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两支同型号的玻璃杯A、B中分别装有半杯牛奶和半杯豆浆,现从A中取一小勺牛奶倒入B,搅拌均匀后取同样一小勺体积混合液倒入A。假设牛奶和豆浆密度相同,问A中的豆浆和B中的牛奶哪个更多?如果搅拌不充分对结果有什么影响?

两支同型号的玻璃杯A、B中分别装有半杯牛奶和半杯豆浆,现从A中取一小勺牛奶倒入B,搅拌均匀后取同样一小勺体积混合液倒入A。假设牛奶和豆浆密度相同,问A中的豆浆和B中的牛奶哪个更多?
问答题 中等 2024秋招笔试真题Online Assessment算能科技问答题

参考答案

A中的豆浆和B中的牛奶一样多。原因如下:设杯子容积为V,半杯体积为V/2,勺子体积为s。初始时,A中有牛奶V/2,B中有豆浆V/2。第一次操作:从A取s牛奶倒入B,A剩牛奶V/2 - s,B有牛奶s和豆浆V/2,总体积V/2+s。第二次操作:从B取一勺混合液(体积s)倒回A,无论是否搅拌均匀,这一勺中牛奶和豆浆的总体积恒为s。基于物料守恒,牛奶总量始终为V/2,豆浆总量也为V/2。最终A和B的总体积仍分别为V/2(因取出和加入体积相等)。设最终A中豆浆为x,则A中牛奶为V/2 - x;B中牛奶为y,则B中豆浆为V/2 - y。由牛奶守恒:(V/2 - x) + y = V/2,得y = x;由豆浆守恒:x + (V/2 - y) = V/2,同样得y = x。因此A中豆浆与B中牛奶相等。搅拌不充分只影响单次取样的组分比例,但总体积不变且守恒关系恒成立,故结果不变。密度相同的假设确保了体积与质量等价,但即使密度不同,若考虑质量守恒,结论依然成立(只需将体积换为质量)。本题关键点在于物料守恒的巧妙运用,无需具体计算即可得到相等结论。

涉及知识点

  • 物料守恒(牛奶和豆浆总量不变)
  • 体积交换与总体积不变
  • 混合问题的守恒推导
  • 密度相同假设的影响
  • 搅拌均匀与否不影响结果
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