Question

如圖20所示，密度為0．6×10³kg/m³，體積為10^-3m³的正方體木塊，用一條質(zhì)量可忽略不計的細(xì)繩，兩端分別系在木塊底部中心和柱形容器的中心。細(xì)繩對木塊的最大拉力為3N，容器內(nèi)有一定質(zhì)量的水，木塊處于漂浮狀態(tài)，但細(xì)繩仍然松軟，對木塊沒有拉力。求：
(1)木塊露出水面的體積有多大?
(2)向容器內(nèi)注水(容器容量足夠大)直至細(xì)繩對木塊的拉力達(dá)到最大值，在細(xì)繩處于斷裂后一瞬間，停止注水。此時木塊浸入水中的體積多大?
(3)細(xì)繩斷裂后，木塊再次漂浮，若柱形容器底面積為
2×10^-2m²，此時容器里的水面與細(xì)繩斷裂前的瞬間的水面相比，高度變化了多少?容器底部受到的壓強(qiáng)變化了多少？
(取g=10N／kg)

Answer 1

解：(1) ∵木塊漂浮，
∴F_浮=G_木=ρ_木gV_木=0．6×10³kg/m³×10 N／kg×10^-3m³=6N…………(1分)
V_排===6×10^-4m³     ………………………（1分）V_露=V_木－V_排=10^-3m³－6×10^-4m³=4×10^-4m³ …………………………(1分)
（2）當(dāng)F_拉=3N時，F(xiàn)ˊ_浮=G_木=6N=3N=9N………………………………(1分)
Vˊ_排===9×10^-4m³…………………………(1分)
（3）∵木塊再次漂浮，
∴Vˊˊ_排= V_排=6×10^-4m³……………………………………………………(1分)
△V_排 = Vˊ_排－Vˊˊ_排=9×10^-4m³－6×10^-4m³……………………………(1分)
由于Vˊˊ_排＜Vˊ_排所以水面下降…………………………………………(1分)
△ h===1．5×10^-2m……………………………………(1分)
P=ρ_木g△h=1.0×10³kg/m³×10 N／kg×1．5×10^-2m =150Pa…

解析