题目内容
| 4 |
| 3 |
| 2R |
| 3 |
| R |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
(1)制成空心球腔和实心小球的物质的密度;
(2)若在空心球腔内注满水后,再把整个球体放入水中,整个球体浮出水面的体积和空心球腔壁对实心小球的作用力.
分析:(1)根据“球体的体积公式是v=
πr3”,可分别求出球腔实心部分的体积和实心小球的体积,然后可得其质量表达式,因为空心球漂浮在水面上,所以利用ρ水gV排=Mg即可求出物质的密度.
(2)求出空腔内注水质量m,然后可知注满水的球腔和小秋的总质量M′,从而可知球腔一体仍然是漂浮,然后可知排开水的体积
和露出水面的体积,因小球平衡,因此在求腔内会受到球腔对其向下的压力F=F浮=mg即可.
| 4 |
| 3 |
(2)求出空腔内注水质量m,然后可知注满水的球腔和小秋的总质量M′,从而可知球腔一体仍然是漂浮,然后可知排开水的体积
| V | ′ 排 |
解答:解:由“空心球腔的外半径为R”,空心球腔的体积为V=
πR3,球腔实心部分的体积V1=
π[R3-(
)3]=
,
实心小球的体积V2=
π(
)3=
所以他们的质量M=ρ(V1+V2)=
…①,
已知“若将整个球体放入水中,则空心球腔有
的体积露出水面”,则漂浮在水中排开水的体积V排=
V=
πR3…②,
因为空心球漂浮在水面上,所以ρ水gV排=Mg…③,
将①②代入③得ρ=900kg/m3.
答:制成空心球腔和实心小球的物质的密度为900kg/m3.
(2)空腔内注水质量m=ρ水
π[(
)3-(
)3]=
,
所以注满水的球腔和小球的总质量
M′=M+m=
+
=
+
=
M′=
+
=
ρ水πR3<
ρ水πR3,
所以球腔一体仍然是漂浮,则排开水的体积
=
=
,
所以露出水面的体积为V-
=
πR3-
=
(占球腔总体积的
),
小球平衡,因此在球腔内会受到球腔对其向下的压力F,
F=F浮-mg=
-
=
-
=
.
答:整个球体浮出水面的体积为
(占球腔总体积的
);
空心球腔壁对实心小球的作用力为
.
| 4 |
| 3 |
| 4 |
| 3 |
| 2R |
| 3 |
| 76πR3 |
| 81 |
实心小球的体积V2=
| 4 |
| 3 |
| R |
| 3 |
| 4πR3 |
| 81 |
所以他们的质量M=ρ(V1+V2)=
| ρ80πR3 |
| 81 |
已知“若将整个球体放入水中,则空心球腔有
| 1 |
| 3 |
| 2 |
| 3 |
| 8 |
| 9 |
因为空心球漂浮在水面上,所以ρ水gV排=Mg…③,
将①②代入③得ρ=900kg/m3.
答:制成空心球腔和实心小球的物质的密度为900kg/m3.
(2)空腔内注水质量m=ρ水
| 4 |
| 3 |
| 2R |
| 3 |
| R |
| 3 |
| 28ρ水πR3 |
| 81 |
所以注满水的球腔和小球的总质量
M′=M+m=
| ρ80πR3 |
| 81 |
| 28ρ水πR3 |
| 81 |
| 900kg/m3×80πR3 |
| 81 |
| 1000kg/m3×28πR3 |
| 81 |
| 100000πR3 |
| 81 |
M′=
| 72ρ水πR3 |
| 81 |
| 28ρ水πR3 |
| 81 |
| 100 |
| 81 |
| 4 |
| 3 |
所以球腔一体仍然是漂浮,则排开水的体积
| V | ′ 排 |
| M′ |
| ρ水 |
| 100πR3 |
| 81 |
所以露出水面的体积为V-
| V | ′ 排 |
| 4 |
| 3 |
| 100πR3 |
| 81 |
| 8πR3 |
| 81 |
| 2 |
| 27 |
小球平衡,因此在球腔内会受到球腔对其向下的压力F,
F=F浮-mg=
| ρ水g4πR3 |
| 81 |
| ρg4πR3 |
| 81 |
| 1.0×103kg/m3×10N/kg×4πR3 |
| 81 |
| 900kg/m3×10N/kg×4πR3 |
| 81 |
=
| 4000πR3 |
| 81 |
答:整个球体浮出水面的体积为
| 8πR3 |
| 81 |
| 2 |
| 27 |
空心球腔壁对实心小球的作用力为
| 4000πR3 |
| 81 |
点评:此题涉及到球的体积,密度公式的应用,物体浮沉条件的应用等多个知识点,难度很大,而且计算过程非常繁琐,稍一疏忽,就有可能出错,从而导致整个题错误,因此解答此题不仅要细心,而且要有耐心,总之,此题属于难题.
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