某同学制作了一个”浮子“.他用质量为2m、高为h、横截面积为2S的质地均匀实心圆柱体,将其中间挖掉横截面积为S、高为h的圆柱体,做成”空心管“;然后用另一个不同材质、质地均匀的实心圆柱体将管的空心部分恰好填满,做成”浮子“,如图1所示.将”浮子“放入盛有足量水、底面积为S0的圆柱形薄壁容器中.”浮子“刚好悬浮在水中,如图2所示.已知水的密度为ρ0,请解答下列问题:
(1)该“浮子”的平均密度是多少?(2)实验中,组成“浮子”的“空心管”和“填充柱体”在水中完全脱离,致使容器中水面高度发生了变化,待水面恢复稳定后,水对容器底部的压强变化了多少? 物理
网友回答
【答案】 (1)因为浮子悬浮在水中,所以ρ浮子=ρ水=ρ0;(2)①若空心管漂浮,水面高度的变化为△h;F浮=Gρ0g(Sh-△hS0)=mg△h=ρ0Sh-mρ0S0所以△p=ρ0g△h=(ρ0Sh-m)gS0.②若“填充柱体”漂浮,因为ρ浮子=ρ水=ρ0;所以填充柱体的质量m′=2ρ0Sh-m;ρ0g(Sh-△hS0)=m′g=2ρ0Sh-m,同理可得:△h′=m-ρ0Shρ0S0由P=ρgh可得,△P′=ρ0g△h=(m-ρ0Sh)gS0.答:(1)该”浮子“的平均密度是ρ0;(2)待水面恢复稳定后,水对容器底部的压强变化了(ρ0Sh-m)gS0或(m-ρ0Sh)gS0.