题目
20.(8分) 某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加入圆柱形平底玻璃容器里,然后一起-|||-缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度 _(1)=10cm 时,容器处于直立漂浮状态,如图甲所示。已知-|||-容器的底面积 =25(cm)^2 (rho )_(k)=1.0times (10)^3kg/(m)^3 取 /kg-|||-(1)求水对容器下表面的压强。-|||-(2)求容器受到的浮力。-|||-(3)从容器中取出100 cm^3的液体后,当容器下表面所处的深度 _(2)=6.8cm 时,容器又处于直立漂浮状态,如图-|||-乙所示。求液体的密度。-|||-甲 乙-|||-第20题

题目解答
答案

解析
考查要点:本题综合考查液体压强、浮力计算及阿基米德原理的应用,重点在于理解浮力变化与液体密度的关系。
解题思路:
- 第(1)题:直接应用液体压强公式 $p = \rho g h$,注意单位换算。
- 第(2)题:利用阿基米德原理,浮力等于排开水的重量,需计算排开水的体积。
- 第(3)题:关键点在于取出液体后浮力减少量等于液体的重量,通过深度变化求排开水的体积变化,进而求液体密度。
第(1)题
水对容器下表面的压强
根据液体压强公式:
$p = \rho_{\text{水}} g h_1$
代入数据:
$p = 1.0 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{N/kg} \times 0.1 \, \text{m} = 1000 \, \text{Pa}$
第(2)题
容器受到的浮力
排开水的体积:
$V_{\text{排}} = S \times h_1 = 25 \, \text{cm}^2 \times 10 \, \text{cm} = 250 \, \text{cm}^3 = 2.5 \times 10^{-4} \, \text{m}^3$
浮力计算:
$F_{\text{浮}} = \rho_{\text{水}} g V_{\text{排}} = 1.0 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{N/kg} \times 2.5 \times 10^{-4} \, \text{m}^3 = 2.5 \, \text{N}$
第(3)题
液体的密度
- 排开水的体积变化:
$\Delta V_{\text{排}} = S \times (h_1 - h_2) = 25 \, \text{cm}^2 \times (10 \, \text{cm} - 6.8 \, \text{cm}) = 80 \, \text{cm}^3 = 8 \times 10^{-5} \, \text{m}^3$ - 浮力减少量:
$\Delta F_{\text{浮}} = \rho_{\text{水}} g \Delta V_{\text{排}} = 1.0 \times 10^3 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{N/kg} \times 8 \times 10^{-5} \, \text{m}^3 = 0.8 \, \text{N}$ - 液体的质量:
$\Delta m = \frac{\Delta F_{\text{浮}}}{g} = \frac{0.8 \, \text{N}}{10 \, \text{N/kg}} = 0.08 \, \text{kg} = 80 \, \text{g}$ - 液体的密度:
$\rho_{\text{液}} = \frac{\Delta m}{V_{\text{取}}} = \frac{80 \, \text{g}}{100 \, \text{cm}^3} = 0.8 \, \text{g/cm}^3$