无之海是一个水生动植物的乐园,每年都会在湖内放养鱼苗。一员工驾小船携带两满桶鱼苗到湖内放流。如果人及船的质量为200kg,桶中鱼苗与水的混合物共重50kg(设鱼苗与水密度相同,桶重及壁厚不计,g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3)。
(1)当人把鱼苗全部放流(桶内鱼及水一起倒入湖中)后,船在水中的体积减小了多少?
(2)如果此人把桶都装满水挂在船两侧的钉子上,水桶刚好全部没入水中,小船在水下的体积与(1)问比较,怎样改变?改变了多少?
(3)如果此人把桶都装满水挂在船两侧的钉子上,水桶刚好有一半体积没入水中,小船在水下的体积与(2)比较,怎样改变?改变了多少?
解析:
(1)当人把鱼苗全部放流(桶内鱼及水一起倒入湖中)后,减小的重力等于减小的浮力,
根据G=mg和F浮=ρgV排可得:
mg=ρ水gV排,
即
50kg×10N/kg=1×103kg/m3×10N/kg×V排,
解得,
V排=0.05m3;
(2)因为水桶全部没入水中,故它受到的重力与浮力相平衡,对船没有拉力,故体积无变化,即变化量为0;
(3)已知桶中鱼苗与水的混合物共重50kg(设鱼苗与水密度相同,桶重及壁厚不计,
桶的体积
V50×10﹣3m3=50L;
因为水桶刚好有一半体积没入水中,相对于(2)来说,水桶与船的重力不变,水桶减少了
25L的水下体积,船就要增大25L的水下体积。
故
(1)船在水中的体积减小了0.05m3;
(2)小船在水下的体积与(1)问比较,故体积无变化,即变化量为0;
(3)小船在水下的体积与(2)比较,船增大25L的水下体积。
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