Question

【題目】育才中學物理興趣小組在學習壓強浮力后,進行了如下操作:向底面積為100cm2、高為25cm的薄壁圓柱形容器里注入適量水,靜置在水平桌面上,用細繩(不計體積)吊著一均勻實心工件AB(不吸水)緩慢漫入水中。該工件重24N,A、B部分均為圓柱形,高度均為10cm,其中A部分的橫截面積為80cm2,B部分的橫截面積為40cm2。如圖,當A部分浸入水中5cm時,容器中水的深度為20cm。求:

（1）該工件的密度

（2）用細繩吊著工件AB繼續(xù)往下移動,當A部分多浸入水中2cm時,此時液體對容器底部的壓強;

（3）從圖中工件所處位置繼續(xù)下降,直到某一位置時細繩所受拉力為14N,該過程中工件AB所受重力做功.

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)。

【解析】

(1)A部分的體積：

B部分的體積：

則該工件的體積：

由可得，該工件的密度；

(2)由題意可知，當A部分浸入水中5cm時,容器中水的深度為20cm；所以當A部分多浸入水中2cm時，有：

解得：

故此時水的深度是28cm，此時液體對容器底部的壓強是：

(3)當細繩所受拉力為14N時，工件所受的浮力是：

由可知，此時工件排開水的體積是：

由于大于，可以判斷A部分已經完全浸沒在水中，B部分浸沒在水中的高度是：

所以從圖中工件所處位置繼續(xù)下降,直到某一位置時細繩所受拉力為14N,該過程中工件AB下降的高度是：

重力做功是：

答：(1)該工件的密度是；

(2)用細繩吊著工件AB繼續(xù)往下移動,當A部分多浸入水中2cm時,此時液體對容器底部的壓強是；

(3)從圖中工件所處位置繼續(xù)下降,直到某一位置時細繩所受拉力為14N,該過程中工件AB所受重力做功。