问题 计算题

如图所示,质量均为2.4kg的薄壁圆柱形容器A和B放在水平地面上,底面积分别为。容器A中盛有0.1m高的水,容器B中盛有质量为1.6kg的酒精。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)求:

①容器B中酒精的体积V酒精

②容器B对水平地面的压强pB

③现有质量相等的甲、乙两实心物块,若将甲浸没在水中、乙浸没在酒精中后,两液体均未溢出,且两液体各自对容器底部压强的变化量相等,求甲、乙的密度ρ、ρ之比。

答案

(1) 2×10-3m3, (2) 3920pa, (3) ρ:ρ=5:8

题目分析:(1)已知酒精的质量和密度,要求酒精的体积,可利用公式V=m/ρ求出,

V酒精=m酒精/ρ酒精=1.6kg/0.8×103kg/m3=2×10-3m3

(2)容器B对水平地面的压强可利用公式P=F/S求出,已知容器B的底面积,要先求出容器B对水平地面的压力,而容器B对水平地面的压力是由重力产生的,所以压力等于总重力(G容器+G酒精

FB=G=mg=(m酒精+mB)g=(2.4kg+1.6kg)×9.8N/kg=39.2N

pB=FB/SB =39.2N/1×10-2m2=3920pa 

(3)两液体各自对容器底部压强的变化量相等,即:Dp=Dp酒精

由液体压强的计算公式P=ρgh可得:

ρgDh=ρ酒精gDh酒精(Dh和Dh酒精分别表示放入物体后液面上升的高度)

因为“若将甲浸没在水中、乙浸没在酒精中后,两液体均未溢出”,所以液面上升的高度可用物体排开液体的体积和容器的底面积求出:ρgDV/SA=ρ酒精gDV酒精/SB

因为浸没,所以排开液体的体积就等于物体的体积:ρgV/SA=ρ酒精gV/SB

而物体的体积可根据物休的质量和密度求出:ρgm/(ρSA)=ρ酒精g m/(ρSB

因为是质量相等的甲、乙两实心物块,所以约分后有:ρ/(ρSA)=ρ酒精/(ρSB

所以:ρ:ρ=ρSB:ρ酒精S=(1000kg/m3×1×10-2m2):(0.8×103kg/m3×2×10-2m2)=5:8

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