Question

某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，总质量为0.21kg、底面积为3×10^-3m²。不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线，如图-1.请解答下列问题：（g取10N/kg）

（1）不放物体时，该装置所受的浮力是多大？

（2）如图-2所示，在该装置中放入一个体积为1.5×10^-5m³的物块A，它的底部在水面下的深度h=0.11m。此时，该装置受到的浮力是多大？与水面所对应位置处的刻度线应标为多少克？

（3）物块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）该装置的重力为G=mg=0.21kg×10N/kg=2.1N。

由二力平衡条件可知 F_浮1= G=2.1N。

（2）该装置排开水的体积为V_排=Sh=3×10^-3m²×0.11m=3.3×10^-4m³。

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

由二力平衡条件可知G_总= F_浮2=3.3N。

物块A的重力为G_A=G_总-G=3.3N-2.1N-1.2N.

物块A的质量为m_A= G_A/g=0.12kg=120g。

与水面所对应位置处的刻度线应标为120g。

（3）物块A的密度是ρ_A= m_A/V==8×10³kg/m³。