自制潜水艇模型如图所示,A为厚壁玻璃广口瓶,瓶的容积是V0,B为软木塞,C为排水管,D为进气细管,正为圆柱形盛水容器.当[瓶中空气的体积为V1时,潜水艇模型可以停在液

发布时间:2020-08-09 07:49:20

自制潜水艇模型如图所示,A为厚壁玻璃广口瓶,瓶的容积是V0,B为软木塞,C为排水管,D为进气细管,正为圆柱形盛水容器.当[瓶中空气的体积为V1时,潜水艇模型可以停在液面下任何深处,若通过细管D向瓶中压入空气,潜水艇模型上浮,当瓶中空气的体积为2Vl时,潜水艇模型恰好有一半的体积露出水面,水的密度为恰ρ水,软木塞B,细管C、D的体积和重以及瓶中的空气重都不计.
求:(1)潜水艇模型的体积;
(2)广口瓶玻璃的密度.

网友回答

解:(1)设模型总体积为V,G1为模型里水重,图(a),A悬浮,F浮=GA+G1
图(b)A漂浮,F浮′=GA+G1
将公式展开,ρ水gV=GA+ρ水g(V0-V1)---①
ρ水gV=GA+ρ水g(V0-2V1)---②
由①-②得ρ水gV=ρ水gV1=2V1,
即V=2V1;
(2)由(1)得GA=ρ水gV-ρ水g(V0-V1)=ρ水g2V1+ρ水gV1-ρ水gV0=ρ水g(3V1-V0)
V玻璃=V-V0=2V1-V0,
ρ玻璃====ρ水.
答:(1)潜水艇模型的体积为2V1;
(2)广口瓶玻璃的密度为ρ水.
解析分析:(1)将复杂的实际问题转化为理论模型,把模型A看成是一个厚壁盒子,如解答中的图(a),模型悬浮,中空部分有部分气体,体积为1V1,图(b)模型漂浮,有一半体积露出水面,中控部分为2V1的气体,根据漂浮时,F浮=G列出等式,求解即可
(2)根据(1)求得GA=ρ水gV-ρ水g(V0-V1)可求出玻璃的体积,再利用ρ=可求得广口瓶玻璃的密度.


点评:本题考查了学生从题干中获取信息分析问题解决问题的能力,本题知识面综合性较大,需要学生仔细分析寻找等量关系.
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