题目内容

(2009?静安区二模)如图所示,薄壁圆柱形容器甲和乙内分别盛有质量均为2千克的水和酒精.甲的底面积为0.01米2,乙的底面积为0.016米2.求:
(1)水的体积V.
(2)水对甲容器底部的压力F、压强p.
(3)为了使水和酒精对各自容器底部的压强相等,小明和小红分别设计了不同的方法,如表所示.请判断,
小红
小红
同学的设计可行;并求该方法中所要求的体积V’.(酒精的密度为0.8×103千克/米3)
同学 所设计的方法
小明 分别在甲、乙中倒入相同体积的水和酒精.
小红 分别在甲、乙中抽出相同体积的水和酒精.
分析:(1)知道水的质量、水的密度,利用密度公式求水的体积;
(2)知道水的质量,利用重力公式求水重,因为是圆柱形容器,水对容器底面的压力等于水重,又知道底面积,利用压强公式求水对容器底的压强;
(3)同理求出水对容器底的压强,可知水对容器底的压强大于酒精对容器底的压强;要想使水和酒精对容器底部的压强相等,采取的办法就是倒入水和酒精产生的△p水<△p酒或抽出水和酒精产生的△p水>△p酒,据此判断哪个设计可行,再利用压强相等列方程求解.
解答:解:(1)∵ρ=
m
V
,
∴水的体积:
V=
m水
ρ水
=
2kg
1×103kg/m3
=2×10-3m3;
(2)∵是圆柱形容器,
∴水对容器底的压力:
F甲=G水=m水g=2kg×9.8N/kg=19.6N,
水对容器底的压强:
p甲=
F甲
S甲
=
19.6N
0.01m2
=1960Pa;
(3)酒精对容器底的压力:
F乙=G酒精=m酒精g=2kg×9.8N/kg=19.6N,
酒精对容器底的压强:
p乙=
F乙
S乙
=
19.6N
0.016m2
=1225Pa;
∴p甲>p乙,
小红的方法可行,V′=1.5×10-3米3;
答:(1)水的体积为2×10-3m3.
(2)水对甲容器底部的压力为19.6N,压强为1960Pa.
(3)小红的方案可行,抽出液体的体积为1.5×10-3米3.
点评:本题考查了学生对密度公式、重力公式、压强公式的掌握和运用,知识点多、综合性强,分析时要求灵活选用公式,注意液体对直壁容器(圆柱形、方形)底的压力等于液体重.
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