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?

答案

解:

(1)容器底部受到水的压强 p=ρgh=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=G

ρgVgV

ρ= ρ=0.4×103kg/m3

(3)木块A刚好完全浸没水中

F1=F﹣G=ρgV﹣ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3﹣0.4×103kg/m3×10N/kg×10﹣3 m3

=6N;             

△h= ×10cm+3cm=9cm=0.09m; △p=ρg△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.

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