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如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1 m 的正方体物...

如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1 m 的正方体物块A,当容器中水的深度为20 cm时,物块A的体积露出水面,此时弹簧恰好处于原长状态(ρ1.0×103 kg/m3g10 N/kg)。求:

(1)往容器中缓慢加水的过程中,容器底部受到的压强____________

(2)物块A受到的浮力;物块A的密度。

(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部的压强。(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示)

 

(1)逐渐增大(2)5 N,0.5×103 kg/m3(3)3 000 Pa 【解析】 (1)逐渐增大 【解析】 (2)物块A体积为V=(0.1 m)3=0.001 m3 则V排=V=×0.001 m3=5×10-4 m3 由阿基米德原理可知:F浮=ρ水gV排= 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5×10-4 m3=5 N 弹簧恰好处于原长状态时没有发生形变,则:F浮=G,即 ρ水gV排=ρ物gV,则物块的密度为: ρ物=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.5×103 kg/m3 (3)物块A漂浮时,浮力等于重力,即G=5 N; 物块A恰好全部浸没时,受到的浮力为:F浮′=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m3=10 N 此时物块A受到竖直向下的重力、弹簧向下的拉力、浮力的共同作用,则弹簧的拉力F=F浮′-G=10 N-5 N=5 N 由图可知弹簧伸长5 cm;当容器中水的深度为20 cm时,物块A有的体积露出水面,则物块A恰好全部浸没时的水面比漂浮时水面上升×10 cm=5 cm;所以水面上升的总的高度为10 cm,水的深度为30 cm;水对容器底部的压强 p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3 000 Pa  
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考点分析:
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如图是一种常见的饮水机结构剖面图,控水槽内浮体A与阀门C固定相连,当A恰好浸没时阀门C关闭,A未浸没时C略有下降,桶内水流入控水槽中。已知浮体A的体积为40 cm3,阀门C的横截面积为1 cm2,不计AC自身重及大气压强。(gl0 N/kg)求:

(1)桶内水位降低时,水对阀门C的压强逐渐________(选填“变大”“变小”或“不变”)

(2)浮体A浸没时所受浮力为多大?浮体A浸没时阀门C受到的压强是多少?

(3)桶内水位的最大高度是多少?

 

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厨房里的水池常会因塞子忘记拿出而使水溢出水池,为此小云同学根据所学的浮力知识设计了一个防止溢出的模型进行研究。如图所示,容器的底部装有一薄片塞子,用一块边长为10 cm的立方体塑料泡沫A,其下端用细线连接到塞子上,向容器中加水至细线刚好被拉直停止,此时A的体积没入水中;继续向容器中加水,当A刚好全部没入水中时,塞子被拉开。(不计塞子重力、塞子与出水口的摩擦)(g10 N/kg)求:

(1)随着水位的升高(未浸没塑料泡沫A),塑料泡沫A受到的浮力逐渐________

(2)塑料泡沫A的质量;塑料泡沫A的密度。

(3)塞子被拉开时,塞子受到水的压力。

 

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鸡蛋能悬浮在水中吗?物理课堂上老师演示了一个有趣的实验,先在水平桌面上放置一个底面积为100 cm2的圆筒形容器(厚度可忽略),容器重为1 N,向容器中注入10 cm深的水,再取一个鸡蛋,称得其质量为55 g,将它轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部,此时测得水面升高了5 mm,然后向容器中加食盐并不停地搅动,最后鸡蛋竟悬浮在水中。(g10 N/kg)

(1)这个实验可以验证浮力的大小与液体的__________有关,继续向水中加盐搅拌,鸡蛋最终会漂浮在水面上,此时鸡蛋所受浮力大小__________悬浮时所受浮力。

(2)容器中未放鸡蛋时,容器整体对桌面的压强是多少?加盐之前鸡蛋沉至容器底部时,鸡蛋受到的浮力是多少?

(3)当鸡蛋悬浮起来时,盐水的密度是多少?

 

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如图甲为塔式起重机简易示意图,塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装.(动滑轮重、绳重及摩擦不计,g10牛/千克)

1)为保持平衡,起重臂的长度越长的塔式起重机,配备的平衡重的质量应越         

2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图,定滑轮a的作用是             .若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104牛,则能吊起货物的质量不能超过多少千克?

3)若将重为1.2×104牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米,再沿水平方向移动20米,则此过程中克服货物重力做功多少焦?

4)若该起升电动机的效率为90%,将重为12×104牛的货物提升到30米的高度,用时50秒,则该起升电动机的实际功率是多少瓦?

 

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如图为小明的父亲自己动手制作的一个太阳能淋浴器。AB两个圆柱体通过细绳与压力传感开关相连,圆柱形金属桶的底面积S10.5 m2,高h150 cm;压力传感开关的作用是当它受到竖直向下的拉力达到10 N时闭合,通过控制水泵从进水口向桶内注水,当拉力等于4 N时断开,水泵停止向桶内注水;两个圆柱体的底面积S240 cm2,高h212 cm,每个圆柱体重G6 N。要求当水桶内储水量达200 L时停止注水,当储水量剩余40 L时开始注水。(g10 N/kg)

(1)注水时,水位逐渐淹没B圆柱体的过程中,B圆柱体底部所受液体的压强将__________;若B圆柱体全部浸没在水中后,继续向桶中加水,B圆柱体受到的浮力将__________(均选填“增大”“减小”或“不变”)

(2)当压力传感开关与圆柱体A之间细绳上拉力等于10 N时,进水口开始向桶内注水,此时两圆柱体受到的浮力为多大?

(3)当水泵刚好停止向桶内注水时,圆柱A浸入水中的深度是多少?圆柱A的密度是多少?

 

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