烧杯中盛有密度不同、不相溶的两种液体甲和乙,另有两块体积相等、密度不同的正方体物块A和物块B,用细线相连,缓慢放入烧杯中,静止时两物块恰好悬浮在甲液体中,如图所示。此时若将连线剪断,两物块分别上浮和下沉,再次静止时,物块A有的体积露出液面,物块B有的体积浸在液体乙中。试求:
(1)物块A与物块B的密度之比;
(2)液体甲与液体乙的密度之比。
解析:
(1)第一幅图,物体A、B在液体甲中悬浮,所以物体A、B所受的总浮力和总重力相等:
F浮AB=GAB
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
2 ρ甲Vg=ρAVg+ρBVg……①
(2)第二幅图,物体A在液体甲中漂浮,所以物体A在液体甲中所受的浮力和所受的重力相等:F浮A=GA
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
ρ甲Vg=ρAVg……②,
(3)第二幅图,物体B在两种液体中悬浮,所以物体B在液体甲中受到浮力,在液体乙中受到浮力:F浮B=GB
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
Vg=ρBVg……③
(4)由②可得
再将其代入①,可得
,所以
ρA:ρB=1:5;
(5)将代入③,可得
,所以
ρ甲:ρ乙=1:3。
故
(1)物块A与物块B的密度之比为1:5;
(2)液体甲与液体乙的密度之比为1:3。
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