Question

【題目】如圖所示，水平桌面上放有一薄壁柱形容器，容器的中央放有一個柱形物體，容器與物體的重力之比1∶3，保持物體始終不動，然后向容器里加水，加入水的質量m水和水對容器底的壓強p水的關系如表格所示。已知當加入水的質量為4kg時，容器對桌面的壓強為5000Pa，容器足夠高，整個過程無水溢出。請根據條件求解。

m水/kg	1	2	3	4	5
p水/Pa	1000	2000	2700	3200	3700

(1)容器的底面積；

(2)柱形物體的重力；

(3)要使容器對桌面的壓強和水對容器底的壓強之比為3∶2，則加入的水的質量應為多少kg？

Answer 1

【答案】(1)0.02m2；(2)45N；(3) 4.8kg

【解析】

(1)由表中數據可知，前2次加水時，水對容器底的壓強增加量為1000Pa，后兩次水對容器底的增加量為500Pa，表面第3次時，水淹沒了物體，從第3次到第4次，壓強增量

Δp==3200Pa-2700Pa=500Pa

S=0.02m2

(2)容器與物體的重力之比1∶3，物體的重力為G，容器的重力G容=G，當加入水的質量為4kg時，容器對桌面的壓強為5000Pa，則

p==5000Pa

G=45N

(3)計算第4次時

p桌∶p水=5000Pa∶3200Pa＞3∶2

第5次時

p桌′==5500Pa

此時

p′桌∶p水=5500Pa∶3700Pa＜3∶2

可見加水質量應在4kg~5kg之間，設其質量為m

p桌′′=

p水′=3200Pa+

由題意：

×=3200Pa+

m=4.8kg

答：(1)容器的底面積是0.02m2；

(2)柱形物體的重力是45N；

(3)加入的水的質量應為4.8kg。