如图(1)所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平.从打

浮力 已结 1 399
小红薯0623
小红薯0623 2021-4-9 05:20

如图(1)所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平.从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图像如图(2)所示.木块密度ρ = 0.5×103kg/m3,容器底部面积为200cm2,g = 10N/kg.下列说法中正确的是(  )

A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小
B.容器中的液体是酒精
C.抽液机每秒钟排出液体的质量是10g
D.第 30 s 时,木块露出液面的高度是 2cm


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1条回答
  •  王笑朝
    王笑朝 (最佳回答者)
    2021-4-15 05:09

    解析:根据题中四个选项的问题,从四方面进行分析

    1.由题可见,木块的密度小于液体的密度,最终静止时,木块将静止在液面(漂浮),而当木块漂浮在液面时,其浮力等于木块重,浮力大小将保持不变。故木块所受的浮力开始逐渐变小,至等于其重力后,不再变化。A选项错误;

    2.木块所受到的重力大小是:

    G=mg=ρgV=0.5×103kg/m3×10N/kg×(10×10-2m)3

    =5N

    从图中可以发现,其开始时,木块上表面恰与液面相平,绳端所受的拉力为5N。此时木块受拉力(F)、重力(G)、浮力(F浮)三个力的作用,且处于静止。不难得到:F+G=F浮  即

    F浮=G+F=5N+5N=10N

    液体的密度为: 

    ρ=

    F

    =

    10N

    =1.0×103kg/m3

    gV

    10N/kg×(10×10-2m)3

    显然这种物质为水,而不是酒精。选项B错误;

    3.当绳子拉力为零时,木块为漂浮状态,此时木块受到的浮力为:

    F浮’=G=5N

    排开水的体积为: 

    V’=

    F

    =

    5N

    = 5×10-4m3

    ρg

    1.0×103kg/m3×10N/kg

    50s溢出水的体积为:

    V溢=V-V排’=(10×10-2m)3- 5×10-4m3=5×10-4m3

    溢出水的质量为:

    m溢=ρ水V溢=1.0×103kg/m3×5×10-4m3=0.5kg=500g

    每秒钟溢出的水的质量为:

    m0=

     m

    =

    500g

    =10g/s

    t

    50s

    由此可见选项C正确;

    4.30s排除的水的质量和体积分别为:

    m1=30m0=30×10g=300g

    V1=

     m1

    =

    300g

    =300cm3

    ρ

    1.0g/cm3

    设木块露出的高度为h,则

    V1=(S2-S1)h  即

    300=(200-10×10)h

    解之得:h=3cm

    可见选项D错误。

    答案:C


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