Question

【題目】“曹沖稱象”是家喻戶曉的典故。某學校科技小組同學張強模仿這一現象制作了一臺“浮力秤”，可以方便地稱量物體的質量，其構造是由小筒和秤盤兩部分組成，如圖甲所示，已知小筒底面積為20 cm2，高度為20 cm，小筒和秤盤總質量為100 g。(g＝10 N/kg)問：

(1)如圖甲，當秤盤上不放物體時，“浮力秤”受到的浮力是多少？此時“浮力秤”的小筒浸入水中的深度是多少？

(2)如圖乙，在秤盤上放一石塊后，小筒浸入水中的深度為15 cm，則該石塊的質量是多少？

(3)通過實驗，張強同學把“浮力秤”的讀數均勻地刻在了小筒上，請簡要回答：張強是怎樣確定該“浮力秤”的零刻度線和所能測量的最大質量的？

Answer 1

【答案】(1) 1N；5 cm； (2) 0.2 kg；(3)如下解析所示

【解析】（1）當秤盤不放物體時，“浮力秤”受到的浮力等于小筒和秤盤的總重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；此時排開水的體積為100cm3，小筒的底面積為20cm2，所以可求出小筒浸入水中的深度為5cm；（2）當小筒浸入水中的深度為15cm時，排開水的總體積為300cm3，也就是排開水的總質量為300g，所以石塊的質量等于排開水的質量增加量為300g-100g=200g=0.2kg；（3）)“浮力秤”的零刻度線是秤盤里不放物體漂浮在水面上時，水面在小筒的位置；所測最大質量是放入物體后使小筒下降到水面剛好到達小筒最上端時，秤盤里所放物體的質量。