专题11浮沉条件及其应用教师版.docx
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专题11浮沉条件及其应用教师版
专题11浮沉条件及其应用(教师版)【教科版】
一、目标要求
目标要求
重、难点
知道物体的沉浮条件
重点
掌握利用物体沉浮条件解决问题的方法
难点
二、知识点解析
1.浮沉条件:
F浮>G物(ρ液>ρ物) 物体_________________(静止时___________)。
F浮<G物(ρ液<ρ物) 物体_____________。
F浮=G物(ρ液=ρ物) 物体___________。
F浮=G物(ρ液>ρ物) 物体_____________。
2.轮船、密度计:
利用漂浮,F浮=G物
潜水艇、浮筒打捞沉船:
靠改变自身的____________来实现上浮和下沉。
气象台的探测气球、鱼:
靠改变(自身体积)受到的___________来实现上浮和下沉。
热气球:
靠改变自身的________实现上升与下降.
密度计:
在任何液体中都处于________状态,越靠上示数越________.测液体密度时,密度计浸入待测液体的体积越小,则待测液体密度越大,反之,待测液体密度越小.
三、考查方向
1.物体沉浮条件
典例一:
甲、乙两只完全相同的杯子里盛有水和盐水。
将一只鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处的位置如图所示。
甲、乙两杯底部所受液体的压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲>p乙,F甲=F乙B.p甲<p乙,F甲=F乙
C.p甲>p乙,F甲>F乙D.p甲<p乙,F甲<F乙
【答案】B
【解析】根据漂浮与悬浮的条件可判断鸡蛋在不同杯子中受到的浮力的大小;根据鸡蛋的浮沉情况判断出杯中盐水密度的大小关系,再利用压强公式p=ρgh判断压强的大小。
解:
读图可知,鸡蛋在甲杯中悬浮,在乙杯中漂浮,则浮沉条件可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即F甲=F乙;
鸡蛋在甲杯中悬浮,在乙杯中漂浮,说明甲杯中水的密度小于乙杯中盐水的密度,又因为两杯中液面相平,由公式p=ρgh可知,乙杯底部所受液体的压强较大,即p甲<p乙。
故选:
B。
2.利用物体沉浮条件判断
典例二:
将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的同规格烧杯中,甲球沉底、乙球悬浮、丙球漂浮,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m丙>m乙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
C.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p丙>p乙
【答案】C。
【解析】AC、甲球下沉至容器底部,乙球悬浮,丙球漂浮,所以甲球的密度大于水的密度,丙球的密度小于水的密度,乙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:
ρ甲>ρ乙>ρ丙,且三个实心小球体积相同,根据m=ρV可知,三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙,故C正确、A错误;
B、由于甲、乙、丙三个实心小球体积相同,由图可知排开水的体积关系:
V甲排=V球,V乙排=V球,V丙排<V球,所以V甲排=V乙排>V丙排,根据F浮=ρ液V排g可知浮力大小关系是:
F甲=F乙>F丙,故B错误;
D、因为三个相同烧杯中都装满水,水的深度h相同,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:
p甲=p乙=p丙,故D错误。
故选:
C。
3.利用物体沉浮条件计算
典例三:
如图所示,将重力为G的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时有
的体积露出水面,已知水的密度为ρ,重力与质量的比值为g。
求:
(1)木块在溢水杯中排出水的质量。
(2)若在木块上加一质量为m的重物,刚好使木块上表面与水面平齐,则木块下表面受到水的压力。
(3)木块的密度。
【答案】
(1)木块在溢水杯中排出水的质量为
;
(2)木块下表面受到水的压力为G+mg;
(3)木块的密度为
ρ。
【解析】
(1)根据漂浮条件、G=mg和阿基米德原理算出木块在溢水杯中排出水的质量;
(2)若在木块上加一质量为m的重物,刚好使木块上表面与水面平齐,此时木块和重物整体处于漂浮状态,浮力等于重力,根据浮力产生的原因算出木块下表面受到水的压力;
(3)因为木块处于漂浮状态,所以F浮=G,即ρg(1
)V=ρ木gV,算出木块的密度。
解:
(1)根据漂浮条件和阿基米德原理知F浮=G排=G,
所以木块在溢水杯中排出水的质量为:
m排
;
(2)若在木块上加一质量为m的重物,刚好使木块上表面与水面平齐,此时木块和重物整体处于漂浮状态,
浮力等于重力,即F浮′=G+mg,
