10.一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。 解:(1)图甲中杯底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,
F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3),
图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,
G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,
ρ水gSh2=G杯,
杯子底面积S===2×10﹣3m2,
由ρ=得:
杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。
答:(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa;
(2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3;
(3)杯内水的质量0.24kg。
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,
F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3),
图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,
G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,
ρ水gSh2=G杯,
杯子底面积S===2×10﹣3m2,
由ρ=得:
杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。
答:(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa;
(2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3;
(3)杯内水的质量0.24kg。