如图所示,甲圆柱形容器中装有适量的水.将密度均匀的木块A放入水中静止时,有2/5的体积露出水面,如图乙所示,此时水对容器底部的压强比图甲水对容器底部的压强增加了300Pa.若在木

问题描述:

如图所示,甲圆柱形容器中装有适量的水.将密度均匀的木块A放入水中静止时,有2/5的体积露出水面,如图乙所示,此时水对容器底部的压强比图甲水对容器底部的压强增加了300Pa.若在木块A上表面轻放一个质量为m1的物块,平衡时木块A仍有部分体积露出水面,如图丙所示,此时水对容器底部的压强比图甲水对容器底部的压强增加了400Pa.若将容器中的水换成另一种液体,在木块A上表面轻放一个质量为m2的物块,使平衡时木块A露出液面部分与丙图相同,如图丁所示.若m1:m2=5:1,ρ=1.0×103kg/m3

(1)在木块A上表面轻放一个质量为m1的物块平衡时,如图丙所示,木块A露出水面的部分占自身体积的多少?
(2)另一种液体的密度为多少kg/m3


(1)设A的体积为V、容器的底面积为S,
∵A在水中漂浮,
∴FVg=ρ

3
5
Vg=GA
甲图和乙图比较,容器底受到的压力差:
△F=GA
比较甲乙两图,△P=
GA
S
=
ρgV
S
=
ρg
3
5
V
S
=300Pa,----①
同理,比较甲丙图,△P′=
GA+m1g
S
=
ρgV′
S
=400Pa,----②
得:
V′=
4
5
V;
此时木块A露出水面的部分占自身体积
1
5

(2)在丙图中,由于m1和A漂浮,可得:
ρg
4
5
V=GA+m1g=ρg
3
5
V+m1g,
∴m1
1
5
V,
在丁图中,ρg
4
5
V=GA+m2g=ρg
3
5
V+m2g,
∴m2
4
5
V-ρ
3
5
V,
∵m1:m2=5:1,
即:
(ρ
1
5
V):(ρ
4
5
V-ρ
3
5
V)=5:1,
解得:
ρ=0.8ρ=0.8×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3
答:(1)木块A露出水面的部分占自身体积的
1
5

(2)另一种液体的密度为0.8×103kg/m3