6. 学习了浮力的相关知识后,几乎所有的同学对木块一定能浮在水面上深信不疑,唯独小峰对此还有疑问。经过一番争论后,他找来一些器材做起了实验。
(1)他将一个边长为10 cm、密度为$0.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$的正方体木块放入水槽中,然后加入5 cm深的水,请你通过计算,判断木块能否浮起来。$g=10\ \mathrm{N/kg}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$。
(2)继续向水槽内加水,直至水深为10 cm,此时木块能浮在水面上吗?这时水对水槽底的压强有多大?
(1)他将一个边长为10 cm、密度为$0.6×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$的正方体木块放入水槽中,然后加入5 cm深的水,请你通过计算,判断木块能否浮起来。$g=10\ \mathrm{N/kg}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$。
(2)继续向水槽内加水,直至水深为10 cm,此时木块能浮在水面上吗?这时水对水槽底的压强有多大?
答案
6. 解:(1)$V_{排}=500\ \mathrm{cm}^3$,$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=5\ \mathrm{N}$,$G_{木}=mg=\rho_{木}gV_{木}=6\ \mathrm{N}$,
$F_{浮}<G_{木}$,所以木块不能浮起来。
(2)木块漂浮时,$F_{浮}=G_{木}$,即$\rho_{水}gV_{排}=\rho_{木}gV_{木}$,
$\rho_{水}gL^2h=\rho_{木}gL^3$($L$为木块的边长,$h$为木块漂浮时浸入水中的深度),
解得$h=6\ \mathrm{cm}<10\ \mathrm{cm}$,
所以当水深为10 cm时木块能浮在水面上。
当水深为10 cm时,水对水槽底的压强
$p=\rho_{水}gh_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1\ 000\ \mathrm{Pa}$。
答:略。
$F_{浮}<G_{木}$,所以木块不能浮起来。
(2)木块漂浮时,$F_{浮}=G_{木}$,即$\rho_{水}gV_{排}=\rho_{木}gV_{木}$,
$\rho_{水}gL^2h=\rho_{木}gL^3$($L$为木块的边长,$h$为木块漂浮时浸入水中的深度),
解得$h=6\ \mathrm{cm}<10\ \mathrm{cm}$,
所以当水深为10 cm时木块能浮在水面上。
当水深为10 cm时,水对水槽底的压强
$p=\rho_{水}gh_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1\ 000\ \mathrm{Pa}$。
答:略。
7. 给你一个弹簧测力计,一块系有细线的铜块($\rho_{铜}$已知)和一杯待测液体,请利用上述物品测出该液体的密度,简要写出实验步骤和待测液体密度的表达式。
答案
7. 先测出铜块在空气中的重力$G$,再把铜块浸没在液体中测出拉力$F$,
则$F_{浮}=G-F=\rho_{液}gV_{排}$。
由$G=\rho_{铜}gV_{铜}$,知$V_{排}=V_{铜}=\dfrac{G}{\rho_{铜}g}$,
所以$\rho_{液}=\dfrac{G-F}{gV_{排}}=\dfrac{(G-F)\rho_{铜}}{G}$。
则$F_{浮}=G-F=\rho_{液}gV_{排}$。
由$G=\rho_{铜}gV_{铜}$,知$V_{排}=V_{铜}=\dfrac{G}{\rho_{铜}g}$,
所以$\rho_{液}=\dfrac{G-F}{gV_{排}}=\dfrac{(G-F)\rho_{铜}}{G}$。
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