
探索与解析初中物理力学中的一道经典题目:第66题详解
问题描述:我们有一个底面积为30cm的溢水杯放在水平桌面上,杯壁可忽略厚度。杯中倒入某种液体,液面距离溢水口竖直距离为h1=1cm,此时液体深度为h2=6cm,液体对容器底部的压强为540Pa。随后,我们放入一个长为9cm、密度为0.810kg/m的圆柱形物体(保持竖直状态),物体静止后,从杯中溢出33cm的液体。我们的任务是根据这些信息求解以下问题:
(1)溢水杯中液体的密度是多少?
(2)物体受到的浮力是多少?
(3)物体的质量是多少?
解答过程:
(1)根据液体深度h2和液体对容器底部的压强P,我们可以使用公式p=gh计算液体的密度。计算结果为:液=0.910kg/m。
(2)我们需要计算物体排开的液体体积V排,这个体积等于液体深度h1与溢出液体体积的和。再根据阿基米德原理,F浮=液gV排,我们可以求出物体所受的浮力。计算结果为:F浮=0.567N。
(3)接着,我们知道物体的密度、高度和排开液体的体积。由于物体静止,受力平衡,我们可以假设长方体漂浮在液面,然后利用漂浮条件G物=F浮和重力公式G物=m物g求解物体的质量。考虑到物体实际沉在杯底的情况,我们进一步计算出物体的底面积和体积,再用密度公式求出物体的质量。计算结果为:m物=64.8g。
结论:通过以上的计算,我们得出液体的密度为0.910kg/m,物体受到的浮力为0.567N,物体的质量为64.8g。
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