题目内容

14．由某种合金制成的两个大小不同的工艺品，其中一个实心，一个空心．小明为判定哪个是空心的，进行了如下实验．请将下列实验步骤中空白处补充完整．（已知ρ水=1.0g/cm3，取g=10N吨）
（1）用弹簧测力计测出小工艺品的重力G=2N．
（2）将挂在测力计下的小工艺品浸没水中，此时测力计的示数F=1.6N，则浮力F浮=0.4N．
（3）用测力计测出大L艺品的重力G2=3N．
（4）如图所示，将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中，测力计的示数F2=2.2N．
（5）根据实验步骤可算出合金的密度ρ=5g/cm3，则大（选填“大”或“小“）工艺品是空心的．

分析 （1）对浸没水中的小工艺受力分析可知受到的力，利用称重法求出受到的浮力；
（2）根据弹簧测力计的分度值读出示数；
（3）根据称重法求出大工艺品受到的浮力，根据阿基米德原理求出大工艺品和小工艺品排开水的体积即为工艺品的体积，根据密度公式和重力公式求出两者的密度，密度大的为实心的且密度为合金的密度，小的为空心的．

解答 解：实验过程：
（2）根据称重法可知，小工艺品受到的浮力：F浮=G1-F1=2N-1.6N=0.4N；
（4）如图所示，将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中，测力计的分度值为0.2N，故示数为：F2=2.2N；
（5）大工艺品受到的浮力F浮′=G2-F2=3N-2.2N=0.8N，
因为两者完全浸没，
所以根据阿基米德原理可得，两者排开液体的体积即合金的体积：
小工艺品的体积：V1=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10-5m3，
大工艺品的体积：V2=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.8N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=8×10-5m3，
两者的密度：
小工艺品的密度：ρ1=$\frac{{m}_{1}}{{V}_{1}}$=$\frac{{G}_{1}}{{V}_{1}g}$=$\frac{2N}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}×10N/kg}$=5×103kg/m3=5g/cm3，
大工艺品的密度：ρ2=$\frac{{m}_{2}}{{V}_{2}}$=$\frac{{G}_{2}}{{V}_{2}g}$=$\frac{3N}{8×1{0}^{-5}{m}^{3}×10N/kg}$=3.75×103kg/m3=3.75g/cm3，
因为ρ1＞ρ2，所以大工艺品是空心的，小工艺品是实心的；所以合金的密度与小工艺品的密度相同，为5g/cm3．
故答案为：（2）0.4；（4）2.2；（5）5；大．

点评 本题考查了称重法求浮力和阿基米德原理、密度公式的应用以及弹簧测力计的读数，关键是会根据两者的密度判断是否空心．

练习册系列答案
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实验小组钩码重G（N）动滑轮重G′（N）拉力F（N）滑轮组机械效率η
10.50.40.3547.6%
20.50.40.3843.9%
310.60.6253.8%
410.80.7146.9%
520.60.9868.0%
620.81.0662.9%
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（2）实验时应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计．第3次试验时若在弹簧测力计静止时读数，则所测拉力小于0.62N．（选填“大于”“小于”“等于”）
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