根据浮力产生的原因知,F浮=F向上﹣F向下,
因为木块和物体整体处于漂浮状态,所以F向下为零,
则木块下表面受到水的压力为:
F向上=F浮′=G+mg;
(3)因为木块处于漂浮状态,所以F浮=G,即ρg(1
)V=ρ木gV,
所以木块的密度为:
ρ木
ρ。
答:
(1)木块在溢水杯中排出水的质量为
;
(2)木块下表面受到水的压力为G+mg;
(3)木块的密度为
ρ。
四、模拟训练
一、基础练习
1.(2021·山东济南市·九年级一模)如图所示,用橡皮泥捏成的实心小球沉入水底,而再将同样一块橡皮泥捏成的小船却能漂浮在水面上,关于橡皮泥受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.橡皮泥小球受到的浮力等于自身的重力
B.橡皮泥小球受到的浮力大于自身的重力
C.橡皮泥小船受到的浮力等于自身的重力
D.橡皮泥小船受到的浮力大于自身的重力
2.(2021·广西柳州市·九年级一模)如图所示,将铝块A放在木块B上漂浮在水面,若将A投入水中,这时容器内水的液面高度及水对容器底部的压强变化情况是( )
A.上升、增大B.下降、减小C.不变、不变D.
不能确定
3.(2021·江西南昌市·九年级零模)如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中。
物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为p甲、p乙,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。
则( )
A.p甲<p乙,FA>FBB.p甲>p乙,FA>FB
C.p甲=p乙,FA=FBD.p甲>p乙,FA=FB
4.(2021·北京人大附中九年级月考)如图所示,四个完全相同的容器内水面相平,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,丁容器用木棍恰好把木块压入水中,则下列说法正确的是( )
A.四个容器对水平桌面的压力相等
B.丙容器中水对杯底的压强最小
C.四个容器中水对杯底的压力与物体所受浮力有关
D.如果向丙容器中加入适量食盐,小球再次静止时受到的浮力变大
5.(2021·北京九年级零模)有质量相等的甲、乙、丙三个小球,另有A、B、C三个完全相同的烧杯中,盛有体积相等的水的。
把三个小球分别放入三个烧杯中,甲球在A烧杯中漂浮,乙球在B烧杯中悬浮,丙球在C烧杯中沉底,烧杯中的水均未溢出。
下列说法正确的是( )
A.三个烧杯中,水对杯底压强的关系是pA B.三个小球排水体积的关系是V甲>V乙>V丙 C.三个小球所受浮力的关系是F甲>F乙>F丙 D.三个小球密度的关系是ρ甲<ρ乙<ρ丙 6.(2021·全国八年级课时练习)将重为 ,体积为 的物体投入一装有适量水的烧杯中,当物体静止时,下列判断正确的是(g取 )( ) A.物体悬浮, B.物体漂浮, C.物体漂浮, D.物体沉底, 7.(2021·全国八年级课时练习)水平面上有两个相同的装满不同液体的溢水杯,将小球A分别放入溢水杯中静止时如图所示,甲杯溢出 的液体,乙杯溢出 的液体。 下列说法正确的是( ) A.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强 B.小球A重 ,它在乙杯中受到浮力 C.小球A在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力 D.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强 8.(2021·新泰市小协镇初级中学九年级一模)如图所示,图甲和图乙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直漂浮在液体中,由图中现象可以判断( ) A.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大B.密度计在甲烧杯液体中受到的浮力较大 C.乙烧杯中液体的密度较大D.甲烧杯中液体的密度较大 9.(2021·江苏九年级专题练习)a、b是两种不同的物质,其质量与体积的关系图象如图所示,分别用物质a、b制成质量相等的实心球甲、乙,和体积相等的实心球丙、丁,即m甲=m乙,V丙=V丁,ρ甲=ρ丙=ρa,ρ乙=ρ丁=ρb,将四个实心球都浸没在水中。 松手稳定后它们所受浮力大小关系正确的是( ) A.F甲=2F乙B.3F甲=F乙C.F丙=3F丁D.2F丙=3F丁 10.(2021·全国八年级课时练习)如图所示,潜水艇悬浮在水中时,下列说法正确的是( ) A.要使潜水艇上浮,应向水舱充水 B.要使潜水艇下沉,应将水舱里的水排出一部分 C.当潜水艇悬浮在水中时,潜水艇重等于同体积的水重 D.潜水艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的 11.(2021·全国八年级课时练习)以下各图是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( ) A. 轮船能漂浮在水面,是因为船体的体积较大 B. 若左右两图为同一支密度计,则左容器中液体的密度较大 C. 