如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A

发布时间:2020-07-29 00:13:02

如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A浸没在圆筒形容器内的液体中,静止时,容器内的液面升高了7.5cm,如图乙所示,此时细绳对物体A的拉力为F2,物体A上表面到液面的距离为h1.然后,将物体A竖直向上移动h2,物体A静止时,细绳对物体A的拉力为F3.已知F1与F2之差为7.2N,F2与F3之比为5:8,h1为3cm,h2为5cm.不计绳重,g取10N/kg.则物体A的密度是________kg/m3.

网友回答

2.8×103解析分析:先根据容器的底面积和上升的高度求出物体的体积,然后根据浮力的大小(F1与F2之差)求出液体的密度;若求物体的密度,就必须利用“F2与F3之比为5:8”,物体全部浸没时,F2为F1与F浮的差,而将物体提升h2后,F3为F2与此时物体所受浮力的差,那么求出提升h2后,物体A排开水的体积,即浸没在液体中部分的体积为解答此题的关键;首先将研究对象简化,在图乙中,物体完全浸没时,以物体A的底面所在平面为参考面,在提升物体前后,此面以下的液体体积不会发生变化,所以可以先不予考虑;那么参考面以上部分,物体和水的体积总和在提升物体前后始终不变,可利用这个等量关系来列出方程求得提升物体后,物体浸没在液体中的高度,进而可求出这部分的体积大小,即:排开液体的体积,由此整个题目的未知量全部求出.解答:解:①v物=80cm2×7.5cm=600cm3,则物体A的高度为:hA===10cm;因为物体在空气中静止时,绳子的拉力等于物体的重力即F1,又因为F1与F2之差为7.2N,因此物体在液体中受到的浮力等于7.2N;即7.2N=ρ液gv物7.2N=ρ液×10N/kg×600×10-6m3ρ液=1.2×103kg/m3;②如图乙,当物体A全部浸没在液体中时,以其底面所在平面为参考面,设其位置为e,那么在提出物体A时,在位置e以下的部分体积不再发生变化,因此不做考虑;那么当物体A提起h2时,位置e以上的总体积保持不变,若设物体提起h2时,物体A在液面上的部分高度为xcm,那么以这个总体积不变作为等量关系,可列出:S容器?(hA+h1)=S物?x+S容器?(hA+h2-x),即:80cm2×(10cm+3cm)=60cm2×x+80cm2×(10cm+5cm-x)解得:x=8;那么此时,物体A浸入液体中的高度为:h=10cm-8cm=2cm.③已知:完全浸没时细绳对物体A的拉力为F2与提升高度h2时细绳对物体A的拉力为F3的比值为 5:8,得:(F1-F浮):(F1-ρ液gv排)=5:8,即:(ρ物gs物hA-ρ液gs物hA):(ρ物gs物hA-ρ液gs物h)=5:8解得:ρ物=ρ液=×1.2×103kg/m3=2.8×103kg/m3;故
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