电子课本网 第100页

第100页

信息发布者:
解:​$(1) $​当秤盘中不放物体时,排开水的体积
​$V_{排}=Sh=0.1\ \mathrm {m^2}×8×10^{-2}\ \mathrm {m}=8×10^{-3}\ \mathrm {m^3},$​
浮力秤受到的浮力
​$F_{浮}=ρ_{水}V_{排}g=1×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×8×10^{-3}\ \mathrm {m^3}×10\ \mathrm {N/kg}=80\ \mathrm {N},$​
又因为浮力秤漂浮,所以浮力秤的重力​$G=F_浮=80\ \mathrm {N} $​
​$(2) $​圆柱体刚好浸没时,这台浮力秤排开水的体积增大量
​$∆V_{排}=S∆h=0.1\ \mathrm {m^2}×(20×10^{-2}\ \mathrm {m}-8×10^{-2}\ \mathrm {m})=0.012\ \mathrm {m^3},$​
增加的浮力
​$∆F_{浮}=ρ_{水}V_{排}g=1×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×0.012\ \mathrm {m^3}×10\ \mathrm {N/kg}=120\ \mathrm {N},$​
又因为浮力秤漂浮,所以增大的浮力等于增大的重力,即​$∆G=∆F_浮=120\ \mathrm {N},$​
所以该秤能称出物体的最大质量​$∆m=\frac {∆G}{g}=\frac {120\ \mathrm {N}}{10\ \mathrm {N/kg}}=12\ \mathrm {kg}$​
解:​$(1)$​若瓶子自重不计,图甲中,瓶子漂浮,
根据浮沉条件知​$F_{浮}=G_{水},$​即​$ρ_{水}gV_{排}=ρ_{水}gV_{水},$​
浸在水中的矿泉水瓶的体积:
​$V_{排}=V_{水}=100mL=100\ \mathrm {cm^3}=1×10^{-4}\ \mathrm {m^3};$​
​$(2)$​步骤②中增加的排开水的体积为:
​$ΔV_{排}=SΔh=S(h_1-h_2)=20\ \mathrm {cm^2}×(10\ \mathrm {cm}-6\ \mathrm {cm})=80\ \mathrm {cm^3}=8×10^{-5}\ \mathrm {m^3},$​
②中排开水的体积为:
​$V_{排}'=V_{排}+ΔV_{排}=100\ \mathrm {cm^3}+80\ \mathrm {cm^3}=180\ \mathrm {cm^3}=1.8×10^{-4}\ \mathrm {m^3},$​
步骤②中物体漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理得:
水的重力为:
​$G_{水}'=F_{浮}'=ρ_{水}gV_{排}'=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/kg}×1.8×10^{-4}\ \mathrm {m^3}=1.8N,$​
步骤①中原来水的重力为:
​$G_{水}=ρ_{水}gV_{水}=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm {m^3}=1N,$​
故步骤②中灌入瓶中清水的重力为:
​$ΔG_{水}=G_{水}'-G_{水}=1.8N-1N=0.8N;$​
​$(3)$​矿泉水瓶在海水中漂浮,根据浮沉条件可知,矿泉水瓶在海水中的浮力为:
​$F_{浮}″=G_{水}'=1.8N,$​
矿泉水瓶排开海水的体积为:
​$V_{排}″=V_{排}+ΔV_{排}'=100\ \mathrm {cm^3}+20\ \mathrm {cm^3}×(10\ \mathrm {cm}-7.5\ \mathrm {cm})=150\ \mathrm {cm^3}=1.5×10^{-4}\ \mathrm {m^3},$​
根据阿基米德原理​$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$​可知海水的密度为:
​$ρ_{海水}=\frac {F_{浮}″}{gV_{排}″}=\frac {1.8N}{10\ \mathrm {N/kg}×1.5×10^{-4}\ \mathrm {m^3}}=1.2×10^3\ \mathrm {kg/m^3}.$​