问题
选择题
质量相等的甲、乙两实心小球,密度之比ρ甲:ρ乙=3:2,将它们都放入水中,静止时两球受到的浮力之比为F甲:F乙=4:5,则乙球的密度为( )
A.
ρ水2 3
B.
ρ水5 4
C.
ρ水5 6
D.4 5ρ水
答案
由题知,m甲=m乙,
∵ρ=
,ρ甲:ρ乙=3:2,m V
∴V甲:V乙=2:3;
两球在水中静止时的状态有下面几种情况:
①甲乙都下沉:如果是这样,排开水的体积之比等于V甲:V乙=2:3,由阿基米德原理可知受到的浮力也是2:3,而F甲:F乙=4:5,故①不可行;
②甲乙都漂浮:受到的浮力都等于自重,而两球质量相等、重力相等,受浮力相等,而F甲:F乙=4:5,故②不可行;
③甲漂浮、乙下沉:甲漂浮,F甲=G甲=mg;乙下沉,F乙<G乙=mg,所以F甲>F乙,而F甲:F乙=4:5,故③不可行;
④甲下沉、乙漂浮:甲下沉,F甲<G甲=mg;乙漂浮,F乙=G乙=mg,所以F甲<F乙,而F甲:F乙=4:5,故④可行;
甲下沉,受到的浮力F甲=ρ水V甲g;乙漂浮,受到的浮力F乙=m乙g=ρ乙V乙g;
∵F甲:F乙=4:5,
即ρ水V甲g:ρ乙V乙g=4:5,
ρ乙=
=5 ρ水V甲 4V乙
=5ρ水×2 4×3
ρ水.5 6
故选C.