如图所示,某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子,管口密封,制成一个“土密度计”.当把它放入水中竖直漂浮时,试管露出水面的高度为5cm;当把它放入某液休中竖直漂浮时.试管

发布时间:2020-08-05 02:49:29

如图所示,某同学在薄壁平底试管中装入一些沙子,管口密封,制成一个“土密度计”.当把它放入水中竖直漂浮时,试管露出水面的高度为5cm;当把它放入某液休中竖直漂浮时.试管露出液面的高度为7cm.若试管和沙子的总质量为30g,试管的横截面积为1.5cm2,水的密度为1×103kg/m3.求:
(1)试管在水中漂浮时所受的浮力.
(2)在水中漂浮时,水对试管底部的压强.
(3)某液体的密度.(取g=10N/kg,保留两位小数)

网友回答

解:(1)试管和沙子的总重G=mg=30×10-3kg×10N/kg=0.3N
由于试管漂浮在水面,F浮=G=0.3N
(2)设试管长为l,则在水中浸入深度为l-0.05m,
∵F浮=ρ水g(l-l1)S=1.0×103kg/m3×10N/kg×(l-0.05m)×1.5×10-4m2=0.3N
∴l=0.25m;
∵浸入水中深度:
h1=l-0.05m=0.25m-0.05m=0.2m,
∴水对试管底部的压强.
p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(3)当试管漂浮于水面时,F浮=G=ρ水gh1S-------①
当试管漂浮于某液体时,h2=l-0.07m=0.25m-0.07m=0.18m
F浮′=G=ρ液gh2S-------②
由①②两式得:
ρ液=ρ水=×1×103kg/m3≈1.11×103kg/m3.
答:(1)试管在水中漂浮时所受的浮力为0.3N.
(2)在水中漂浮时,水对试管底部的压强为2×103Pa.
(3)某液体的密度为1.11×103kg/m3.
解析分析:(1)根据物体的漂浮条件可以求试管受浮力;
(2)求出了浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积,再利用V=sh求浸入的深度,利用液体压强公式求试管下表面受到的压强.
(2)由(1)知道试管的长度l,则可以求出浸入水中和某液体中的深度、体积,然后利用阿基米德原理分别求浮力,联立方程组求某液体密度.

点评:此题考查学生对液体压强的计算、物体的浮沉条件、阿基米德原理的使用;此题的关键是根据浮力求排开液体的体积,进而求浸入深度,这是此题的突破点.
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