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如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm,如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态.已知水的
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如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm,如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态.已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)木块的密度ρ木
(2)细线对木块的拉力F.
(1)木块的密度ρ木
(2)细线对木块的拉力F.
▼优质解答
答案和解析
(1)因木块漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木,
由F浮=ρgV排和F浮=G木=m木g=ρ木V木g可得:
ρgV排=ρ木V木g,
由题意可知,木块排开水的体积V排=
V木,则木块的密度:
ρ木=
ρ水=
ρ水=
×1.0×103kg/m3=0.5×103kg/m3;
(2)由F浮=ρgV排可得,木块完全浸没时受到的浮力:
F浮′=2F浮=2G木,
因物体在水中静止时处于平衡状态,受到竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和木块的重力,
由力的平衡条件可得:F浮′=G木+F,
则细线对木块的拉力:
F=F浮′-G木=2m木g-m木g=m木g=0.12kg×10N/kg=1.2N.
答:(1)木块的密度为0.5×103kg/m3;
(2)细线对木块的拉力为1.2N.
所以,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木,
由F浮=ρgV排和F浮=G木=m木g=ρ木V木g可得:
ρgV排=ρ木V木g,
由题意可知,木块排开水的体积V排=
1 |
2 |
ρ木=
V排 |
V木 |
1 |
2 |
1 |
2 |
(2)由F浮=ρgV排可得,木块完全浸没时受到的浮力:
F浮′=2F浮=2G木,
因物体在水中静止时处于平衡状态,受到竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和木块的重力,
由力的平衡条件可得:F浮′=G木+F,
则细线对木块的拉力:
F=F浮′-G木=2m木g-m木g=m木g=0.12kg×10N/kg=1.2N.
答:(1)木块的密度为0.5×103kg/m3;
(2)细线对木块的拉力为1.2N.
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