题目内容
“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图14-5所示。已知玻璃杯的质量为20
0g,底面积为30cm2,高度为15cm。(g=10N/kg)。求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。![]()
(1)杯子的质量:m=200g=0.2kg
杯子的重力:G=mg=0.2
kg×10N/kg=2N[
杯子漂浮在水面上,有: F浮=G=2N
(2)根据阿基米德原理得杯子排开水的体积:
V排=
=
= 2×10-4m3
杯子的底面积:S=30cm2=3×10-3m2
杯子浸入水中的深度:
=
=
m
(3)杯子的高度:h′=15cm=0.15m
杯子所排开水的最大体积:V排′=Sh′=3×10-3m2×0.15m=4.5×10-4m3
杯子所受最大浮力为:F浮=ρ水gV排′=103kg/m3×10N/kg×4.5×10-4m3=4.5N
最大称量为:4.5N-2N=2.5N
解析
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