)竖直向上拉动弹簧测力计时,水对玻璃杯底的最小的压强是多大?
已知:V=400cm3=4×10-4m3 G=8N ρ水=1.0×103kg/m3 g=10N/kg h=20cm=0.2m S=100cm2=0.01m2 F最大=5N
求:(1)F浮=?(2)p最小=?
解:
(1)金属球浸没在水中时受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N;
(2)当弹簧测力计拉力达到F最大=5N时,合金球受到的浮力为F′浮=G-F最大=8N-5N=3N
合金球排开水的体积为V排===3×10-4m3
合金球露出水面的体积为V露=V-V排=4×10-4m3-3×10-4m3=1×10-4m3
水面下降的高度为△h===0.01m
水对玻璃杯底的最小的压强是p最小=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m-0.01m)=1900Pa.
答:
(1)金属球浸没在水中时受到的浮力为4N;
(2)水对玻璃杯底的最小的压强为1900Pa.
(1)已知合金球浸没在水中,排开水的体积等于其体积;已知合金球排开水的体积和水的密度,利用公式F浮=ρ液gV排得到浮力;
(2)竖直向上拉动弹簧测力计过程中,合金球受到三个力的作用:重力、浮力和拉力,由弹簧测力计的最大示数可以得到施加的最大拉力;由重力和最大拉力可以得到此时合金球受到的浮力;已知水的密度和合金球受到的浮力,可以得到合金球排开水的体积;已知合金球的体积和排开水的体积,可以得到合金球露出水面的体积;已知合金球露出水面的体积和容器的底面积,可以得到减小的水的深度;已知原来水的深度和减小的深度,可以得到水的最小深度;已知水的密度和深度,利用公式p=ρgh得到水对容器底的最小压强.
点评:此题考查的是阿基米德原理的应用和液体压强的计算,其中第二小题难度较大,涉及到视重法、阿基米德原理、液体压强计算和体积深度的关系,综合性较强,需要熟练掌握基本公式,能够根据需要灵活变形.
联系生活——学习物理妙招:力学题目要从受力分析,两力平衡入手;解电学问题要分析电路的性质(是串联还是并联),弄清各个电表测量的是什么量入手(是总压还是分压,是总流还是分流),各个电键的作用是什么?