解题思路:(1)知道木块的底面积和高,求出木块的体积,知道木块的密度,利用m=ρV求木块的质量,利用G=mg求木块的重力,木块对容器底的压力等于木块的重力,根据压强公式p=
F/S]求出木块对容器底的压强;
(2)若使木块竖直漂浮,注入水的质量最少,即木块与容器底接触且木块对容器底的压力恰好为零,此时木体所受的浮力等于自身的重力;根据公式F浮=ρgV排可求木块排开水的体积;从而求出木块浸入水中的深度;根据公式V=Sh可求注入水的体积;根据公式m=ρV可求注入水的质量.
(1)木块的体积:
V=Sh,
木块的质量:
m=ρV=ρSh,
木块的重力:
G=mg=ρShg,
木块对容器底的压力:
F=G=mg=ρShg,
木块对容器底的压强:
p=[F/S]=[ρShg/S]=ρhg;
(2)当木块与容器底接触且木块对容器底的压强恰好为零时,此时注入水的质量最少,
F浮=G=mg=ρπR2hg,
木块排开水的体积:
V排=
F浮
ρ水g=
ρπR2hg
ρ水g=
ρπR2h
ρ水,
木块浸入水中的深度:
h水=
V排
S木=
ρπR2h
ρ水
S木=
ρπR2h
ρ水
πR2=[ρh
ρ水,
注入水的体积为:
V水=(S容-S木)h水=[π(2R)2-πR2]×
ρh
ρ水=3πR2
ρh
ρ水,
注入水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水3πR2
ρh
ρ水=3πR2ρh.
故答案为:ρhg;3πR2ρh.
点评:
本题考点: 压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用.
考点点评: 本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、重力公式、压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,难点在第二问,知道要使木块竖直漂浮,注入水的质量最少,木块与容器底接触且木块对容器底的压力恰好为零,是本题的关键.
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