Question

【題目】如圖所示，在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧上方連有正方體木塊A，容器側(cè)面的底部有一個(gè)由閥門B控制的出水口，當(dāng)容器中水深為20cm時(shí)，木塊A有的體積浸在水中，此時(shí)彈簧恰好處于自然狀態(tài)，即沒有發(fā)生形變（已知水的密度為1.0×103kg/m3,不計(jì)彈簧所受的浮力，g取10N/kg）

⑴求此時(shí)容器底部受到水的壓強(qiáng)；

⑵求木塊A的密度；

⑶先向容器內(nèi)緩慢加水，直至木塊A剛好完全浸沒在水中，此時(shí)彈簧對(duì)木塊的作用力為F1，再打開閥門B緩慢放水，直至木塊A完全離開水面時(shí)，再關(guān)閉閥門B，此時(shí)彈簧對(duì)木塊A的作用力為F2，求F1與F2之比。

Answer 1

【答案】(1) 2×103P (2) 0.6×103 kg/m3 (3)

【解析】（1）由液體壓強(qiáng)的計(jì)算公式得

容器底部受到水的壓強(qiáng)p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa；

（2）當(dāng)彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，G木=F浮，即ρ木Vg=ρ水Vg；

所以木塊A的密度ρ木=ρ水=0.6×103 kg/m3；

（3）當(dāng)A完全浸沒時(shí)，對(duì)A進(jìn)行受力解析得：G木＋F1=F1浮，得F1=ρ水Vg－ρ水Vg =ρ水Vg；

當(dāng)A完全露出時(shí)，F(xiàn)2=G木=ρ水Vg；故

（1）由于已知水的深度，由液體壓強(qiáng)公式即可計(jì)算出液體的壓強(qiáng)；（2）由于木塊A漂浮時(shí)，露出水的體積與與木塊的總體積的比是已知的，故根據(jù)漂浮物體的特點(diǎn)可求出木塊A的密度；（3）題中有兩種情況，我們分別將這兩種情況中的木塊A的受力情況畫出來，然后列出力的平衡方程，將力F1與F2表示出來，相比即可約去一些相同量，最后得出其比值來。