题目内容

【题目】足够高的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,底面积为2×103m2,盛有质量为0.4千克的水。将一横截面积为4×104m2的圆柱形玻璃管,装入一定量的水后竖直放入容器中,玻璃管处于漂浮状态,如图(a)所示。

1)求容器内水的体积V.

2)求容器中离水面0.1米深处的液体压强p.

3)再将一实心均匀物块浸没在玻璃管的水中后,玻璃管仍旧漂浮在水面上,如图(b)所示。若物块投入前后,管内的水对玻璃管底部压强的变化量是p1,容器内的水对容器底部压强的变化量是p2,已知p1=2△p2,求物块的密度ρ.

【答案】(1)4×104 m3 (2)980Pa(3)2.5×103 kg/m3

【解析】

(1)ρ=可得,容器内水的体积:

V= =4×104m3

(2)容器中离水面0.1米深处的液体压强:

p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa

(3)设物块的体积为V,其密度为ρ,物块投入玻璃管的水中后,物块沉底,则玻璃管中水面上升的高度:

h=

则管内的水对玻璃管底部压强的变化量为:

p1=ρgh=ρg

因为将一实心均匀物块浸没在玻璃管的水中后,玻璃管仍旧漂浮在水面上,所以,容器内的水对容器底部增大的压力:

F=G=ρVg

则容器内的水对容器底部压强的变化量:

p2==ρVgS

已知p1=2△p2,所以有:

ρg=2×ρVgS

整理可得:

ρ=ρ=×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3

答:(1)容器内水的体积V4×104m3

(2)容器中离水面0.1米深处的液体压强p980Pa

(3)物块的密度ρ2.5×103kg/m3

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