如图所示锥形瓶中盛有密度均匀的混合液体,其密度为ρ0,经过一段时间后变为密度分别为ρ1和ρ2(ρ2>ρ1)的两层均匀液体,设其总体积不变。则前后两状态相比较,杯中底面所受的液体的压强( )
A.增大
B.减小
C.不变
D.由于不知道两种液体的多少,所以无法判断压强增大、减小还是不变
答案:B
解析:设液体的高度为H,大气压强为p0,液体对底部的压强为p,则:
p=p0+ρ0gH…①
设变化后上、下层液体高度分别为H1和H2,对底面的压强为p′,则:
p′=p0+ρ1gH1+ρ2gH2…②
由上面两式解得:
p′﹣p=ρ1gH1+ρ2gH2﹣ρ0gH…③
因为总体积不变,所以有:
V=H1S1+H2S2…④
又因总质量不变,有:
ρ0V=ρ1H1S1+ρ2H2S2…⑤
由④⑤两式解得:
(ρ2﹣ρ0)H2S2=(ρ0﹣ρ1)H1S1…⑥
因为ρ2>ρ1,由图中几何关系可知 S2>S1,
所以由⑥式可知:
(ρ2﹣ρ0)H2<(ρ0﹣ρ1)H1,
即:ρ1H1+ρ2H2<ρ0(H1+H2)=ρ0H…⑦
由⑦和③解得:p′<p,即杯中底面所受的液体的压强减小。
故选:B。
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