如图所示,在水平桌面上,薄壁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.(已知千克/米3).求:
(1)水的体积;
(2)水对容器底部的压强p;
(3)若从甲、乙容器中抽出相同体积的酒精和水,有没有可能使酒精和水对各自容器底部的压强相等.如果有可能,请计算出抽出的体积△V;如果没有可能,请说明理由.
解:(1)水的体积V水===2×10-3m3;
(2)F=G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N;
水对容器底部的压强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△F甲S甲<△F乙S乙,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;
∵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-;
整理得:△V=1.75×10-3m3.
答:(1)水的体积为2×10-3m3;
(2)水对容器底部的压强为1960Pa;
(3)有可能,抽出的体积为1.75×10-3m3.
(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,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.
物理解题技巧分享:惯性定律:不受外力是条件,保持匀直或静止,平衡效果合为零,相当没有受外力。