如图所示,粗细均匀的蜡烛长l0,底部粘有一质量为m的小铁块。现将它竖直立放于水中,它的上端露出水面h。如果将蜡烛点燃,假定蜡烛燃烧时无蜡油流下来,蜡烛每分钟燃烧的长度为△l,从点燃蜡烛开始计时,蜡烛熄灭需要的时间t= (用物理量的符号表示),已知蜡烛的密度为ρ,水的密度为ρ1,铁的密度为ρ2。
答案:
解析:
(1)设蜡烛的密度为ρ,水的密度为ρ1,铁的密度为ρ2,铁块受到浮力F,蜡烛截面积S。
刚开始时蜡烛处于漂浮状态,受力平衡,分析可知:蜡烛重力+铁重力=蜡烛的浮力+铁块的浮力,
则
ρl0Sg+mg=ρ1(l0﹣h)Sg+F﹣﹣﹣﹣①
(2)蜡烛灭的时候,设蜡烛燃烧的长度为x,这时蜡烛的上表面刚刚在水面,蜡烛长度的重力加铁块的重力刚好等于蜡烛的浮力加铁的浮力。
ρ(l0﹣x)Sg+mg=ρ1(l0﹣x)Sg+F﹣﹣﹣﹣②
①﹣②得
,
因蜡烛每分钟燃烧的长度为△l,则蜡烛燃烧的时间
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