如圖所示,已知薄壁圓柱形容器A、B的底面積分別為0.01米2和0.02米2,高均為0.12米,現分別盛有0.1米高的水和酒精.求:
(1)A容器中水對容器底的壓強.
(2)B容器中酒精的質量.(ρ酒=0.8×103千克/米3)
(3)若使兩容器內液體對各自容器底部的壓力相等,小明和小華分別設計了不同的方法,如表所示:
方法 | 同學 | 所設計的方法 | 是否可行 |
甲 | 小明 | 在甲容器中倒入△V的水,在乙容器中抽出△V的酒精 | ________ |
乙 | 小華 | 在兩容器中分別倒入相同體積的水和酒精 | ________ |
②請選擇其中一位同學的方法,通過計算說明該方法是否可行.
已知:ρ水=1.0×103kg/m3 g=9.8N/kg hA=hB=0.1m ρ酒精=0.8×103kg/m3 SB=0.02m2
求:(1)p水=?(2)m酒精=?(3)△V=?
解:
(1)水對容器底的壓強為p水=ρ水g hA=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m=980Pa;
(2)酒精的體積為V酒精=SB?hB=0.02m2×0.1m=2×10-3m3
∵ρ=
∴酒精的質量為m酒精=ρ酒精V酒精=0.8×103kg/m3×2×10-3m3=1.6kg;
(3)A容器中水的質量為m水=ρ水 V水=1.0×10kg/m3×0.01m2×0.1m=1.0kg<m酒
對于甲方法:如果兩種液體對容器底的壓力相同,即F水′=F酒′
也就是G水′=G酒′
m水′?g=m酒′?g
代入數值得1.0kg+1000kg/m3?△V=1.6kg-800kg/m3?△V
解得△V=0.33×10-3m3
因為△V=0.33×10-3m3大于△V容A=0.02m×0.01m2=0.2×10-3m3,
A容器水會溢出,所以甲方法不可行.
同理對于乙方法:如果兩種液體對容器底的壓力相同,即F水′=F酒′
G水′=G酒′
m水′?g=m酒′?g
代入數值得1.0kg+1000kg/m3?△V=1.6kg+800kg/m3?△V
解得△V=3×10-3m3
因為△V=3×10-3m3大于△V容B=0.02m×0.02m2=0.4×10-3m3
A、B容器液體都會溢出,所以乙方法不可行.
答:(1)A容器中水對容器底的壓強為980Pa.
(2)B容器中酒精的質量為1.6kg.
(3)×;×.
(1)已知水的密度和深度,利用公式p=ρgh計算水對容器底的壓強;
(2)已知容器的底面積和酒精的高度,可以得到酒精的體積;已知酒精的密度和體積,利用公式m=ρV得到酒精的質量.
(3)由圖知:兩只容器是粗細均勻的,所以液體對容器底的壓力等于它們的重力,假設兩種液體對容器底的壓力相等,據此求出需要添加或減少的液體體積,對比實驗方法作出判斷.
點評:此題考查了液體壓強、壓力和密度的計算,其中壓強計算和利用密度關系計算質量屬基礎題,難度較小,難點在第三小題,突破口是知道粗細均勻的容器,底部受到的液體壓力等于液體的重力.
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