Question

16．小明用一装满纯净水的瓶子和放在水平桌面上的海绵做实验，探究“影响压力作用效果的因素”．如图所示，他从商标上查到这瓶水的“净含量”是700mL（1mL=1dm³=1×10^-6m³）；又测出瓶底面积为35cm²，瓶盖面积为7cm²，空瓶的重力忽略不计，根据小明收集的数据，请你计算：
（1）这瓶纯净水净重多少？
（2）瓶子正放时对海绵的压强是多少？
（3）要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，最简单的方法是什么？（需要计算时要有必要的计算过程）

Answer 1

分析 （1）净含量指的就是瓶中水的体积，根据m=ρV求出瓶中水的质量；再根据G=mg求出瓶中水的重力；
（2）瓶子正放在海绵上，海绵的受力面积就等于瓶底面积；海绵受到的压力就等于瓶中水的重力（空瓶的重力不计）；根据p=$\frac{F}{S}$求出瓶子正放时对海绵的压强；
（3）瓶子倒放时，海绵的受力面积等于瓶盖面积，远远的小于瓶底面积，要让此时压强等于瓶子正放时的压强，就要通过改变瓶子对海绵的压力，即瓶中水的重力来实现；根据F=PS求出瓶子倒放时对海绵的压力，也就是瓶中水的重力．

解答 解：（1）水的体积V=700mL=700×10^-6m³=7×10^-4m³；
瓶中纯净水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×7×10^-4m³=0.7kg；
瓶中纯净水的重力G=mg=0.7kg×10N/kg=7N；
（2）瓶子对海绵的压力F=G=7N；
海绵的受力面积S=35cm²=35×10^-4m²；
瓶子正放时对海绵的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7N}{3.5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=2×10³Pa；
（3）瓶子倒放时海绵的受力面积S′=7cm²=7×10^-4m²；
要使瓶子倒放时的压强等于正放时的压强，瓶中水的重力G′=F′=PS′=2×10³Pa×7×10^-4m²=1.4N；
瓶中水的质量m′=$\frac{G′}{g}$=$\frac{1.4N}{10N/kg}$=0.14kg＜0.7kg；
所以，要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，可以倒出一部分水，使瓶中水的质量为0.14kg．
答：（1）这瓶纯净水净重7N．
（2）瓶子正放时对海绵的压强是2×10³Pa；
（3）要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，最简单的方法是倒出一部分水，使瓶中水的质量为0.14kg．

点评 此题考查的是密度、重力和压强的计算；关键是根据正放时的压强求出倒放时的压力，继而求出瓶中水的重力、质量，最后与原来瓶中水的质量相比较即可判断得出能采取的方法．