在探究浮沉條件時設計了如圖所示裝置,在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧,上方連有長方體木塊A,容器底部有一個出水口,當容器中水深為20cm時,木塊A有2/5的體積浸在水中,此時彈簧恰好沒有發(fā)生形變.(不計彈簧受到的浮力,g取10N/kg)
(1)該木塊A的密度為
0.4×103
0.4×103
kg/m3.此時容器底受到水的壓強為
2×103
2×103
Pa.
(2)向容器內(nèi)緩慢加水,直至木塊A剛好完全浸沒水中,立即停止加水,此時彈簧對木塊A 的作用力為F1,在原圖上畫出此時水面的大致位置.
(3)打開閥門B緩慢放水,直至木塊A剛好完全離開水面時,立即關(guān)閉閥門B,此時彈簧對木塊A的作用力為F2,則F1、F2之比是
3:2
3:2
分析:(1)彈簧沒有發(fā)生形變,說明木塊A只受兩個力的作用:重力和浮力,且兩者為一對平衡力;根據(jù)物體漂浮時,排開液體體積與密度成反比得到木塊的密度.
已知容器中水的深度,利用P=ρgh可以計算水對容器底的壓強.
(2)彈簧對木塊有向下的拉力,所以向容器中加水時,隨著木塊浸入水中體積的增大,所受浮力增大,直到木塊完全浸沒浮力不再變化.
(3)木塊完全浸沒時,彈簧對木塊有向下的拉力F1;木塊離開水面時,彈簧對木塊有向上的支持力F2,分別計算F1、F2的大小,就能得到兩者之比.
解答:解:
(1)木塊漂浮時
ρ
ρ
=
V
V
=
2
5

所以木塊的密度為ρ=
2
5
ρ=0.4×103kg/m3
水對容器底的壓強為P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
(2)木塊完全浸沒時,受到的浮力最大,此時彈簧略向上伸長,所以畫水面位置時,應在木塊位置略高一些.
(3)木塊完全浸沒時,彈簧對木塊的作用力F1=F-G=ρgV-ρgV=0.6ρgV
木塊離開水面后,彈簧對木塊的作用力F2=G=ρgV=0.4ρgV
F1
F2
=
0.6ρgV 
0.4ρgV 
=
3
2

故答案為:
(1)0.4×103;2×103
(2)木塊浸沒后水面所在位置如下圖
  
 (3)3:2
點評:在此題中彈簧對木塊的作用力方向不同:木塊浸沒時,彈簧對木塊有向下的拉力,木塊離開水后,彈簧對木塊有向上的支持力,明確這一點是正確解答的關(guān)鍵.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:初中物理 來源: 題型:

在“探究物體的浮沉條件”時,小敏同學從家中帶來了一些物品,其中有①小鐵釘、②軟木塞、③蠟燭、④蘋果、⑤塑料塊、⑥小石塊.
(1)請你猜想:以上物體浸沒在水中后可能會下沉的是
①⑥
①⑥
(只填序號),你的猜想主要是依據(jù)物體的
密度
密度
(選填“體積”、“質(zhì)量”和“密度”).
(2)設計的實驗方案之一如圖所示,取一帶蓋的玻璃瓶裝滿水時重G1,放入水中(如圖1)松手后瓶子沉入水底;將瓶內(nèi)水倒去一部分,當瓶和水重為 G2時,放入水中松手后它懸浮于水中(如圖2);再將瓶中水倒空,瓶重為G3,放入水中松手后,瓶上浮直至漂浮在水面(如圖3),則:
①圖1中,因為
它受的浮力小于其重力
它受的浮力小于其重力
,所以玻璃瓶沉入水底;
②圖2中,因為
它受的浮力等于其重力
它受的浮力等于其重力
,所以玻璃瓶懸浮水中;
③圖3中,因為瓶浸沒在水中時
它受的浮力大于其重力
它受的浮力大于其重力
,所以玻璃瓶上浮,最后漂浮在水面.
(3)對比圖2和圖3,不同點是他們排開水的體積不相等,相同點是
浮力都等于其自身重力
浮力都等于其自身重力

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

在探究浮沉條件時設計了如圖所示裝置,在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧,上方連有長方體木塊A,容器底部有一個出水口,當容器中水深為20cm時,木塊A有2/5的體積浸在水中,此時彈簧恰好沒有發(fā)生形變.(不計彈簧受到的浮力,g取10N/kg)
(1)該木塊A的密度為________kg/m3.此時容器底受到水的壓強為________Pa.
(2)向容器內(nèi)緩慢加水,直至木塊A剛好完全浸沒水中,立即停止加水,此時彈簧對木塊A 的作用力為F1,在原圖上畫出此時水面的大致位置.
(3)打開閥門B緩慢放水,直至木塊A剛好完全離開水面時,立即關(guān)閉閥門B,此時彈簧對木塊A的作用力為F2,則F1、F2之比是________.

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科目:初中物理 來源:2012年四川省綿陽市梓潼縣潼江中學中考物理模擬試卷(一)(解析版) 題型:解答題

在“探究物體的浮沉條件”時,小敏同學從家中帶來了一些物品,其中有①小鐵釘、②軟木塞、③蠟燭、④蘋果、⑤塑料塊、⑥小石塊.
(1)請你猜想:以上物體浸沒在水中后可能會下沉的是______(只填序號),你的猜想主要是依據(jù)物體的______(選填“體積”、“質(zhì)量”和“密度”).
(2)設計的實驗方案之一如圖所示,取一帶蓋的玻璃瓶裝滿水時重G1,放入水中(如圖1)松手后瓶子沉入水底;將瓶內(nèi)水倒去一部分,當瓶和水重為 G2時,放入水中松手后它懸浮于水中(如圖2);再將瓶中水倒空,瓶重為G3,放入水中松手后,瓶上浮直至漂浮在水面(如圖3),則:
①圖1中,因為______,所以玻璃瓶沉入水底;
②圖2中,因為______,所以玻璃瓶懸浮水中;
③圖3中,因為瓶浸沒在水中時______,所以玻璃瓶上浮,最后漂浮在水面.
(3)對比圖2和圖3,不同點是他們排開水的體積不相等,相同點是______.

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科目:初中物理 來源:2010年湖北省武漢市黃陂一中分配生素質(zhì)測試物理試卷(解析版) 題型:解答題

在探究浮沉條件時設計了如圖所示裝置,在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧,上方連有長方體木塊A,容器底部有一個出水口,當容器中水深為20cm時,木塊A有2/5的體積浸在水中,此時彈簧恰好沒有發(fā)生形變.(不計彈簧受到的浮力,g取10N/kg)
(1)該木塊A的密度為______kg/m3.此時容器底受到水的壓強為______Pa.
(2)向容器內(nèi)緩慢加水,直至木塊A剛好完全浸沒水中,立即停止加水,此時彈簧對木塊A 的作用力為F1,在原圖上畫出此時水面的大致位置.
(3)打開閥門B緩慢放水,直至木塊A剛好完全離開水面時,立即關(guān)閉閥門B,此時彈簧對木塊A的作用力為F2,則F1、F2之比是______.

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