如图所示,圆柱形容器A和B放在水平地面上,它们的底面积分别为2×10-2米2和1×10-2米2。A容器中盛有0.2米高的水, B容器中盛有0.3米高的酒精。(ρ酒精=0.8×103千克/米3)求:
①A容器中水对容器底部的压强p水。
②B容器中酒精的质量m酒精。
③若在两容器中抽出相同质量的水和酒精后,剩余液体对容器底部的压强分别为p水¢和p酒精 ¢。请计算当p水 ¢>p酒精 ¢时,抽出液体的质量范围。
解:
(1)A中水对底部的压强为:
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
(2)B中酒精的体积:
V酒=S酒h酒=1×10-2m2×0.3m=3×10-3m3
酒精的质量:
m酒=ρ酒V酒=0.8×103kg/m3×3×10-3m3=2.4kg
(3)设抽出的质量为m,则抽出后:
水的深度减少:
h1=V水/S水=m/(ρ水S水)=m/(1.0×103×2×10-2)
=m/20
对底部的压强:
p水=ρ水g(h-h1)= 1.0×103×10×(0.2-m/20)
=2000-500m
同理,酒精对底的压强:
p酒精=2400-100m
根据题意: p水>p酒精 即:
2000-500m>2400-100m
解之可得:m < 1(kg)
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