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已知甲乙两个实心球密度之比为1:2 体积比2:3 放在足够深的液体中

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2025-07-09 01:50:44

已知甲乙两个实心球密度之比为1:2 体积比2:3 放在足够深的液体中】在物理学习中,关于物体在液体中的浮沉问题是一个常见且重要的知识点。本文将围绕“甲乙两个实心球密度之比为1:2,体积比为2:3,放在足够深的液体中”这一问题进行分析,并通过总结和表格的形式清晰展示结果。

一、问题分析

已知:

- 密度之比:ρ_甲 : ρ_乙 = 1 : 2

- 体积之比:V_甲 : V_乙 = 2 : 3

- 两球均被放入足够深的液体中

我们需要判断的是:这两个实心球在液体中的浮沉状态(即是否漂浮或下沉)以及它们所受的浮力关系。

二、基本原理回顾

1. 阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力等于它排开液体的重力。

$$

F_{\text{浮}} = \rho_{\text{液}} \cdot g \cdot V_{\text{排}}

$$

2. 浮沉条件:

- 若物体密度 > 液体密度 → 下沉

- 若物体密度 = 液体密度 → 悬浮

- 若物体密度 < 液体密度 → 漂浮

三、假设与推理

由于题目未给出液体的密度,因此我们无法直接判断甲乙两球的浮沉状态。但我们可以根据密度比和体积比来比较它们的质量、重力和浮力之间的关系。

设液体密度为ρ_液,g为重力加速度。

1. 质量计算

- 质量 = 密度 × 体积

$$

m_甲 = \rho_甲 \cdot V_甲,\quad m_乙 = \rho_乙 \cdot V_乙

$$

由题意得:

- $\rho_甲 = \frac{1}{2} \rho_乙$

- $V_甲 = \frac{2}{3} V_乙$

代入得:

$$

m_甲 = \frac{1}{2} \rho_乙 \cdot \frac{2}{3} V_乙 = \frac{1}{3} \rho_乙 V_乙

$$

$$

m_乙 = \rho_乙 \cdot V_乙

$$

所以:

$$

m_甲 : m_乙 = 1 : 3

$$

2. 浮力计算

假设两球都完全浸入液体中,则排开液体体积等于自身体积:

$$

F_{\text{浮,甲}} = \rho_{\text{液}} \cdot g \cdot V_甲

$$

$$

F_{\text{浮,乙}} = \rho_{\text{液}} \cdot g \cdot V_乙

$$

所以:

$$

F_{\text{浮,甲}} : F_{\text{浮,乙}} = V_甲 : V_乙 = 2 : 3

$$

3. 判断浮沉状态

若ρ_液 > ρ_甲,甲球漂浮;否则下沉

同理,若ρ_液 > ρ_乙,乙球漂浮;否则下沉

由于ρ_甲 : ρ_乙 = 1 : 2,说明ρ_乙 > ρ_甲,因此乙球更容易下沉。

四、结论总结

项目 甲球 乙球
密度 1单位 2单位
体积 2单位 3单位
质量 1单位 3单位
重力 1g单位 3g单位
浮力(假设完全浸没) 2ρ_液g 3ρ_液g
浮沉状态(取决于ρ_液) 可能漂浮或下沉 更可能下沉

五、关键点归纳

- 甲球密度较低,更有可能漂浮;

- 乙球密度较高,更可能下沉;

- 浮力与体积成正比,但与密度无关(仅当完全浸没时成立);

- 实际浮沉状态取决于液体密度与物体密度的关系。

如需进一步探讨不同液体密度下的具体浮沉情况,可结合具体数值进行分析。

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