圆柱形容器中装有适量的水,将木块A放入水中静止时,有的体积露出水面,如图所示,此时水对容器底部的压强增加了300Pa.若将木块A挂在轻质杠杆左端B点,且A的部分体积浸入水中,在杠杆C点悬挂重物G使杠杆水平平衡,如图所示,此时水对容器底部的压强比木块A漂浮时减少了100Pa.若将容器中的水换成另一种液体,使木块A露出液面部分与乙图相同,移动重物G到D点时,杠杆水平平衡,如图所示.若OC:OD=10:13.则这种液体的密度为________kg/m3.
网友回答
0.85×103
解析分析:(1)由于木块物体漂浮在水面上,有的体积露出水面,可知排开水的体积为V,根据阿基米德原理和物体的漂浮条件可得F浮=ρ水Vg=G木;
设容器底面积为S,则排开水的体积V=S△h,由题知,放入木块后,水对容器底部的压强增加了300Pa,根据液体压强公式可得关系式①(△p=ρ水△hg=300Pa);
(2)将木块A挂在轻质杠杆左端B点,水对容器底部的压强比木块A漂浮时减少了100Pa,所以比原来水对容器底部的压强增加了200Pa,根据液体压强公式可得关系式②△p′=ρ水△h′g=200Pa,由①②可得△h′=△h,而S△h=V,可得此时排开水的体积V排′=V,利用阿基米德原理求此时受到的浮力,而B端受到的拉力FB=G木-F浮′,根据杠杆平衡条件可得关系式③(FB×OB=G×OC);
(3)将容器中的水换成另一种液体,使木块A露出液面部分与乙图相同,利用阿基米德原理求受到液体的浮力,而B端受到的拉力FB′=G木-F浮″,根据杠杆平衡条件可得关系式④(FB′×OB=G×OD),由③④相比解得液体的密度大小.
解答:
(1)左图,物体漂浮在水面上,有的体积露出水面,
V排=V,
F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=G木,
设容器底面积为S,则
V排=V=S△h,
由题知,放入木块后,水对容器底部的压强增加了300Pa,
即△p=ρ水△hg=300Pa,--------①
(2)中图,将木块A挂在轻质杠杆左端B点,水对容器底部的压强比木块A漂浮时减少了100Pa,所以比原来水对容器底部的压强增加了200Pa,
即:△p′=ρ水△h′g=200Pa,--------②
由①②可得:
△h′=△h,
而S△h=V,
∴V排′=S△h=S△h=×V=V,
此时受到的浮力:
F浮′=ρ水V排′g=ρ水Vg,
B端受到的拉力:
FB=G木-F浮′=ρ水Vg-ρ水Vg=ρ水Vg,
∵杠杆平衡,
∴FB×OB=G×OC,
即:ρ水Vg×OB=G×OC--------③
(3)右图,将容器中的水换成另一种液体,使木块A露出液面部分与乙图相同,受到液体的浮力:
F浮″=ρ液Vg,
B端受到的拉力:
FB′=G木-F浮″=ρ水Vg-ρ液Vg,
∵杠杆平衡,
∴FB′×OB=G×OD,
即:(ρ水Vg-ρ液Vg)×OB=G×OD--------④
得:
=,
∴ρ液=ρ水=×1×103kg/m3=0.85×103kg/m3.
故