题目
一质量为100(g)的柱状容器直立浮于水中.容器的横截面是长为2(cm)、宽为0.8(cm)的矩形。把管子稍微压低,然后由静止释放,不计水和空气的阻力,并取g=10(m/s)^2,则管子上下振动的周期为()秒A. 4B. pi/2C. 1/2;D. 4/pi
一质量为$100\text{g}$的柱状容器直立浮于水中.容器的横截面是长为$2\text{cm}$、宽为$0.8\text{cm}$的矩形。把管子稍微压低,然后由静止释放,不计水和空气的阻力,并取$g=10\text{m/s}^2$,则管子上下振动的周期为()秒
A. 4
B. $\pi/2$
C. $1/2$;
D. $4/\pi$
题目解答
答案
B. $\pi/2$
解析
本题考查简谐运动周期的计算,解题思路是先根据阿基米德原理求出容器所受浮力,再分析容器振动的情况,将其等效为弹簧振子,最后根据简谐运动周期公式计算出周期。
步骤一:计算容器所受浮力
根据阿基米德原理,浮力$F = \rho gV$,其中$\rho$是水的密度,$\rho = 1000kg/m^3$,$g = 10m/s^2$,$V$是容器排开水的体积。
容器排开水的体积$V = S\times h$,其中$S$是容器的横截面积,$S = 2cm\times0.8cm = 1.6cm^2 = 1.6\times10^{-4}m^2$,$h$是容器浸入水中的深度。
由于容器浮于水中,根据物体漂浮条件$F = G$,其中$\pi/2$