题目内容

12.在两个完全相同的容器中分别盛有A、B两种不同的液体,将甲、乙两个体积相同且密度分别为ρ甲和ρ乙的小球分别放入两容器中,当两球静止时,液面相平,且甲球有一半体积浸入A液体中,乙球全部浸入B液体中,如图所示.此时A、B两种液体对容器底压强的大小分别为pA、pB,且 pA:pB=4:3;两个小球所受浮力分别为F甲和F乙.A液体的密度为ρA,B液体的密度为ρB,则下列判断正确的是(  )
A.F甲>F乙B.F甲=F乙C.ρ甲:ρ乙=2:3D.ρA:ρB=3:4

分析 (1)根据两容器液面等高相同,利用p=ρgh知液体密度的关系,根据F浮=ρgV排,即可比较浮力的大小关系;
(2)由于悬浮的物体受到的浮力等于物体的重力;漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力;即可得出重力和质量之比,由于甲、乙两个体积相同,根据ρ=$\frac{m}{V}$可知物体密度之比.

解答 解:(1)两容器中液体的深度相同,由公式p=ρgh知,$\frac{{ρ}_{A}}{{ρ}_{B}}$=$\frac{\frac{{p}_{A}}{gh}}{\frac{{p}_{B}}{gh}}$=$\frac{{p}_{A}}{{p}_{B}}$=$\frac{4}{3}$;
由于甲、乙两个体积相同,且甲球有一半体积浸入A液体中,乙球全部浸入B液体中,则V排A=$\frac{1}{2}$V,V排B=V,
所以,V排A:V排B=1:2,
则浮力之比为$\frac{{F}_{甲}}{{F}_{乙}}$=$\frac{{ρ}_{A}g{V}_{排A}}{{ρ}_{B}g{V}_{排B}}$=$\frac{{ρ}_{A}}{{ρ}_{B}}$×$\frac{{V}_{排A}}{{V}_{排B}}$=$\frac{4}{3}$×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{3}$,所以,F甲<F乙;故AB错误;
(2)由图知:小球在甲液体中漂浮,G甲=F甲;小球在乙液体中悬浮,G乙=F乙;
由$\frac{{F}_{甲}}{{F}_{乙}}$=$\frac{2}{3}$可知两只小球重力之比为G甲:G乙=2:3,则m甲:m乙=2:3;
由于甲、乙两个体积相同,根据ρ=$\frac{m}{V}$可知:ρ甲:ρ乙=2:3;故C正确,D错误.
故选C.

点评 此题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理和重力与质量的关系,是力学最重要的规律、公式之一,综合性较强,有一定的难度.

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