题目内容

【题目】在底面积为S的薄壁柱形容器内注入适量的水。将一空烧杯放在水面上漂浮时水面高度变化了h1,如图所示;再将一金属球放入烧杯中,此时烧杯仍漂浮在水面上,水面高度又变化了h2;最后将该金属球取出放入容器的水中(空烧杯仍漂浮在水面上),待金属球沉底后,水面高度再次变化了h3,已知水的密度为ρ,求:

(1)空烧杯的质量;

(2)金属球的密度;

(3)金属球沉底后,它对容器底的压力。

【答案】(1)ρSh1(2)(3)ρSg(h2- h3)

【解析】

(1)将一空烧杯放在水面上漂浮,由漂浮条件可知空烧杯的重力

G=F1=ρΔV1g=ρSh1g

空烧杯的质量

m==ρSh1

(2)将一金属球放入烧杯中,此时烧杯仍漂浮在水面上,排开液体体积的增加量为

ΔV2=Sh2

由漂浮条件可得

GF=ρΔV2g=ρSh2g

金属球的质量

m==ρSh2

金属球投入水中后沉底,则

V=V3=Sh3

金属球的密度

ρ=

(3)将该金属球取出放入水中后沉底,金属球受到的浮力

F2=ρV3g=ρSh3g

则它对容器底的压力

F=G-F2=ρSh2g-ρSh3g=ρSg(h2- h3)

答:(1)空烧杯的质量是ρSh1

(2)金属球的密度是

(3)金属球沉底后,它对容器底的压力是ρSg(h2- h3)

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