气球内充入了二氧化碳等密度大于空气的气体,从而上浮 D. 浸没在水中的潜水艇,若从淡水域进入海水域,所受的浮力会变大 12.(2021·全国九年级专题练习)下列关于浮力的说法正确的是( ) A.质量大的物体在液体中所受浮力一定大 B.码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小 C.物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态 D.潜水艇在水面下从大海潜行进入长江,所受浮力不变 13.(2021·全国八年级课时练习)一艘轮船空载时的排水量是3000t,装满货物时的排水量为8000t,那么这艘轮最多可以装载______t的货物。 如果它从长江驶进大海,它所受到的浮力______(填“变大”、“不变”或“变小”),船排开液体的体积______(填“变大”、“不变”或“变小”)。 14.(2021·吉林省实验繁荣学校九年级月考)2020年11月10日中国奋斗号载人潜水艇在马里亚纳海沟成功坐底,如图所示,当潜水艇在海面上漂浮时,若要使潜水艇下潜,应对水舱_______(选填“注水”或“排水”),在海面以下的下潜过程中,海水对潜水艇上下表面的压力差_______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 (不考虑水的密度和艇身体积的变化) 15.(2021·广东广州市·铁一中学九年级月考)“汤圆熟了的时候它会浮起来”,小明通过实验观察煮汤圆的过程,下表是他记录的部分数据和实验现象,(汤圆加热后,由于内部空气受热膨胀等原因使其体积变大,g取10N/kg)。 (1)t=1min时,汤圆沉底,说明此时汤圆受到的浮力______(选填“大于”、“等于”、“小于”)重力。 (2)汤圆在第3min时的浮力______第1min时的浮力(选填“大于”“等于”、“小于”),判断依据______。 (3)t=4min汤圆漂浮时,受到的浮力为多少? (______) 加热时间t/min 1 2 3 4 汤圆质量m/g 15 18 20 20 汤圆在水中的位置 沉底 上浮 上浮 漂浮 16.(2021·江苏九年级专题练习)边长10cm的正方体物块放入圆柱形容器底部,如图1所示。 逐渐向容器内倒入水(水未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出该物块对应受到的浮力F浮,并绘制了如图2(实线)所示的图象。 (1)在水中,h=11cm时,物块处于______状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),物块重为______N (2)未倒水前物块对容器底部的压强为______Pa,物块的密度为______g/cm3 (3)更换一种液体重复上述实验,绘制了如图2(虚线)所示的图象。 h=11cm时,物块处于______(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),液体的密度为______kg/m3。 17.(2021·全国八年级单元测试)重为9.8N的木块漂浮在水面上,木块所受浮力的大小为____N,方向为竖直_____。 18.(2021·全国八年级课时练习)如图,一只重为20N的天鹅在平静的水面上游动,它受到的浮力是______N,它身体浸入水中的体积是_______m3。 (g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3) 19.把质量是24g,体积是30cm3的物体浸没在水中,松手后该物体将______(填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。 当它静止时,所受的浮力是______N。 20.(2021·华中师范大学海南附属中学九年级零模)甲、乙两只完全相同的杯子盛有浓度不同的盐水,将同一个小球先后放入杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,小球所处的位置如图所示,则小球在盐水中所受浮力F甲_________F乙,盐水对杯底的压强p甲______p乙(均选填“<”、“>”或“=”)。 21.(2021·陕西九年级专题练习)潜水艇在水面下同一深度从河里开到海里,潜水艇受到的压强_____,受到的浮力_____,潜水艇的重力_____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 22.饺子是大家喜欢的食品,饺子在水中煮一会儿会浮上来,是因为饺子受热膨胀,导致体积________,浮力________。 (均选填“增大”“减小”或“不变”) 二、提升练习 1.甲、乙、丙三个体积不同的小球放在液体中,静止时小球所在的位置如图所示。 比较三个小球的密度( ) A.甲最大B.乙最大C.丙最大D.一样大 2.(2021·山东九年级一模)两个完全相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体。 