解题思路:(1)知道容器底面积和水深,可求水的体积,再利用m=ρV求水的质量;
(2)知道容器内水的深度,利用p=ρgh求水对容器底部的压强;
(3)根据G=mg求出物体A的重力,知道溢出容器对桌面压强的增加量和容器的底面积,根据p=
F/S]求出增加的压力,然后与A的重力相比较可以有水溢出,两者之差即为溢出水的重力,根据密度公式和重力公式求出溢出水的体积,再求出容器内增加水的体积,两者之和即为A的体积,根据密度公式求出A的密度.
(1)容器内水的体积:
V水=Sh=2×10-2m2×0.1m=2×10-3m3,
由ρ=[m/V]可得,容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg;
(2)水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
(3)正方体的重力:
GA=mAg=3kg×9.8N/kg=29.4N,
由p=[F/S]可得,正方体A放入水中后对桌面压力的增加量:
△F=△pS=980Pa×2×10-2m2=19.6N,
∵△F<GA,
∴水有溢出,
溢出水的重力:
G溢出=GA-△F=29.4N-19.6N=9.8N,
溢出水的体积:
V溢出=
m溢出
ρ水=
G溢出
ρ水g=[9.8N
1.0×103kg/m3×9.8N/kg=1×10-3m3,
容器内增加的体积:
V′=S(h-h水)=2×10-2m2×(0.15m-0.1m)=1×10-3m3,
物体A的体积:
VA=V溢出+V′=1×10-3m3+1×10-3m3=2×10-3m3,
物体A的密度:
ρA=
mA
VA=
3kg
2×10−3m3=1.5×103kg/m3.
答:(1)容器内水的质量为2kg;
(2)水对容器底部的压强为980Pa;
(3)物体A的密度为1.5×103kg/m3.
点评:
本题考点: 密度的计算;液体的压强的计算.
考点点评: 本题考查了密度公式和液体压强公式的应用,关键是判断出实心正方体A放入水中后水有溢出,且物体A的体积等于溢出水的体积加上容器内水增加的体积.
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