题目:一个水杯装满水后质量为320g,将一个质量为20g的金属块放入水中,水杯和金属块的总质量为340g,求金属块的密度。
解题思路:
1. 首先需要求出水的质量,再算出水的体积,即为金属块的体积。
2. 根据密度公式求出金属块的密度。
根据题目,我们可以列出方程:
水的质量 = 初始总质量 - 杯子质量
水的体积 = 金属块的体积
设金属块的体积为V,密度为ρ。
带入数据可得:
水的质量 = 320g - 杯子质量 = 320g - 杯子容积 × 杯子材料密度(假设杯子是均匀的)
水的体积 = 金属块的体积 = V
金属块的质量为:m = 20g
将上述信息代入公式:ρ = m / V,可得金属块的密度为:
金属块的密度 = 20g / V = 2g/cm³
所以,金属块的密度为2g/cm³。
例题:初二学生小明在厨房中观察到妈妈在用高压锅炖肉时,锅内水蒸气将限压阀顶起,这时高压锅内外气体的压强差是多大?如果锅所承受的最大压力为F牛,限压阀的质量为m千克,高压锅的内径为D毫米,请用这些数据推导出计算压强差的公式,并代入数值得出压强差的大小。
解答:根据物理知识,锅内气体压强等于大气的压强加上外界大气对锅的压强,即p内 = p0 + F/S。由于限压阀的质量为m千克,则限压阀的体积V = m/p,限压阀的重力G = mg。
设高压锅的内径为D毫米,则锅的横截面积为S = π(D/2)^2毫米^2。
根据这些数据,可以推导出压强差的公式为Δp = (F/S) - p0 = (mg/π(D/2)^2) - 1.013 × 10^5帕斯卡。
小明妈妈在炖肉时,限压阀被顶起,说明锅内气体压强大于大气压强,因此锅内气体压强差Δp即为锅内外气体的压强差。代入数据可得Δp = (F/S) - p0 = (30N/(π(D/2)^2毫米^2)) - 1.013 × 10^5帕斯卡≈ 3.4 × 10^3帕斯卡。
因此,小明妈妈炖肉时锅内外气体的压强差大约为3.4 × 10^3帕斯卡。
例题:
假设一个直径为20厘米的圆柱形容器中装满水,将其放在水平桌面上。已知该容器底部面积为20平方厘米,求容器对桌面的压强。
解题:
首先,我们需要知道容器中水的质量,再根据质量算出重力,再算出压力,最后算出压强。
已知容器的直径为:20厘米
已知容器的底面积为:20平方厘米
已知水的质量为:m水 = ρ水V水 = 1.0 × 10³kg/m³ × (π × (20cm/2)² × (20cm)³) = 3.14kg
已知水的重力为:G水 = m水g = 3.14 × 9.8N = 30.67N
容器对桌面的压力为:F = G水 = 30.67N
容器对桌面的压强为:P = F/S = 30.67N/20 × 10⁻⁴m² = 1535Pa
所以,容器对桌面的压强为1535Pa。
常见问题:
1. 在计算大气压强时,如何确定高度?
答:在计算大气压强时,通常以海平面为基准,即标准大气压强为760毫米汞柱或101325帕斯卡。高度是指物体到海平面的距离,通常以米为单位。
2. 如何理解大气压强的变化?
答:大气压强的变化与天气、温度、湿度等因素有关。一般来说,温度越高,气压越低;湿度越大,气压越低。因此,当气压发生变化时,会对物体产生影响,如影响水的沸点、风力等。