某地在湖面上修建一座大桥,图甲是使用吊车向湖底投放圆柱形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度v=0.2m/s下

某地在湖面上修建一座大桥,图甲是使用吊车向湖底投放圆柱形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度v=0.2m/s下降.图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象.求:

(1)河堤受到水的压强;
(2)石料到达河面时,重力所做的功;
(3)圆柱形石料的密度.(忽略石料受到水的摩擦阻力,g取10N/kg)
劳运明 1年前 已收到1个回答 举报

wddm1 幼苗

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解题思路:(1)根据钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象(从t=0时刻开始投放到石料刚好接触湖底前),可知,石块在20s时接触水面,120s时到达湖底,已知石块的速度,它行进的距离就是湖水的深度h,再根据压强公式,可求出湖底受到水的压强;
(2)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,据此求出小石料的重力,利用W=Gh求重力所做的功;
(3)当石块全浸入后,拉力等于重力减去浮力,据此求出石料受到的浮力;根据阿基米德原理求石料排开水的体积(石料的体积),知道石料重,利用重力公式求石料的质量,最后利用密度公式求石料的密度.

(1)根据钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象(从t=0时刻开始投放到石料刚好接触湖底前),可知,石块在20s时接触水面,120s时到达湖底,已知石块的速度,它行进的距离就是湖水的深度h,
即s=h=v•t=0.1m/s×(120s-20s)=10m,
根据液体压强公式p=ρgh
∴p=ρgh=1×103kg∕m3×10N∕kg×10m=105Pa;
(2)由图可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,
即:F=G=1400N,
重力所做的功W=Gh=1400N×10m=1.4×104J.
(3)根据重力公式G=mg,g取10N/kg
∴m=[G/g]=[1400N/10N/kg]=140kg
当石块全浸入后,拉力等于重力减去浮力,
F=G-F=1400N-900N=500N,
根据阿基米德原理,FgV
∴V=
F浮
ρ水g=
500N
1×103kg/m3×10N/kg=5×10-2m3
因为石料完全浸没,∴V=V=5×10-2m3
∴ρ=
m
V石=
140kg
5×10−2m3=2.8×103kg∕m3
答:(1)河堤受到水的压强是105Pa.
(2)石料到达河面时,重力所做的功是1.4×104J;
(3)圆柱形石料的密度是2.8×103kg∕m3

点评:
本题考点: 液体的压强的计算;密度的计算;功的计算.

考点点评: 本题的解题关键是通过图乙确定石料的重力及钢丝绳受到的拉力、会用称重法计算出石料受到的浮力.

1年前

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