如图所示,一根弹簧原长15厘米,其下端固定在容器底部,上端连接一个边长为4厘米的正方体实心木块,向容器里注水,当水深达到

如图所示,一根弹簧原长15厘米,其下端固定在容器底部,上端连接一个边长为4厘米的正方体实心木块,向容器里注水,当水深达到18厘米时,木块一半浸入水中;当水深达到22厘米时,木块上表面正好与水面相平,求木块的密度.
melodyofmay 1年前 已收到1个回答 举报

碧天风飞 幼苗

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解题思路:已知木块的边长,可求木块的体积,根据阿基米德原理可求木块全部浸没后受到的浮力,从而求出浸没一半时受到的浮力,求出此时弹簧的伸长量;再求出当水深达到22厘米时,最后分析木块的受力,根据二力平衡求出木块的密度.

当木块全部浸没时受到的浮力F浮全gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.04m)3=0.64N;
木块一半浸入水中,受到的浮力F浮半=[1/2]F=[1/2]×0.64N=0.32N;
当水深达到18厘米时,弹簧的伸长量为L1=18cm-2cm-15cm=1cm;
当水深达到22厘米时,弹簧的伸长量为L2=22cm-4cm-15cm=3cm;
当水深达到18厘米和22厘米时,木块都受到竖直向下的重力G、弹簧的拉力F和竖直向上的浮力F的作用,木块受力平衡,所以G+F=F,所以F=F-G;
水深分别达到18厘米和22厘米时,浮力增加了△F=F浮全-F浮半=0.64N-0.32N=0.32N;
∴拉力增加了△F=△F=0.32N;
∴弹簧伸长2厘米是受到的拉力为0.32N;
∴当水深达到18厘米时,拉力F1=[0.32N/2cm]×1cm=0.16N,
∴G=F浮半-F1=0.32N-0.16N=0.16N,
∴木块的质量m=[G/g]=[0.16N/10N/kg]=0.016kg,
∴木块的密度ρ=[m/V]=
0.016kg
(0.04m)3=0.25×103kg/m3
答:木块的密度为0.25×103kg/m3

点评:
本题考点: 阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用.

考点点评: 本题考查密度的计算,难点是根据弹簧的伸长量求出拉力的大小,从而进一步求出木块的重力,本题难度较大,解题时一定要认真仔细.

1年前

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