内容正文:
浮力压强--加水与放水问题
一、单选题
1.如图甲所示为边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2、高为10cm。向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示。则下列表述正确的是( )
①圆柱体的密度小于液体的密度
②当注入液体质量为2kg时,圆柱体所受的浮力为20N
③当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1∶3时,注入液体质量为3kg
④当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1∶3时,圆柱体下表面受到的液体压力为32.5N
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有②④正确 D.只有②③④正确
2.如图甲,有一高30cm的轻质薄壁柱形容器,底面积为300cm2,内放置一个底面积为100cm2,高为16cm的柱形木块,木块底部与容器之间栓有一根10cm的轻质细绳,现在往容器中缓慢倒入某种液体,容器底部所受液体压强随着倒入液体质量的关系如图乙所示,图中m1=1920g,p3=2080Pa,下列说法正确的是( )
A.木块质量为1280g B.液体密度为900kg/m3
C.m2=4320g D.当m=3680g,p=2480Pa
3.如图所示,足够高的柱形容器底面积为200cm2。容器内放有一密度为0.4g/cm3、边长为10cm的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心。现缓慢向容器中加水,当加入2.4kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力为1N,容器中水的深度为h1;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为h2。已知细绳能承受的最大拉力为5N。则下列说法中错误的是( )
A.细绳的长度为8cm B.物体B的密度为3g/cm3
C.h1:h2=16:17 D.物块B最终对容器底部的压力为2N
二、填空题
4.如图甲所示,底面积为400 cm2的轻质薄壁柱形容器放置在水平桌面上,圆锥体A、正方体B浸没在某种液体中。正方体B的体积为1000cm3,通过不可伸长的细线与容器底部相连,A放在B上。打开阀门K放出液体(每秒钟放出液体的体积相同),细线的拉力大小F与容器中液体深度h关系如图乙所示,容器中液体深度h与放水时间t关系如图丙所示,则圆锥体A浸没时所受浮力大小为 N。当液面下降到恰好和 B 的上表面相平时,关闭阀门K剪断细线,将A从B上取下放入液体中。待A、B静止后,液体对容器底的压强变为剪断前的,则剪断细线前后B克服重力做功 J。
5.如图甲所示,竖直轻杆(不计体积和质量)的上端通过力传感器固定在天花板上,轻杆的下端与由A、B两部分组成的工件AB相连,并悬挂在底面积为300cm2的薄壁轻质空容器中,容器放置于水平面上且足够高。已知A、B均为实心圆柱体,B的高度为10cm,B的底面积是A的底面积的2倍,现向容器中注水,力传感器示数F大小随容器中水的高度h变化的图象如图乙所示,则圆柱体A的高度为 cm;当力传感器示数F=0.5F1时,剪断轻杆,待工件稳定后,则容器对水平面的最大压强为 Pa。
6.如图甲所示,足够高的圆柱形容器底面积为50cm2,容器内装有一定量的水,容器正上方天花板上有轻质细杆(体积忽略不计),黏合着由两个横截面积不同的实心圆柱体M,N组成的组合,此组合是由不吸水的复合材料构成,且有hN=10cm。容器底部有一个出水口,最初水面与N的上表面相平,打开阀门放水直到水放完。杆上方有一传感器可显示杆对物体作用力的大小。图乙中坐标记录了杆对物体作用力大小与排出水的体积之间的关系,放水前物体浸在水中的体积为 cm3;当杆的示数为2.5F1时,物体受到的浮力为 N。
三、计算题
7.放在水平桌面上的圆柱形容器B高为20cm,底面积为0.03m2,容器中放一个质量为800g正方体A,边长为10cm,若一定质量的水沿着容器壁缓慢倒入容器B中,当木块A对容器B底的压强恰好为零时,求(g=10N/kg):
(1)物体A此时受到水的浮力是多大?
(2)此时容器B中水的高度为多少?
(3)容器底受到水的压力是多大?
(4)继续加水至18cm深时,水对正方体底部的压强是多大?
8.如图甲所示,足够高的柱状薄壁容器放置于水平地面。容器内重叠放置着两个体积相等、密度不同的正方体物体A和B。物体A、B间系若一根不可伸长且不会被拉断的细线(图中未画出)。往容器中缓慢注水,保持单位时间注入的水量不变,容器中水面高度随时间变化如图