题目内容

16.如图所示薄壁轻质柱形容器甲、乙放置在水平地面上,已知底面积为2×10-2米2的乙容器中装有1×10-2米3的水,且A点离水面0.2米.
(1)求乙容器中水的质量m水.
(2)A点处水的压强p水.
(3)将一体积2×10-3米3密度为ρ物的物块浸没在乙容器的水中.再在甲容器中注入密度为ρ液的液体后,甲、乙两液面相平,液体均不溢出.若乙容器对水平地面压强的增加量△p乙地与甲容器中液体对底部的压强p甲底相等,求ρ物与ρ液之比.

分析 (1)根据ρ=$\frac{m}{V}$计算乙容器中水的质量;
(2)根据p=ρgh计算A点处水的压强;
(3)甲中注入液体后甲、乙两液面相平,由此计算甲中液体深度,再运用压强公式,根据△p乙地=p甲底,列式求解.

解答 解:
(1)已知乙容器中水的体积,由ρ=$\frac{m}{V}$乙容器中水的质量:
m水=ρ水V水=1×103kg/m3×1×10-2m3=10kg;   
(2)已知A点深度,A点处水的压强:
pA=ρ水ghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
③密度为ρ物的物块浸没在乙容器的水中,甲容器中注入密度为ρ液的液体后,甲、乙两液面相平,
所以:h甲=h乙=$\frac{{V}_{总}}{{S}_{乙}}$=$\frac{{V}_{水}+{V}_{物}}{{S}_{乙}}$=$\frac{1×1{0}^{-2}{m}^{3}+2×1{0}^{-3}{m}^{3}}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=0.6m,
物体放在乙中浸没所以:乙容器对水平地面压强的增加量△p乙地=$\frac{△F}{{S}_{乙}}$=$\frac{{G}_{物}}{{S}_{乙}}$=$\frac{{ρ}_{物}{V}_{物}g}{{S}_{乙}}$,
由题知:△p乙地=p甲底,
$\frac{{ρ}_{物}{V}_{物}g}{{S}_{乙}}$=ρ液gh甲,
$\frac{{ρ}_{物}×2×1{0}^{-3}{m}^{3}}{2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=ρ液×0.6m,
解得:ρ物:ρ液=6:1.
答:1)求乙容器中水的质量为10kg.
(2)A点处水的压强2000Pa.
(3)ρ物与ρ液之比为6:1.

点评 本题综合考查了学生对密度公式、压强定义式、液体压强公式、重力公式的掌握和运用,特别是第三问,比较复杂,要进行细心的公式推导.

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