小红学习“浮力”时做了一个观察鸡蛋悬浮的实验(如图所示).他的做法是:先在水平桌面上放置一个底面积为100cm2的圆筒形容器(厚度可忽略),向容器中注入10cm深的水,再取一个质量为52g的鸡蛋轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部,此时测得水面升高了4mm.然后向容器中加食盐并不停搅动,直到鸡蛋恰好悬浮为止.请你计算:(1)容器中未放入鸡蛋时,水对容器底部的压力是多大?(2)当鸡蛋悬浮起来时,盐水的密度是多少?(g=10N/kg)
小红学习“浮力”时做了一个观察鸡蛋悬浮的实验(如图所示).他的做法是:先在水平桌面上放置一个底面积为100cm2的圆筒形容器(厚度可忽略),向容器中注入10cm深的水,再取一个质量为52g的鸡蛋轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部,此时测得水面升高了4mm.然后向容器中加食盐并不停搅动,直到鸡蛋恰好悬浮为止.请你计算:
(1)容器中未放入鸡蛋时,水对容器底部的压力是多大?
(2)当鸡蛋悬浮起来时,盐水的密度是多少?(g=10N/kg)
(1)水对容器底部的压强是p=ρ水gh=1.0×103㎏/m3×10N/㎏×0.1m=1×103Pa;
水对容器底部的压力F=ps=1×103Pa×100×10-4m2=10N;
(2)鸡蛋的体积V蛋=Sh=100cm2×0.4cm=40cm3=4×10-5m3;
∵鸡蛋恰好悬浮
∴F浮=G,V排=V蛋=4×10-5m3;
由F浮=ρ盐水gV排得
ρ盐水=
=F浮 gV排
=G gV排
=mg gV排
=m V排
=1.3×103㎏/m3.0.052kg 4×10−5m3
答:(1)容器中未放入鸡蛋时,水对容器底部的压力是10N;
(2)当鸡蛋悬浮起来时,盐水的密度是1.3×103㎏/m3.
答案解析:(1)已知放入鸡蛋前水的深度,可求此时水的深度;根据公式P=ρ水gh可求容器中放入鸡蛋时,水对容器底部的压强,再根据F=ps求压力.(2)鸡蛋悬浮时排开水的体积就等于自身的体积;受到的浮力等于自身的重力,根据浮力公式可求盐水的密度.
考试点:阿基米德原理;密度的计算.
知识点:本题考查压强、体积、密度等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道物体悬浮时浮力等于自身的重力,解题过程中要注意单位的换算.