某溶液的密度随深度h(以厘米为单位)而变化,其变化规律为:ρ=ρ0+k·h,式中ρ0=1克/厘米3,k=0.01克/厘米4.现向该溶液中放入两只用一根10厘米长的细线

发布时间:2020-08-07 08:43:17

某溶液的密度随深度h(以厘米为单位)而变化,其变化规律为:ρ=ρ0+k·h,式中ρ0=1克/厘米3,k=0.01克/厘米4.现向该溶液中放入两只用一根10厘米长的细线连在一起的小球A和B,每只球的体积为V=1厘米3,其质量分别为mA=1.2克和mB=1.4克.而且两个球在溶液中都处于悬浮静止状态,线是拉紧的.
求:(1)此时小球A所处的深度hA.  (2)此时细线对小球A的拉力T.

网友回答

解:(1)设A球所处深度为hA,B球所处深度为hB,由于mA<mB,所以B球应在A球下方;
则:hB=hA+0.1m,将A、B看作整体,根据物体的悬浮条件可得:F浮A+F浮B=GA+GB,即:ρAgVA+ρBgVB=mAg+mBg,(ρ0+khA)V+(ρ0+khB)V=mA+mB,2ρ0V+2khAV+k×0.1m×V=mA+mB,即:2×1×103kg/m3×1×10-6m3+2×0.01×105kg/m4×hA×1×10-6m3+0.01×105kg/m4×0.1m×1×10-6m3=2.6×10-3kg,
解得:hA=0.25m=25cm,(2)hB=hA+0.1m=0.25m+0.1m=0.35m;ρB=ρ0+khB=1×103kg/m3+0.01×105kg/m4×0.35m=1.35×103kg/m3,B球受到的浮力:FB=ρBgVB=ρBgV=1.35×103kg/m3×10N/kg×1×10-6m3=0.0135N,B球重:GB=mBg=0.0014kg×10N/kg=0.014N,∵GB=FB+F拉,∴T=F拉=GB-FB=0.014N-0.0135N=0.005N.答:(1)此时小球A所处的深度hA=25cm;(2)此时细线对小球A的拉力T=0.0005N.解析(1)设A球所处深度为hA,B球所处深度为hB,因为mA<mB,所以hB=hA+0.1m,根据物体的悬浮条件列方程求得A、B球所处的深度;
(2)利用ρB=ρ0+khB求出B球处的密度,利用阿基米德原理求出B球受到的浮力,因为B球静止,所以GB=FB+F拉,据此求绳子中拉力大小.


点评:本题考查了学生对重力公式、阿基米德原理、物体的悬浮条件的掌握和运用,因为数字比较复杂,要细心!为计算方便,取g=10N/kg.
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