Question

某同學用圓柱形容器制作了一個測量物體質量的裝置，它的底部較重，可以豎直漂浮在水面，總質量為0.21kg、底面積為3×10^-3m²。不放物體時，在與水面所對應位置處標為質量的“0”刻度線，如圖-1.請解答下列問題：（g取10N/kg）

（1）不放物體時，該裝置所受的浮力是多大？

（2）如圖-2所示，在該裝置中放入一個體積為1.5×10^-5m³的物塊A，它的底部在水面下的深度h=0.11m。此時，該裝置受到的浮力是多大？與水面所對應位置處的刻度線應標為多少克？

（3）物塊A的密度是多少？

Answer 1

【答案】（1）2.1N  (2)3.3N  120克  （3）8×10³kg/m³。

【解析】：（1）該裝置的重力為G=mg=0.21kg×10N/kg=2.1N。

由二力平衡條件可知 F_浮1= G=2.1N。

（2）該裝置排開水的體積為V_排=Sh=3×10^-3m²×0.11m=3.3×10^-4m³。

所受的浮力為F_浮2=ρ_水g V_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.3×10^-4m³=3.3N。

由二力平衡條件可知G_總= F_浮2=3.3N。

物塊A的重力為G_A=G_總-G=3.3N-2.1N-1.2N.

物塊A的質量為m_A= G_A/g=0.12kg=120g。

與水面所對應位置處的刻度線應標為120g。

（3）物塊A的密度是ρ_A= m_A/V==8×10³kg/m³。