如圖所示,在水平桌面上,薄壁圓柱形容器甲和乙內分別裝有1.8千克的酒精和2千克的水.甲的底面積為0.016米2,乙的底面積為0.01米2.(已知千克/米3).求:
(1)水的體積;
(2)水對容器底部的壓強p;
(3)若從甲、乙容器中抽出相同體積的酒精和水,有沒有可能使酒精和水對各自容器底部的壓強相等.如果有可能,請計算出抽出的體積△V;如果沒有可能,請說明理由.
解:(1)水的體積V水===2×10-3m3;
(2)F=G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N;
水對容器底部的壓強p乙===1960Pa;
(3)酒精對容器底的壓力:
F甲=G酒精=m酒精g=1.8kg×9.8N/kg=17.64N,
酒精對容器底的壓強:
p甲===1102.5Pa;
∴p甲<p乙,
抽出相同體積的酒精和水,因為△F=△G=△mg=ρ△Vg,酒精的密度小于水的密度,所以△F甲<△F乙,
而S甲>S乙,由壓強公式可知△F甲S甲<△F乙S乙,即甲容器減小的壓強小于乙容器減小的壓強,會使容器底受到的壓強相等;
∵p甲=p乙,
∴1102.5Pa-=1960Pa-;
∵△F甲=△G甲=△m甲g=△ρ酒精Vg,△F乙=△G乙=△m乙g=△ρ水Vg,
∴1102.5Pa-=1960Pa-;
整理得:△V=1.75×10-3m3.
答:(1)水的體積為2×10-3m3;
(2)水對容器底部的壓強為1960Pa;
(3)有可能,抽出的體積為1.75×10-3m3.
(1)知道水的質量、水的密度,利用密度公式求水的體積;
(2)知道水的質量,利用重力公式求水重,因為是圓柱形容器,水對容器底面的壓力等于水重,又知道底面積,利用壓強公式求水對容器底的壓強;
(3)同理求出水對容器底的壓強,可知水對容器底的壓強大于酒精對容器底的壓強;要想使水和酒精對容器底部的壓強相等,采取的辦法就是倒入水和酒精產生的△p水<△p酒或抽出水和酒精產生的△p水>△p酒,據此判斷,再利用壓強相等列方程求解
點評:本題考查了學生對密度公式、重力公式、壓強公式的掌握和運用,知識點多、綜合性強,分析時要求靈活選用公式,注意液體對直壁容器(圓柱形、方形)底的壓力等于液體重.
物理解題技巧分享:慣性定律:不受外力是條件,保持勻直或靜止,平衡效果合為零,相當沒有受外力。