如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A浸没在圆筒形容器内的

问题描述:

如图甲所示,底面积为80cm2的圆筒形容器内装有适量的液体,放在水平桌面上;底面积为60cm2的圆柱形物体A悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1.将物体A浸没在圆筒形容器内的液体中,静止时,容器内的液面升高了7.5cm,如图乙所示,此时细绳对物体A的拉力为F2,物体A上表面到液面的距离为h1.然后,将物体A竖直向上移动h2,物体A静止时,细绳对物体A的拉力为F3.已知F1与F2之差为7.2N,F2与F3之比为5:8,h1为3cm,h2为5cm.不计绳重,g取10N/kg.则物体A的密度是______kg/m3

①v=80cm2×7.5cm=600cm3
则物体A的高度为:hA=

V
S
=
600cm3
60cm2
=10cm;
因为物体在空气中静止时,绳子的拉力等于物体的重力即F1
又因为F1与F2之差为7.2N,
因此物体在液体中受到的浮力等于7.2N;
即7.2N=ρgv
7.2N=ρ×10N/kg×600×10-6m3
ρ=1.2×103kg/m3
②如图乙,当物体A全部浸没在液体中时,以其底面所在平面为参考面,设其位置为e,那么在提出物体A时,在位置e以下的部分体积不再发生变化,因此不做考虑;
那么当物体A提起h2时,位置e以上的总体积保持不变,若设物体提起h2时,物体A在液面上的部分高度为xcm,那么以这个总体积不变作为等量关系,可列出:
S容器•(hA+h1)=S•x+S容器•(hA+h2-x),即:
80cm2×(10cm+3cm)=60cm2×x+80cm2×(10cm+5cm-x)
解得:x=8;
那么此时,物体A浸入液体中的高度为:h=10cm-8cm=2cm.
③已知:完全浸没时细绳对物体A的拉力为F2与提升高度h2时细绳对物体A的拉力为F3的比值为 5:8,得:
(F1-F):(F1gv)=5:8,即:
(ρgshAgshA):(ρgshAgsh)=5:8
解得:ρ=
7
3
ρ=
7
3
×1.2×103kg/m3=2.8×103kg/m3
故答案为:2.8×103