如图所示,质量为0.5千克、底面积为1×10-2米2的圆柱形容器放在水平地面上.容器中盛有质量为2千克的水.
①求水的体积V.
②求容器对地面的压强P.
③若在容器中抽出一定质量的水,使容器对地面的压强小于水对容器底部压强的两倍,求抽出水的质量范围.
网友回答
解:(1)∵ρ=,
∴水的体积V===2×10-3m3;
(2)容器对地面的压力:
F=G=mg=(0.5kg+2kg)×9.8N/kg=24.5N,
容器对地面的压强:
p===2450Pa;
(3)设抽出水的质量为△m,
则:抽出水后容器对地面的压力为:
F1=G水′+G容器=(m水-△m)g+m容器g=(2kg-△m+0.5kg)×9.8N/kg=(2.5kg-△m)×9.8N/kg,
剩余水对容器底的压力为:F2=G水′=(m水-△m)g=(2kg-△m)×9.8N/kg,
根据题意,容器对地面的压强小于水对容器底部压强的两倍,
即:p1<2p2
∵p=
∴<2
<2×,
整理解得,△m<1.5kg.
答:①求水的体积2×10-3m3;
②求容器对地面的压强2450Pa;
③若在容器中抽出一定质量的水,使容器对地面的压强小于水对容器底部压强的两倍,抽出水的质量小于1.5kg.解析分析:(1)知道水的质量和水的密度(ρ水=1.0×103kg/m3),利用密度公式ρ=求水的体积;(2)求出水和容器的总重,容器对地面的压力等于水和容器的总重,知道受力面积,利用压强公式p=求容器对地面的压强;(3)抽出水后,底面积不变,变化的是压力,又容器形状规则,压力等于重力,利用p=列出不等式计算得出.点评:本题考查了学生对密度公式、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,难点在第三问求出抽取液体的质量范围,正确利用p=是解决的关键.