解题思路:①利用体积公式计算出体积比,然后利用密度公式计算出甲乙丙的质量比即三球所受重力比;
②甲利用漂浮的条件计算出与丙的关系,乙利用悬浮的条件计算出与丙的关系,然后计算出甲乙的空心体积比.
(1)甲球漂浮,V甲排=
V甲
2=[1/2]×[4/3]π×(r甲)3=[1/2]×[4/3]π×(3r丙)3=18πr丙3;
乙球悬浮,V乙排=[4/3]π(r乙)3=[4/3]π(2r丙)3=[32/3]πr丙3;
丙球沉入水底,V丙排=[4/3]πr丙3;
由F浮=ρgV排可知,三球所受浮力之比为:F甲:F乙:F丙=27:16:2,B错误;
(2)因甲球漂和乙球悬浮,由物体的浮沉条件可知,浮力和重力相等,即F浮=G物,
∵F浮=ρ液gV排,G物=ρ物V物g,
∴ρ物=
ρ液V排
V物,
∴ρ甲=
ρ液V排甲
V物甲=
ρ液×
1
2V物甲
V物甲=
ρ液
2,ρ乙=
ρ液V排乙
V物乙=
ρ液V物乙
V物乙=ρ液,
则ρ甲:ρ乙=1:2;
又∵ρ甲:ρ丙=1:3
∴ρ甲:ρ乙:ρ丙=1:2:3,A正确;
(3)由G=mg=ρ物gV,可知:
G甲:G乙:G丙=ρ甲V甲:ρ乙V:ρ丙V丙=ρ甲×36πr丙3:ρ乙×[32/3]πr丙3:ρ丙×[4/3]πr丙3=27:16:3,C正确;
(4)从题意可知,甲的密度为液体的[1/2];乙的密度等于液体密度,丙的密度为液体密度的[3/2]倍;
要浮在液面一半,就是要把密度降低到液体密度的[1/2].
若让乙球和丙球也漂浮并都有一半体积在液面以上,则乙要挖掉体积的一半,而丙要挖掉[2/3],就和甲的密度一样了.
而:乙的半径是丙的2倍,体积与半径的关系是立方关系,则:
乙要挖掉的体积=V乙×[1/2]=8×V丙×[1/2]=4×V丙
丙要挖掉的体积=V丙×[2/3],
V乙:V丙=4:[2/3]=6:1,故D选项正确;
故选ACD.
点评:
本题考点: 浮力大小的计算;密度的计算;密度公式的应用.
考点点评: 本题涉及知识点多,易出错;涉及浮力知识,要灵活利用密度公式,重力公式,漂浮、悬浮的条件等公式计算.