底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其竖直放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图(a)所示.已知物体B的密度为6×103kg/m3.质量为0.6kg.(取g=10N/kg)求:
(1)木块A的密度.
(2)若将B放入水中,如图(b)所示,求水对容器底部压强的变化
解析:
(1)A的体积:
VA=(10cm)3=103cm3=10-3m3
B的体积:
VB= | mB | = | 0.6kg | =1×10-4m3 |
ρB | 6×103kg/m3 |
A、B的总质量:G=F浮=ρ水gV排=ρ水g(VA+VB)
=1.0×103kg/m3×10N/kg×(10-3m3+10-4m3)
=11N
m= | G | = | 11N | =1.1kg |
g | 10N/kg |
A的质量:
mA=m-mB=1.1kg-0.6kg=0.5kg
A的密度:
ρA= | mA | = | 0.5kg | =0.5×103kg/m3 |
VA | 10-3m3 |
(2)图b状态时,A受到的浮力:
F浮’=GA=mAg=0.5kg×10N/kg=5N
A排开水的体积:
V排’= | F浮’ | = | 5N | =5×10-4m3 |
ρ水g | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
A、B共同排开水的体积:
V=V排’+VB=5×10-4m3+1×10-4m3=6×10-4m3
相对图a,排开水的体积减小:
△V= VA +VB -V =10-3m3+10-4m3-6×10-4m3
=0.5×10-3m3
深度减小:
△h= | △V | = | 0.5×10-3m3 | =0.0125m |
S | 400×10-4m2 |
对底部压强增大:
△P=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.0125m
=125Pa
即:A的密度是0.5×103kg/m3,容器底部压强减小125Pa
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