题目内容

14.如图所示,轻质薄壁圆柱形容器A、B分别置于同一水平面上.A中盛有密度为ρ的液体甲,B中盛有密度为1.2ρ的液体乙,且液体甲和液体乙的深度相同.
①若甲液体的密度为1×103千克/米3、体积为5×10-3米3,求:液体甲的质量m甲.
②若乙液体的深度为0.1米,求:液体乙对容器底的压强PB.
③若容器足够高,在容器A和B中再分别倒入相同体积的甲、乙液体,使两液体对容器底部的压强相等,求:容器A和B底面积之比(SA:SB)值的所在范围.

分析 (1)已知物体的密度和体积,根据公式m=ρV可求其质量;
(2)已知水深h=0.1m,利用p=ρgh即可求出水对乙容器底部的压强.
(3)液体的压强公式为p=ρgh;根据压强的定义式p=$\frac{F}{S}$,变形后可得F=pS;结合题目条件可做出增大的压力之间的关系;然后将增大的压力与液体的重力相联系,进而判断出容器A和B底面积之的大小关系.

解答 解:
(1)根据ρ=$\frac{m}{V}$可得液体甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=1×103kg/m3×5×10-3m3=5kg;
(2)ρ乙=1.2ρ甲=1.2×1×103千kg/m3=1.2×103kg/m3;
液体乙对容器底的压强pB=ρ乙gh乙=1.2×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=1176Pa;
(3)原来液体甲和液体乙的深度相同,且ρ乙=1.2ρ甲;根据液体的压强公式为p=ρgh可知,p甲<p乙;
在容器A和B中再分别倒入相同体积的甲、乙液体,使两液体对容器底部的压强相等,即p'甲=p'乙;
A、B容器内增大的压强关系为:△p甲>△p乙;                                     
根据液体的压强公式为p=ρgh可知,ρ甲g△hA>ρ乙g△hB;
所以有:ρg△hA>1.2ρg△hB;
所以:△hA>1.2△hB;
所以:$\frac{△V}{{S}_{A}}$>$\frac{1.2△V}{{S}_{B}}$;
故有:$\frac{{S}_{A}}{{S}_{B}}$<$\frac{5}{6}$.
答:
①液体甲的质量为5kg;
②液体乙对容器底的压强为1176Pa;
③容器A和B底面积之比(SA:SB)值小于5:6.

点评 本题考查了质量和液体压强的计算,根据液体压强公式和压强的定义式,明确题目中压强和压力的变化特点,是解题的关键.

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