把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,溢出了相同质量的液体,两球最后状态如图所示。 则下列说法中正确的是( ) A.甲球所受到的浮力更大 B.乙球所受到的浮力更大 C.甲球杯中液体密度更大 D.乙球杯中液体密度更大 3.(2021·北京市育英学校九年级月考)在水平桌面上,有完全相同的圆柱形容器甲和乙,盛有质量相等的同种液体。 将体积相同、材料不同的小球A和B分别放入两容器中,结果A球漂浮,B球悬浮,如图所示。 A、B两球所受的浮力分别为FA和FB,甲、乙两容器底部对桌面的压强分别为p甲和p乙,则下列结论中正确的是( ) A.FA>FBp甲<p乙B.FA<FBp甲>p乙 C.FA>FBp甲>p乙D.FA<FBp甲<p乙 4.(2021·重庆市凤鸣山中学九年级月考)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平,则下列判断正确的是( ) A.物体受到的浮力FA>FB>FCB.物体下表面受到液体的压力FA′>FB′=FC′ C.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙D.容器对桌面的压力F甲>F乙>F丙 5.(2021·四川雅安市·九年级一模)如图所示,水平桌面上底面积为S的柱形容器中装有水,将金属块和木块叠放在水中,水面恰好与木块上表面相平;将金属块取下放入水中后下沉至底部、木块再次静止时,水对容器底的压强减小了p,已知金属块的重力为G1,木块的重力为G2,水的密度为ρ,下列说法正确的是( ) A.木块的密度为 B.木块受到的浮力减小pS C.金属块的体积为 D.金属块的密度为 6.(2021·全国九年级专题练习)将同一物体放在液体中的三种情况如图所示,比较它受到的浮力大小,表示浮力最小的是( ) A.图甲B.图乙C.图丙D.无法比较 7.(2021·沙坪坝区·重庆八中)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个质量和体积都相同长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平。 则下列判断正确的是( ) A.物体受到的浮力 B.三种液体的密度 C.容器对桌面的压强 D.物体下表面受到液体的压力 8.(2021·山西晋中市·九年级零模)如图所示,实践小组的同学们自制了潜水艇,并进行实验。 下列对潜水艇运动状态分析正确的是( ) A.漂浮时所受浮力最大B.上浮时所受浮力等于它自身的重力 C.悬浮时所受浮力等于它排开水的重力D.下潜的过程中所受水的压强不变 9.(2021·广西玉林市·九年级开学考试)如图所示,水面下同一地方同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( ) A.正在下潜的是甲艇 B.没露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大 C.正在下潜的潜艇,所受的水的压强不变 D.没露出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同 10.(2021·全国九年级专题练习)如图所示,水平桌面上放置一个电子秤,电子秤上有一盛水的溢水杯,杯内水面跟溢水口相平。 现用弹簧测力计悬挂一个圆柱体铝块,将铝块缓慢地浸入水中,直到铝块完全浸没在水中为止,整个过程铝块未接触杯底和侧壁。 则从铝块下表面开始接触水面到上表面刚没入水中的过程中( ) A.溢水杯底所受水的压力不变,电子秤的示数不变 B.溢水杯底所受水的压力变小,电子秤的示数变小 C.溢水杯底所受水的压力不变,电子秤的示数变小 D.溢水杯底所受水的压力变大,电子秤的示数变大 11.(2021·太原市·山西大附中九年级月考)“远征号”潜水艇在南海执行任务,根据任务的要求、潜水艇需要在不同深度处悬浮,若海水密度保持不变,则下列说法正确的是( ) A.潜水艇排开海水的体积不相等B.潜水艇所受的重力大小相等 C.潜水艇所受的浮力大小不相等D.潜水艇所受的浮力与重力大小不相等 12.(2021·全国八年级课时练习)在学习浮力时,张老师利用一杯水和一只空牙膏袋,给同学们做了一个简单的实验,极大的提高了同学们网络学习物理的热情。 他取一只空牙膏袋,第一次把它挤瘪,第二次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一水杯甲中,如图所示。 下列说法中正确的是( ) A.两次牙膏袋的质量相等,体积相等,因此两次牙膏袋的密度ρ甲=ρ乙 B.甲图中浸没,乙图中只有部分浸入,因此两次排开水的体积V甲>V乙 C.甲图中浮力小于重力,乙图中浮力等于重力,因此两次所受的浮力F甲<F乙 D.甲、乙两图浸入体积相等,因此两次杯底受到水的压强p甲=p乙 13.(2021·全国九年级专题练习)水平桌面上放着两个相同的玻璃缸甲和乙,玻璃缸中装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭,如图所示。 下面的分析有错误的是( ) A.甲、乙两玻璃缸底部受到水的压强相等 B.大玩具鸭受到的浮力等于它的重力 C.大小两只玩具鸭排开水的重力相等 D.