已知:S=400cm2=0.04m2,A边长a=10cm=0.1m, 求:(1)pA;(2)△p.
?=6×103kg/m2,m=0.6kg
BB
0.6kg33-?6?10kg/mB 解 (1)VB===0.1×103m3
图(a)A、B共同悬浮:F浮A+F浮B=GA+GB 公式展开:
mB?水g(V+V)=?水gV+mg
ABAB
-
其中VA=(0.1m)3=1×103m3
?水VA??水VB?mB
?=
A
代入数据:
VA
1?103kg/m3?10?3m3?103kg/m3?0.1?10?3m3?0.6kg?=10?3m3 A
?=0.5×103kg/m3
A
(2)B放入水中后,A漂浮,有一部分体积露出水面,造成液面下降. A漂浮:F浮A=GA
?水gVA排=?gVA
A
VA排=
?AVA?水0.5?105kg/m3?10?3m3331?10kg/m=
-
=0.5×103m3
△VVA?VA排S 液面下降△h=S=
1?10?3m3?0.5?10?3m30.04m2 ==0.0125m
液面下降△p=
?水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.0125m=125Pa.
答案 A物体密度为0.5×103kg/m3.液体对容器底压强减少了125Pa.
例19 (北京市中考试题)在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器,内装密度为
?的液体.将挂在弹簧测力计下体积为V的金属浸没在该液体中(液体未溢
1
出).物体静止时,弹簧测力计示数为F;撤去弹簧测力计,球下沉并静止于容器底部,此
时液体对容器底的压力为容器底对金属球的支持力的n倍. 求(1)金属球的密度;(2)圆柱形容器内液体的质量.
精析 当题目给出的各量用字母表示时,如果各量没用单位,则结果也不必加单位.过程分析方法仍从受力分析入手.
解 (1)金属球浸没在液体中静止时 F浮+F=G
?gV+F=?gV(?为金属密度)
1
F?=?+gV 1
(2)解法1 如图1—5—12,球沉底后受力方程如下:
图1—5—12
F浮+F=G(N为支持力) N=G-F浮=F
液体对容器底的压力F′=nF F′=m液g+
?gV
1
F?nF?? m液=g-1V=B=1V
F′=pS=
?gV=nF 1
?g(V液+V)=nF 1?gV液+?gV=nF 11
nF? m液=B-1V
FnF?? 答案 金属球密度为1+gV,容器中液体质量m液=B-1V.
例20 如图1—5—13(a),在天平左盘放一杯水,右盘放砝码,使天平平衡.
(a) (b)
图1—5—13
(1)将一质量为27g的铝块(衡吗?
?铝=2.7g/m3)放入左盘水中,水不溢出,天平还能平
(2)将铝块如图1—5—13(b)方式放入左盘中,天平还能平衡吗? 解 (1)因为力.
天平此时不平衡,左盘下沉,右盘增加27g砝码,可使天平再次平衡.
(2)铝块浸没于水中,但未沉底,此时容器中液面升高△h,容器底部增加的压力△F=
?铝>?水,放入容器中,铝块将沉底,容器底部增加的压力就是铝块重
?水g△h·?S=水gV铝=F浮.
m 铝块体积,V积=
?铝27g32.7g/cm==10cm3
铝块排开水质量:m排=
?水V铝=1g/cm3×10cm3=10g
天平不平衡,左盘下沉.右盘再放10g砝码,可使天平再次平衡.
例21 如图1—5—14中,容器内分别装有水和盐水,在液面上浮着一块冰,问:(1)冰在水中熔化后,水面如何变化?(2)冰在盐水中熔化后,液面如何变化?
(a) (b)
图1—5—14
精析 这道题可以用计算的方法来判断,关键是比较两个体积,一是冰熔化前,排开水的体积V排,一个是冰熔化成水后,水的体积V水.求出这两个体积,再进行比较,就可得出结论.
解 (1)如图l—5—14(a)冰在水中,熔化前处于漂浮状态. F浮=G冰
?水g V排=m冰g
m冰 V排=
?冰
冰熔化成水后,质量不变:m水=m冰
m冰 求得:V水=
m冰?水=?水
比较①和②,V水=V排
也就是冰熔化后体积变小了,恰好占据了原来冰熔化前在水中的体积. 所以,冰在水中熔化后液面不变
(2)冰在盐水中:冰熔化前处于漂浮,如图1—3—14(b),则 F盐浮=G冰
?盐水
g V排盐=m冰g
m冰 V排盐=
?盐水 ①
冰熔化成水后,质量不变,推导与问题(1)相同.
m冰 V水=
?水 ②
比较①和②,因为 ∴ V水=V排排
?水=?盐水
也就是冰熔化后占据的体积要大于原来冰熔化前在盐水中的体 所以,冰在盐水中熔化后液面上升了.
答案 (1)冰在水中熔化后液面不变.(2)冰在盐水中熔化后液面上升.
思考 冰放在密度小于冰的液体中,静止后处于什么状态,熔化后,液面又如何变化? 例22 (北京市中考试题)如图1—5—15 (a),在一个较大的容器中盛有水,水中放有一个木块,木块上面放有物体A,此时木块漂浮;如果将A从木块上拿下,并放入水中,当木块和A都静止时(水未溢出),下面说法正确的是 ( )
(a) (b)
图1—5—15
A.当A的密度小于水的密度时,容器中水面上升 B.当A的密度大于水的密度时,容器中水面下降 C.当A的密度等于水的密度时,容器中水面下降
D.当A的密度大于水的密度时,将A拿下后悬挂在木块下面,如图1—3—15(b),容器中水面不变
解 A在木块上面,A和木块漂浮,则 F浮=G水+GA
F浮 V排=
G水?GA=
?水g?水g
A从木块上拿下后,若体积为
?=?水,则A和木块均漂浮在水面,A和木块共同排开水的
A
F浮A VA排+V木排=
F浮木GA?G木?水g+?水g=
?水g
比较②和①,②=①
∴ A选项中,容器中水面不变,而不是上升. 当
?=?水时,A拿下放入水中,A悬浮在水中,容器中水面也是不变 A
?>?水时,A放入水中,A沉底,木块和A共同排开水的体积为: A
B选项,当
F浮木 V木排+V木排=
?水g+
GA?水gG水=
?水g+
GA?水g
比较③和①,∵ 液面下降
?>?水,∴ ③式<①式. A
D选项中,A放在木块上和悬挂在木块下面,两次比较,A和木块均漂浮,F浮=GA+G
水