有甲、己两只相同的溢水杯分别盛满密度为ρ1、ρ2的液体。若将质量为m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16 g液体;若将小球A轻放人乙溢水杯,小球A静止时有1/6 体积露出液面,从乙杯溢出20 g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,细线对小球A的拉力分别为T1、 T2,g取10 N/kg,则下列判断正确的是( )
A.T1=0.4N B.T2=0.1N
C. ρA:ρ1=5:4 D.ρ1:ρ2=4:5
解析:
1.A的重力为:G=mg
A在甲杯中受到的浮力和细线对A的拉力:F浮1=m排1g=16×10-3kg×10N/kg=0.16N
T1=mg-F浮1=mg-0.16…………(1)
同时F浮1=ρ1gVA,故
ρ1gVA =0.16
ρ1VA=0.016…………(2)
2.物体放在乙杯中,漂浮且静止时排开液体质量为20g,露出1/6体积,故
所受浮力:
F浮2=m排2g=20×10-3kg×10N/kg=0.2N
同时根据物体漂浮的条件和阿基米德原理有
0.2=ρ2g(1- | 1 | )VA=ρ2g | 5 | VA |
6 | 6 |
ρ2VA=0.024………(3)
漂浮时重力等于浮力,故
mAg=ρAgVA=0.2……(4)
用细线固定使浸没后,浮力及拉力T2为:
F浮3=ρ2VAg=0.024×10=0.24(N)T2=F浮3-mg=0.24-mg…………(5)
(2)/(3)得:
ρ1 | = | ρ1 VA | = | 0.016 | = | 2 |
ρ2 | ρ2 VA | 0.024 | 3 |
可见选项D错误。
(4)/(2)得
ρA | = | ρAgVA | = | 0.2 | = | 5 |
ρ1 | ρ1gVA | 0.16 | 4 |
可见选项C正确;
将(4)分别代入(1)和(5)得:
T1=mg-F浮1=0.2-0.16=0.04(N)
T2=F浮3-mg=0.24-0.2=0.04(N)
显然选择A、B均错误。
答案:C
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