如图所示,薄壁的圆柱形容器甲和乙内分别装有1.8千克的酒精和2千克的水.甲的底面积为0.016米2,乙的底面积为0.01米2.(已知ρ酒=0.8×103?千克/米3)

发布时间:2020-07-29 06:11:40

如图所示,薄壁的圆柱形容器甲和乙内分别装有1.8千克的酒精和2千克的水.甲的底面积为0.016米2,乙的底面积为0.01米2.(已知ρ酒=0.8×103?千克/米3)求:
(1)水的体积V.
(2)水对容器底部的压力F、压强P.
(3)为了使酒精和水对各自容器底部的压强相等,小明、小红、小华和小强四位同学分别设计了四种不同的方法(无液体溢出),如表所示.请判断,________同学的设计可行;并求出该方法中所要求的质量或体积.
同学设计的方法小明分别抽出相同质量的酒精和水小红分别抽出相同体积的酒精和水小华分别倒入相同质量的酒精和水小强分别倒入相同体积的酒精和水

网友回答

解:(1)∵ρ=,
∴水的体积:
V===2×10-3m3;
(2)∵是圆柱形容器,
∴水对容器底的压力:
F乙=G水=m水g=2kg×9.8N/kg=19.6N,
水对容器底的压强:
p乙===1960Pa;
(3)酒精对容器底的压力:
F甲=G酒精=m酒精g=1.8kg×9.8N/kg=17.64N,
酒精对容器底的压强:
p甲===1102.5Pa;
∴p甲<p乙,
抽出相同质量的酒精和水,△F=△G=△mg,因为S甲>S乙,由压强公式可知<,即甲容器减小的压强小于乙容器减小的压强,会使容器底受到的压强相等;
抽出相同体积的酒精和水,因为△F=△G=△mg=ρ△Vg,酒精的密度小于水的密度,所以△F甲<△F乙,而S甲>S乙,
由压强公式可知<,即甲容器减小的压强小于乙容器减小的压强,会使容器底受到的压强相等;
倒入相同质量的酒精和水,△F=△G=△mg,因为S甲>S乙,由压强公式可知<,即△p甲<△p乙,即甲容器增加的压强小于乙容器增加的压强,会使乙容器底受到的压强更大,不会使容器底受到的压强相等;
倒入相同体积的酒精和水,因为△F=△G=△mg=ρ△Vg,酒精的密度小于水的密度,所以△F甲>△F乙,而S甲>S乙,不好确定和的大小,不能确定△p甲与△p乙的大小关系,不一定使容器底受到的压强相等;
由上述分析可知小明和小红的设计可行.
小明同学的设计:
∵p甲=p乙,
∴1102.5Pa-=1960Pa-,
即:1102.5Pa-=1960Pa-,
解得:△F≈22.9N,
∵△F=△G=△mg,
∴抽出液体的质量:
△m==2.3kg;
小红同学的设计:
∵p甲=p乙,
∴1102.5Pa-=1960Pa-,
∵△F甲=△G甲=△m甲g=△ρ酒精Vg,△F乙=△G乙=△m乙g=△ρ水Vg,
∴1102.5Pa-=1960Pa-,
1102.5Pa-=1960Pa-,
解得:
△V=1.75×10-3m3.
答:(1)水的体积为2×10-3m3;
(2)水对容器底部的压力为19.6N、压强为1960Pa;
(3)小明和小红同学的设计可行;抽出酒精和水的质量为2.3kg、抽出酒精和水的体积为1.75×10-3m3.
解析分析:(1)知道水的质量、水的密度,利用密度公式求水的体积;(2)知道水的质量,利用重力公式求水重,因为是圆柱形容器,水对容器底面的压力等于水重,又知道底面积,利用压强公式求水对容器底的压强;(3)同理求出水对容器底的压强,可知水对容器底的压强大于酒精对容器底的压强;要想使水和酒精对容器底部的压强相等,采取的办法就是倒入水和酒精产生的△p水<△p酒或抽出水和酒精产生的△p水>△p酒,据此判断哪个设计可行,再利用压强相等列方程求解.

点评:本题考查了学生对密度公式、重力公式、压强公式的掌握和运用,知识点多、综合性强,分析时要求灵活选用公式,注意液体对直壁容器(圆柱形、方形)底的压力等于液体重.
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!