图所示容器内放有一长方体木块M,上面压有一铁块m,木块浮出水面的高度为h1(图a);用细绳将该铁块系在木块的下面时,木块浮出水面的高度为h2(图b);将细绳剪断后(图c),木块浮出水面的高度h3为
A.
B.
C.
D.
答案:A
题目分析:把木块M和铁块m看做一个整体,图a中排开水的体积Va排与图b排开水的体积Vb排.而图c只研究长方体木块M排开水的体积VC排.根据沉浮条件得出排水体积大小的关系,从而得出木块浮出水面的高度。
设长方体木块的底面积为S,高为h;把木块M和铁块m看做一个整体,两种情况都是处于漂浮状态,浮力等于木块和铁块的总重力,浮力相等.在同种液体中它们受到的浮力相等,排开液体的体积相等;即Va排=Vb排。
又∵Va排=Sh-Sh1,Vb排=Sh-Sh2+Vm,所以Sh-Sh1=Sh-Sh2+Vm,
∴Vm=S(h2-h1)----------①
由图a可知:木块和铁块的漂浮时
F浮=G木+G铁;
∴ρ水gS(h-h1)=ρ木gSh+ρ铁gVm------②;
将①式代入②式得:------③.
将细绳剪断后(图c)木块漂浮;GM=FM浮;即ρ木gSh=ρ水gS(h-h3);
∴--------④;
将③式代入④式得:.
故选A。
点评:解答本题的关键是图a与图b中要把木块和铁块看作一个整体,利用图a的重力和浮力关系,图a与图b中之间的浮力相等而得到的排开的水体积相等的关系得出木块高h的表达式;知道在图c中只是木块浮出水面,高度只决定于木块本身,本题难度较大。