如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为 ,容器侧面称近底部的位置有一个由阀门 控制的出水口,均匀物体 是边长为 的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时物体 有 的体积露出水面,细线受到的拉力为 ,容器中水深为 。已知细线能承受的最大拉力为 ,打开阀门 ,使水缓慢流出,当细线断裂时立即关闭阀门 ,关闭阀门 时水流损失不计,细线断裂后物体 下落过程中不翻转,物体 不吸水。
(1)从细线断裂到物体 下落到容器底部的过程中,求重力对物体 所做的功。
(2)物体 下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强。
(3)阅读后解答:
当细线断裂后,物体 所受重力与浮力将不平衡,物体 所受重力与浮力之差称为物体 所受的合外力 (不计水对物体 的阻力),由牛顿第二定律可知:所受的合外力会使物体产生运动的加速度 ,并且合外力与加速度之间关系式为: (式中的 单位为 , 的单位为 , 为物体的质量,其单位为
通过阅读以上材料,求物体 从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度 的大小。
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