Question

某同學用圓柱形容器制作了一個測量物體質量的裝置，它的底部較重，可以豎直漂浮在水面，其總質量為0.21kg、底面積為3×10^－3m2。不放物體時，與水面所對應位置處的刻度線的標定值m₀為“0”，如圖甲所示，求該裝置所受的浮力F₁。若在該裝置中放入一個體積為1.5×10^－5m3的物塊，圓柱形容器的底部在水面下的深度h=0.11m，如圖乙所示，求該裝置受到的浮力F₂和此時與水面所對應位置處的刻度線的標定值m。
（友情提示：一定要畫受力分析圖喲!）

Answer 1

3.3N     120g

以圓柱形容器為研究對象，受力分析如圖甲所示；以圓柱形容器和物塊A的整體為研究對象，受力分析如圖乙所示；

（1）該裝置的重力為G=mg=0.21kg×10N／kg=2.1N。由圖甲，根據二力平衡條件可知：F₁=G=2.1N。
（2）該裝置排開水的體積為V_排=Sh=3×10^－3m2×0.11m=3.3×10^－4m3。所受的浮力為F₂=g=1.0×10³kg／m³×10N／kg×3.3×10^－4m3=3.3N。
由圖乙，根據二力平衡條件可知：G_總=F₂=3.3N。
物塊A的重力為G_A=G_總－G=3.3N－2. 1N－1.2N。
物塊A的質量為m_A=G_A/ g=0.12kg=120g。
與水面所對應位置處的刻度線應標為120g。