如图是一个太阳能淋浴器储水箱的示意图．主要由一个圆柱形金属水桶、一个压力传感开关和一个长方体组成，其中长方体通过细绳与压力传感开关相连．压力传感开关的作用是：当它受到绳子竖直向下的拉力达到10N时闭合，控制水泵从进水口开始向桶内注水，此时，水面刚好与长方体的下表面相平，水桶内储水高度为h1=8cm；当它受到绳子的拉力等于6N时断开，水泵停止向桶内注水，此时，水刚好浸没长方体的上表面，水桶内储水高度为h2=40cm．已知水桶的底面积为0.5m2．（g=10N/kg）求：
（1）水泵开始注水时，水对水桶底部的压强是多少？水桶内储水的质量是多少？
（2）水泵停止向桶内注水时，长方体受到的浮力是多少？
（3）长方体的密度是多少？
解析：
(1)其压强为：
P=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-2m=800Pa
由于水桶为圆柱形，故水的重力和质量分别为：
G水=F水=PS=800Pa×0.5m2=400N
m水= | G水 | = | 400N | =40kg |
g | 10N/kg |
（2）开始流水时，长方体未浸入水中，其浮力为零。故绳端的拉力等于其重力。即
G=F1=10N
而当停止注水时，物体恰好全部浸没水中，故物体受到的浮力F浮、绳端拉力F2以及自身重力满足
F2+F浮=G 故
F浮=G-F2=10N-6N=4N
（3）由（2）知，其恰好浸时，受到的浮力为4N，此时排开水的体积等于长方体本身的体积。因此
V=V排= | F浮 | = | 4N | =4×10-4m3 |
ρ水g | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
长方体的质量和密度分别是：
m = | G | = | 10N | =1kg |
g | 10N/kg |
ρ = | m | = | 1kg | =2.5×103kg/m3 |
V | 4×10-4m3 |
微信扫码关注三人行问答社区 公众号
加载中...