甲、乙两玻璃缸对桌面的压力相等 14.(2021·江苏九年级专题练习)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB)分别放入两种液体中,静止后如图所示。 下列说法正确的是( ) A.甲液体的密度较大 B.甲液体对容器底的压力较小 C.甲液体中的物体所受的浮力较大 D.两种液体对容器底的压强相等 15.(2021·辽宁沈阳市·八年级月考)放在桌面的圆柱形容器里盛有适量的水,有一块冰(ρ冰=0.9g/cm3)静止漂浮在水面,这块冰露出的体积和总体积的比为______;若容器内是盐水,冰完全熔化后,容器底受到盐水的压强______(填“变大”“不变”“变小”)。 16.(2021·四川攀枝花市·九年级一模)如图所示,把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,甲杯中溢出的液体质量是40g,乙杯中溢出的液体质量是50g,则小球的质量为________g,甲、乙两杯中液体的密度之比ρ甲: ρ乙________(选填“>”“=”或“<”)4: 5。 17.(2021·西安市第二十三中学九年级开学考试)如图是我国第一艘国产航母“山东舰”,于2019年12月正式交付使用,其满载排水量约为6.5万吨,则满载时其受到的浮力为__________N。 若其从青岛基地行驶到钓鱼岛,其浮力__________(选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),舰载机从航母上起飞后浮力将__________。 (g取10N/kg) 18.密度计是测量______的仪器,在图中,同一支密度计分别放在甲、乙两种液中均静止不动,则密度计在这两种液体中受到的浮力F甲______F乙,两种液体密度 ______ 。 (选填“>”、“=”或“<”) 19.一只苹果的质量为160g、体积为1.8×10﹣4m3,用手将其浸没在水中时,苹果受到的浮力是______N,松手后苹果将______(上浮/下沉/悬浮)。 再次静止时苹果受到的浮力大小是______N。 (g取10N/kg) 20.(2021·四川南充市·九年级一模)一艘轮船从海里驶往江里,轮船受到的浮力将____,船排开水的体积将____。 (选填“变大”、“变小”或“不变”) 21.如图所示,容器内有15cm深的水,水面上漂浮一木块,木块露出水面的体积为总体积的 ,则木块的密度是________kg/m3,水对容器底部的压强是________Pa。 (g取10N/kg) 22.如图所示,AB两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断 ______ ;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲______F乙(均选填“>”、“<”或“=”)。 23.(2021·内蒙古九年级一模)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中.已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮________G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将______(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”). 24.如图甲所示,弹簧测力计示数为5N,如图乙所示,小球一半浸在水中,测力计示数为2N,则小球受到的浮力为_________N,小球的体积为__________cm3,剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为__________N。 (g取10N/kg) 五、模拟训练 一、基础练习 1.C 【解析】 AB.用橡皮泥捏成的实心小球沉入水底,小球受到的浮力小于自身的重力,故AB错误; CD.同样一块橡皮泥捏成的小船能漂浮在水面上,处于漂浮状态,橡皮泥小船受到的浮力等于自身的重力,故C正确,D错误。 故选C。 2.B 【解析】 由图可知木块B和铝块A在前一种情况中是处于漂浮状态,所以受到的浮力都等于它们的总重力;将A投入水中后会沉入水底,受到的浮力减小,木块B仍旧漂浮,受到的浮力不变,由此可知它们受到的总浮力减小,由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,排开水的总体积减小;所以容器内水的液面高度h下降;由液体压强公式p=ρgh可知,水对容器底部的压强减小,故ACD不符合题意,B符合题意。 故选B。 3.D 【解析】 由于A、B完全相同,则重力相等,由图可知: A在甲液体中漂浮,B在乙液体中悬浮,由物体的漂浮、悬浮条件可知 FA=G,FB=G 所以 FA=FB 甲液体中的A漂浮,所以 ρ甲液>ρA 乙液体中的B悬浮,所以 ρ乙液=ρB 两种液体的密度 ρ甲液>ρ乙液 又因为两容器液面等高,所以由p=ρgh可知,两种液体对容器底
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