如图所示,A、B是两个完全相同的薄壁柱形金属容器,质量为0.5kg,底面积为0.01m2,容器高50cm,分别装有2.0×10-3m3的水和3.0×10-3m3的酒精,置于水平桌面上(?ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg).求:
(1)水的质量;
(2)A容器对水平桌面的压强;
(3)依据题意,下述情境是否有可能出现:当两个容器中的液体在增大同一深度△h后,容器中的液体对底部的压强能够达到p水>p酒精?请说明理由.
网友回答
解:(1)水的质量:∵ρ=,∴m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg;
(2)A容器对桌面的压力:
FA=GA总=(m水+m容)g=(2kg+0.5kg)×10N/kg=25N,
A容器对桌面的压强:
pA===2500Pa;
(3)水的深度:h水===0.2m,
酒精的深度:h酒精===0.3m,
水对容器底的压强:p水=ρ水gh水,
酒精对容器底的压强:p酒精=ρ酒精gh酒精,
若增大同一深度,当p水>p酒精时,
则,ρ水g(h水+△h)>ρ酒精g(h酒精+△h)
△h>==0.2m,
当△h>0.2m时,酒精液面的高度>0.3m+0.2m=0.5m,
将超出容器的高度,
所以,不可能达到p水>p酒精.
答:(1)水的质量为2kg;
(2)A容器对水平桌面的压强为2500Pa;
(3)当两个容器中的液体在增大同一深度△h后,容器中的液体对底部的压强不可能达到p水>p酒精.因为此时添加酒精后的高度将超出容器的高度.
解析分析:(1)利用公式ρ=的变形可直接求水的质量;
(2)A容器对水平桌面的压强属固体压强,其压力为水和容器的总重力,再利用公式p=来求对桌面的压强;
(3)知道容器的底面积以及水和酒精的体积,可分别求出水和酒精的深度,又知道容器的高,在不超过容器高的前提下,我们可以设液体增大的深度为△h,利用液体压强的公式列出不等式,求出△h的大小,即可最终做出判断.
点评:(1)质量的计算只要把握住密度公式的变形即可,难度不大;
(2)压强的计算关键是要分清是固体压强,还是液体压强,再选择不同的公式来进行计算;
(3)本题的难点是找准突破口.算出液体一开始的深度,再设出加入液体的深度△h,通过列出不等式进行计算比较,可判断是否符合题目的要求,难度较大.