问题
计算题
如图所示,底面积为200cm2的容器底部有一固定轻质弹簧,弹簧上方连有一边长为10cm的正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,当容器中水深为20cm时,木块A有的体积浸在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,没有发生形变.(不计弹簧受到的浮力,g取10N/kg) 求:
(1)此时容器底部受到的水的压强;
(2)木块A的密度;
(3)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,求此时弹簧对木块A的作用力F1是多大?容器底部受到水的压强变化了多少?
![](https://img.ixiawen.com/uploadfile/2017/0624/20170624040637245.png)
答案
解:
(1)容器底部受到水的压强 p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变
F浮=G
ρ水gV排=ρ木gV木
ρ木= ρ水=0.4×103kg/m3;
(3)木块A刚好完全浸没水中
F1=F浮﹣G=ρ水gV﹣ρ木gV=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3﹣0.4×103kg/m3×10N/kg×10﹣3 m3
=6N;
△h= ×10cm+3cm=9cm=0.09m; △p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa.
答:(1)此时容器底部受到的水的压强为2×103Pa;
(2)木块A的密度为0.4×103kg/m3;
(3)此时弹簧对木块A的作用力F1是6N;容器底部受到水的压强变化了900Pa.