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题目 将一个实心物体先后投入到足量的水和酒精中,物体静止后,所受的浮力分别为6N和5N,则物体的密度是多少?(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
分析 根据ρ=m/V,要求物体的密度,应先求出物体的质量和体积。如果物体在液体中漂浮或悬浮,根据二力平衡:F浮=G,从浮力的大小可知道重力,根据m=G/g,便可求出物体的质量m; 如果物体在液体中被浸没,V排=V物,物体的体积可转化为求物体排开液体的体积,根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排,V排=F浮/ρ液g,若知道浮力的大小便可求出物体体积V。故关键是判别物体在水中和酒精中的状态。我们可以用假设筛选法分析。
(1)如果物体在水和酒精中都漂浮,F浮=G,物体所受重力不变,则物体受到的浮力应相等,这和题意中物体所受的浮力分别为6N和5N不相符,故不可能。
(2)如果物体在水和酒精中一种漂浮一种悬浮,浮力仍等于重力,物体所受重力不变,物体受到的浮力也应相等,这和题意物体所受的浮力分别为6N和5N也不相符,故不可能。
(3)如果物体在水和酒精中都浸没(悬浮或沉底),根据
F浮=ρ液gV排,F浮水/F浮酒=ρ水gV排水/ρ酒gV排酒=ρ水/ρ酒=(1.0×103kg/m3)/(0.8×103kg/m3)=5/4,
这与题意物体所受的浮力之比为6/5不相符,故不可能。
(4)根据上面分析,物体在水和酒精中只剩下一种情况:物体在其中一种液体中漂浮,在另一种液体中沉底。根据F浮=ρ液gV排,物体浸没在水中比浸没在酒精中所受的浮力大,故可判断物体在水中应为漂浮,在酒精中则应为沉底。
解 根据上面分析,物体在水中应为漂浮,在酒精中则应为沉底,
在水中时:F浮=G=mg,
则m= F浮/g=6N/10N/kg=0.6kg
在酒精中时:F浮=ρ酒gV排,则V=V排=F浮/ρ酒g=5N/(0.8×103kg/m3×10N/kg)=0.625×103 m3
根据ρ=m/V,物体的密度为ρ=0.6kg/0.625×103 m3=0.96×103kg/m3。
答 物体的密度是0.96×103kg/m3。
分析 根据ρ=m/V,要求物体的密度,应先求出物体的质量和体积。如果物体在液体中漂浮或悬浮,根据二力平衡:F浮=G,从浮力的大小可知道重力,根据m=G/g,便可求出物体的质量m; 如果物体在液体中被浸没,V排=V物,物体的体积可转化为求物体排开液体的体积,根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排,V排=F浮/ρ液g,若知道浮力的大小便可求出物体体积V。故关键是判别物体在水中和酒精中的状态。我们可以用假设筛选法分析。
(1)如果物体在水和酒精中都漂浮,F浮=G,物体所受重力不变,则物体受到的浮力应相等,这和题意中物体所受的浮力分别为6N和5N不相符,故不可能。
(2)如果物体在水和酒精中一种漂浮一种悬浮,浮力仍等于重力,物体所受重力不变,物体受到的浮力也应相等,这和题意物体所受的浮力分别为6N和5N也不相符,故不可能。
(3)如果物体在水和酒精中都浸没(悬浮或沉底),根据
F浮=ρ液gV排,F浮水/F浮酒=ρ水gV排水/ρ酒gV排酒=ρ水/ρ酒=(1.0×103kg/m3)/(0.8×103kg/m3)=5/4,
这与题意物体所受的浮力之比为6/5不相符,故不可能。
(4)根据上面分析,物体在水和酒精中只剩下一种情况:物体在其中一种液体中漂浮,在另一种液体中沉底。根据F浮=ρ液gV排,物体浸没在水中比浸没在酒精中所受的浮力大,故可判断物体在水中应为漂浮,在酒精中则应为沉底。
解 根据上面分析,物体在水中应为漂浮,在酒精中则应为沉底,
在水中时:F浮=G=mg,
则m= F浮/g=6N/10N/kg=0.6kg
在酒精中时:F浮=ρ酒gV排,则V=V排=F浮/ρ酒g=5N/(0.8×103kg/m3×10N/kg)=0.625×103 m3
根据ρ=m/V,物体的密度为ρ=0.6kg/0.625×103 m3=0.96×103kg/m3。
答 物体的密度是0.96×103kg/m3。