题目内容

【题目】如图所示,放在水平地面上的薄壁圆柱形容器A、B,底面积分别为4×10﹣2米2、6×10﹣2米2 , 高均为0.5米.A中盛有6.4千克的酒精(已知ρ酒=0.8×103千克/米3)、B中有一底面积为3×10﹣2米2、高为0.25米、质量为15千克的实心金属块甲,同时盛有水,水深0.12米.求:

①甲的密度;
②酒精对容器底的压强;
③若再向两容器中分别倒入体积相同的酒精和水,是否有可能使液体对容器底的压强相同.若有可能请求出体积值,若不可能请通过计算说明.

【答案】解:①金属块甲的体积V甲=S甲h甲=3×10﹣2m2×0.25m=7.5×10﹣3m3,

则ρ甲= = =2×103kg/m3.

②由于容器A是放在水平地面上的薄壁圆柱形容器,则F酒=G酒=m酒g=6.4kg×9.8N/kg=92.72N,

则p酒= = =1568Pa;

③容器A中原来酒精的深度为h酒= = = =0.2m,

容器B中原来水的深度为h水=0.12m,

若再向两容器中分别倒入体积相同的酒精和水,使液体对容器底的压强相同,

则:p水′=p酒′,

即:ρ水gh水′=ρ酒精gh酒′,

所以,ρ水g(h水+ )=ρ酒精g(h酒+ ),

即:1.0×103kg/m3×(0.12m+ )=0.8×103kg/m3×(0.2m+ ),

解得:V=3×10﹣3m3,

此时由于h水′=0.12m+ =0.22m<0.25m=h金属,

所以,可以成立.

若再向两容器中分别倒入体积相同的酒精和水,水的液面若超过金属块的高度,

则倒入水后水的深度为h水″=h金属+ ,

由于p水″=p酒″,

即:ρ水gh水″=ρ酒精gh酒″,

所以,ρ水g(h金属+ =ρ酒精g(h酒精+ ),

即:1.0×103kg/m3×(0.25m+ )=0.8×103kg/m3×(0.2m+ ),

解得:V=7.5×10﹣3m3,

而h酒+ =0.2m+ =0.3875m<0.5m,

h金属+

=0.25m+ =0.31m<0.5m,

水和酒精不会溢出,所以,可以成立.

答:①甲的密度为2×103kg/m3;

②酒精对容器底的压强为1568Pa;

③有可能.再向两容器中分别倒入酒精和水的体积为3×10﹣3m3、7.5×10﹣3m3.


【解析】利用质量和体积计算密度,利用质量计算重力和压强,当压强相等时,可以计算压强的计算公式进行分析.

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