Question

小強(qiáng)同學(xué)有一金屬塊，他想知道它的重力和密度.他手中只有一只量程較小的彈簧測(cè)力計(jì)，當(dāng)他用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量此金屬塊的重量時(shí)，發(fā)現(xiàn)已超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的最大量程.于是他設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置去測(cè)量.圖中OA：OB=1:3，用細(xì)線把金屬塊懸掛于A點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)在B點(diǎn)施加一個(gè)豎直向上的力，當(dāng)OB杠桿水平靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為1.8N，當(dāng)向容器中加水，金屬塊浸沒于水中后，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為1.2N.（g取10N/kg）求：

（1）金屬塊的重力為多少？

（2）金屬塊浸沒于水中后所受的浮力為多大？

（3）金屬塊密度是多大？

Answer 1

（1）根據(jù)杠桿平衡條件：F×OB=G×OA（1分）得G= F×OB/OA=1.8N×3=5.4N（1分）

（2）當(dāng)金屬塊完全浸沒在水中時(shí)A點(diǎn)所受的拉力為G′， 根據(jù)杠桿平衡條件：

F′×OB=G′×OA（1分）得G′= F′×OB/OA=1.2N×3=3.6N（1分）

故金屬塊完全浸沒在水中后所受的浮力F_浮=G- G′=5.4N-3.6N=1.8N（1分）

（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可得V_排=F_浮/ρ_水g=1.8×10^-4m³（1分）；因?yàn)榻饘賶K是浸沒在水中，故金屬塊的體積V就等于V_排；ρ=m/V=G/gV=5.4/10×1.8×10^-4kg/m³=3.0×10³ kg/m³(2分)