如圖所示,密度爲0.6x10³kg/m³,體積爲10的負3次方m³的正方體木塊,用一根質量

題目:

如圖所示,密度爲0.6x10³kg/m³,體積爲10的負3次方m³的正方體木塊,用一根質量可忽略不計的細繩,兩端分別繫於木塊底部中心和柱形容器中心,細繩所能承受的最大拉力爲3N,但此時細繩仍然鬆軟對木塊沒有拉力,柱形容器的地面積爲2x10的-2次方m².
(1)木塊浸入水中的體積多大?
(2)向柱形容器內注水(水不溢出)直至細繩對木塊的拉力達到最大值,在細繩處於斷裂前一瞬間停止注水,此時木塊地面所受壓強多大?
(3)細繩斷裂後,木塊再次漂浮.細繩拉斷前後進行比較,水對容器底的壓強變化了多少?

解答:

(1)木塊的質量m木=ρ木V木=0.6×10³kg/m³×0.001m³=0.6kg,
  ∴木塊的重力G木=m木g=0.6kg×10N/kg=6N.
  ∵木塊漂浮在水面上時,
  ∴木塊處於二力平衡狀態,
  ∴木塊受到的浮力等於木塊的重力,即F浮=G木=6N.
  由F浮=ρ水gV排 得,木塊排開水的體積V排=F浮/ρ水g=6N÷(1.0×10³kg/m³×10N/kg)=0.0006m³
  答:木塊浸入水中的體積爲0.0006立方米.
  (2)細繩處於斷裂一瞬間木塊受到的浮力=3N+6N=9N
  ∵V木=a³=0.001m³,
  ∴正方體木塊的邊長a=0.1米,
  ∴正方體木塊的底面積S木=a²=(0.1m)²=0.01m²,
  ∴此時木塊底面所受壓強P木=F木/S木=9N/0.01m²=900Pa.
  答:此時木塊底面所受壓強爲900帕.
  (3)水對容器底的壓強變化值△P=△F/S=3N/0.02m²=150Pa.
  答:水對容器底的壓強變化150帕.

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