如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,ρ木=0.6×103kg/m3;ρ酒精=0.8×103 kg/m3;ρ铝=2.7×103 kg/m3,对于这一情景,有如下一些说法:
①向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大
②各容器对水平桌面的压强相同
③将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小
④将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降高度的数值,上述说法中正确的一组是( )
A.①② B.③④
C.②④ D.①③
解析:
①乙中加酒精,木块依然漂浮,其所受浮力依然等于其重力,即浮力不变,而其浮力又等于液体对其下的压力,也即其下表面受到的液体压力大小不变,所以压强不变。①错误;
②由于四容器中的水深度相同,根据P=ρgh知,其压强相等。因此②判断正确;
③细线断开后,丁中小球所受浮力的大小不变,仍然为:F浮=ρgV。断后对桌面的压力增加为小球对容器的压力。故其压力增大为:
△F=G球-F浮 ④未取出前,其上表面离开水面的深度为h1,则 G塑+G铝=ρ水gV排=ρ水gS塑h1……(1) 取下后,其底部距离水面的深度h2满足 G塑=ρ水gS塑h2……(2) (1)-(2)得塑料盒上升h1-h2=G铝/(ρ水gS塑)……(3) 显然,浮力减小量等于G铝,故ρ水g△V排=G铝,即 水面下降的高度h3满足 ρ水gS容h3=G铝 h3=G铝/(ρ水gS容)……(4) 比较(3)(4)且S容=2S塑,故 2h3=h1-h2 h3=(h1-h2)/2 其底部距离容器底的距离增加 h4=h1-h2-h3=(h1-h2)/2 故h3=h4 ④正确 综上只有②④正确。 答案:C
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