Question

如圖所示，圓柱形容器甲和乙放在水平桌面上，它們的底面積分別為200cm²和100cm²．容器甲中盛有0.2m高的水，容器乙中盛有0.3m高的酒精．若從兩容器中分別抽出質量均為m的水和酒精后，剩余水對容器甲底部的壓強為P_水，剩余酒精對容器乙底部的壓強為P_酒精當質量m的范圍為

0.8kg＜△m＜2.4kg

時，才能滿足P_水＞P_酒精．（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析：①從圖可知，甲和乙兩容器的形狀規(guī)則，知道容器的底面積，容器內液體的深度和液體的密度，可利用公式m=ρv=ρsh計算出水和酒精未抽出之前的質量，再利用公式G=mg計算出其重力．
②因為容器形狀規(guī)則，液體對容器底部的壓力等于自身的重力，當p_水＞p_酒精時，由公式p=

F

S

列出一個壓強的不等式，進一步求出抽出液體的質量范圍．

解答：解：①∵ρ_水=1×10³kg/m³，s_水=200cm²=0.02m²，h_水=0.2m；ρ_酒精=0.8×10³kg/m³，s_酒精=100cm²=0.01m²，h_酒精=0.3m，g=9.8N/kg，
∴甲容器內水的質量為：m_水=ρ_水s_水h_水=1×10³kg/m³×0.02m²×0.2m=4kg，
乙容器內酒精的質量為：m_酒精=ρ_酒精s_酒精h_酒精=0.8×10³kg/m³×0.01m²×0.3m=2.4kg，
②因為容器形狀規(guī)則，液體對容器底部的壓力等于自身的重力，
而p_水＞p_酒精，由公式p=

F

S

可得：
∴

(m水-△m)g

S水

＞

(m酒精-△m)g

S酒精

，
代入數(shù)據(jù)得：

(4kg-△m)g

0.02m2

＞

(2.4kg-△m)g

0.01m2

，
整理可得：△m＞0.8kg；
∴抽出液體的質量范圍：0.8kg＜△m＜2.4kg．
故答案為：0.8kg＜△m＜2.4kg．

點評：本題考查了學生對液體壓強和密度公式的理解和應用，難點是求壓強公式求出抽取液體的質量范圍．解決該題的關鍵是利用公式F=PS判斷出液體對容器底部的壓力的大小關系．