如图所示,小容器A底部有一个半径略小于R的圆洞,上面用一个半径为R的小球盖住,容器A内的液体密度为ρ1,大容器B内的液体密度为ρ2,两容器液面相平,距容器A底部高为h

发布时间:2020-08-07 00:02:11

如图所示,小容器A底部有一个半径略小于R的圆洞,上面用一个半径为R的小球盖住,容器A内的液体密度为ρ1,大容器B内的液体密度为ρ2,两容器液面相平,距容器A底部高为h.求小球重力G至少多大时,才能盖住圆洞?(提示:球的体积公式为)

网友回答

解:这里只能用浮力产生的原因:压力差来求解,小球的上表面均是一个半球面,且各部分压强都不相等,但是我们观察下面两个图,液体对下半球的压力F应该是相等的,即F1=F2,那么由图中F浮2=F2-F′,所以F1=F2=F浮2+F′,

同理下图中F3=F4=F-F浮1,所以小球上下面压力差:
F1-F3=F浮2+F′-(F-F浮1)=F浮1+F浮2+F′-F
=ρ1gπR3+ρ2gπR3+ρ2ghπR2-ρ1ghπR2
=(ρ1+ρ2)gπR3+(ρ1-ρ2)ghπR2.

答:小球重力G至少等于(ρ1+ρ2)gπR3+(ρ1-ρ2)ghπR2时,才能盖住圆洞.
解析分析:因为上下半球在不同液体里,所以不能直接用阿基米德原理算小球受到的浮力.可以把它拆成上下两个半球,用密度为ρ2的液体对球向上的压力与密度为ρ1的液体对球向下的压力之差来求浮力.然后再让浮力≤球的重力G.

点评:解答此题时要注意ρ1、ρ2两种液体不是连通的,两部分液体完全隔离,同一高度压强可以不相同,阿基米德原理在这里不适用.
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