Question

有甲、乙两只相同的溢水杯分别盛满密度为ρ1、ρ2的液体，放在水平桌面上．若将体积为30cm3的小球A轻放入

有甲、乙两只相同的溢水杯分别盛满密度为ρ1、ρ2的液体，放在水平桌面上．若将体积为30cm3的小球A轻放入甲溢水杯，小球A浸没在液体中，从甲杯溢出30g液体．若将小球A轻放入乙溢水杯，小球A静止时有13体积露出液面，从乙杯溢出40g液体．若用细线分别拉住小球A浸没在两杯液体中静止，如图所示，此时，两杯中液体的质量分别为m1、m2，液体对杯底的压力分别为F1、F2，两杯对桌面的压力差为4.1N．已知：小球A的密度ρA＞ρ1．（g取10N/kg）则下列判断正确的是（　　）A．m1=500gB．m2=1000gC．F1=4.3ND．F2=8.8N

Answer 1

∵小球A浸没在液体中，V_排1=V_A，m_排1=30g=0.03kg，
∴根据阿基米德原理得：
F_浮1=G_排1=m_排1g=ρ₁gV_A，
则：ρ₁=

m排1

VA

=

0.03kg

30×10?6m3

=1×10³kg/m³，
∵将小球A轻放入乙溢水杯，V_排2=（1-

1

3

）V_A=

2

3

V_A，m_排2=40g=0.04kg．
∴根据物体的漂浮条件得：
G_A=F_浮2=G_排2=m_排2g=ρ₂gV_排2，
则：ρ₂=

m排2

V排2

=

0.04kg

2 3 ×30×10?6m3

=2×10³kg/m³，
如图甲：把溢水杯中的液体和A球看作整体（忽略溢水杯的重），
∵F_浮1=G_A-F_A拉，
∴则甲杯对桌面的压力F_甲=G₁+G_A-F_A拉=G₁+F_浮1，
乙图中，把溢水杯中的液体和A球看作整体，
则乙杯对桌面的压力F_乙=G₂+G_A，
∵ρ₂＞ρ₁，
∴F_乙＞F_甲，
则根据两杯对桌面的压力差为4.1N可得：F_乙-F_甲=4.1N，
即：G₂+G_A-（G₁+F_浮1）=4.1N，
∴m₂g+m_Ag-（m₁g+m_排1g）=4.1N，
即：ρ₂gV+m_Ag-（ρ₁gV+m_排1g）=4.1N，
V=

4.1N?(mA?m排1)g

(ρ2?ρ1)g

=

4.1N?(0.04kg?0.03kg)×10N/kg

(2×103kg/m3?1×103kg/m3)×10N/kg

=4×10^-4m³；
∴m₁=ρ₁V=1×10³kg/m³×4×10^-4m³=0.4kg=400g，
m₂=ρ₂V=2×10³kg/m³×4×10^-4m³=0.8kg=800g，
F₁=p₁s=ρ₁ghs=ρ₁g（V+V_A）=1×10³kg/m³×10N/kg×（4×10^-4m³+30×10^-6m³）=4.3N，
F₂=p₂s=ρ₂ghs=ρ₂g（V+V_A）=2×10³kg/m³×10N/kg×（4×10^-4m³+30×10^-6m³）=8.6N．
故选C．