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小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题 他利用一个圆柱形金属桶 一个拉力传感器 一

时间:2024-08-09 22:55:29

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小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题 他利用一个圆柱形金属桶 一个拉力传感器 一

问题补充:

小明的父亲为了解决全家人夏季淋浴问题,他利用一个圆柱形金属桶、一个拉力传感器、一个圆柱体物体和细线制作了一个太阳能淋浴器.初步设计如图所示.其中圆柱体物体通过细线与拉力传感器相连.当圆柱体下端刚好离开水面时,拉力传感器读数(即细绳拉力)为F1=10N,拉力传感器中的开关闭合,通过水泵从进水口向桶内注水.当圆柱体上端刚好没入水中时,拉力传感器读数(即细绳拉力)为F2=6.3N,拉力传感器中的开关断开停止注水.已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg.则

(1)所用圆柱体的质量为多少?

(2)当圆柱体上端刚好没入水中时,圆柱体所受的浮力为多少?

(3)所用圆柱体的密度为多少?

答案:

解:(1)当圆柱体下端刚好离开水面时,圆柱体的重力等于细绳拉力,即:

G=F1=10N,所以圆柱体的质量m===1kg;

(2)当圆柱体上端恰没入水中时,圆柱体所受浮力为

F浮=G-F2=10N-6.3N=3.7N;

(3)因为F浮=ρ水V排g,

所以V排==3.7N÷(1.0×103kg/m3×10N/kg)=3.7×10-4m3

圆柱体的密度ρ物==≈2.7×103kg/m3.

答:(1)圆柱体的质量为1kg;

(2)当圆柱体刚好没入水中时,所受的浮力为3.7N;

(3)所用圆柱体的密度为2.7×103kg/m3.

解析分析:(1)通过拉力传感器的读数可得出圆柱体的重力,进而求出其质量;

(2)利用称重法的表达式,可求出圆柱体刚好没入水中时的浮力;

(3)利用浮力公式的变形,可求出圆柱体的体积,再利用密度的公式进行计算,可求出圆柱体密度的大小.

点评:理解装置的结构特点,并能熟练运用重力的公式、称重法的表达式、浮力公式、密度的公式才能顺利解答此题.

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