问题 填空题

某食盐溶液的密度随深度h而变化,其变化规律为ρ=ρ0+kh,式中ρ0=1.0×103kg/m3,k=0.01×105kg/m4.向溶液中投放两只用一根10cm长的线系在一起的小球A和B,每个球的体积为V=1cm3,其质量分别为mA=1.2g,m=1.4g,如果两球在溶液中都处于静止状态,且线是拉紧的,此时小球离水面的距离为______ m,细线对小球的拉力为______ N.(g=10N/kg)

答案

设A球所处深度为hA,B球所处深度为hB,由于mA<mB,所以B球应在A球下方;

则:hB=hA+0.1m,

将A、B看作整体,根据物体的悬浮条件可得:

F浮A+F浮B=GA+GB

即:ρAgVABgVB=mAg+mBg,

(ρ0+khA)V+(ρ0+khB)V=mA+mB

0V+2khAV+k×0.1m×V=mA+mB

即:2×1×103kg/m3×1×10-6m3+2×0.01×105kg/m4×hA×1×10-6m3+0.01×105kg/m4×0.1m×1×10-6m3

=2.6×10-3kg,

解得:

hA=0.25m=25cm,

hB=hA+0.1m=0.25m+0.1m=0.35m;

ρB0+khB=1×103kg/m3+0.01×105kg/m4×0.35m=1.35×103kg/m3

B球受到的浮力:

FBBgVBBgV=1.35×103kg/m3×10N/kg×1×10-6m3=0.0135N,

B球重:

GB=mBg=0.0014kg×10N/kg=0.014N,

∵GB=FB+F

∴F=GB-FB=0.014N-0.0135N=0.005N.

故答案为:0.25;0.005.

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