边长为1dm的正立方体木块,漂浮在酒精液面上,有一半的体积露出液面,如图甲所示,将木块从底部去掉一部分,粘上体积相同的玻璃后,投入某种液体中,它仍漂浮,如图乙所示,此时液体对它竖直向上的压强为980Pa,酒精和玻璃的密度分别为ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ玻璃=2.4×103kg/m3,胶的质量和体积忽略不计,则玻璃的质量是________kg.(g=10N/kg)
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解析分析:要解决此题,需要掌握阿基米德原理的内容,知道浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体的重力,F浮=ρ液gV排.知道漂浮在液面的物体所受的浮力等于重力.知道木块的边长求木块的体积,由题知,木块漂浮在水面上,并且有体积露出水面,根据物体的漂浮条件和阿基米德原理可求木块的密度;设截去木块的体积为V′,因为在某种液体中仍漂浮,则剩余木块的重加上玻璃重等于受到液体的浮力①,知道液体对它竖起向上的压强,利用压强公式求木块下表面受到液体的压力,而F浮′=F下表面-F上表面,求出受到液体的浮力代入①式求出截去木块的体积(玻璃的体积),再利用密度公式求玻璃的质量.
解答:木块的体积:V=0.1m×0.1m×0.1m=0.001m3,因为物体漂浮,所以F浮=G即:ρ酒精gV=ρ木gV则ρ木=ρ酒精=×0.8×103kg/m3=0.4×103kg/m3.F浮′=pS=980Pa×0.1m×0.1m=9.8N设截去木块的体积为V′,∵在某种液体中仍漂浮,∴剩余木块的重加上合金重等于受到液体的浮力,即G木+G玻=ρ木(V-V′)g+ρ玻V′g=F浮′------①∵木块受到液体的浮力∴F浮′=F下表面-F上表面=F下表面=ps=980Pa×0.1m×0.1m=9.8N----②∴由①②可得:ρ木(V-V′)g+ρ玻璃V′g=9.8N,即:0.4×103kg/m3×(0.001m3-V′)×10N/kg+2.4×103 kg/m3×V′×10N/kg=9.8N,解得:V′=2.9×10-4m3,m玻璃=ρ玻璃V′=2.4×103 kg/m3×2.9×10-4m3=0.696kg.故