Question

如图甲所示；一个底面积为50 cm²的烧杯装有某种液体，把小石块放在木块上,静止时液体深h₁=16cm；如图乙所示；若将小石块放入液体中，液体深h₂="12" cm，石块对杯底的压力F=1.6N；如图丙所示，取出小石块后, 液体深h₃=10cm。则小石块的密度ρ_石为      kg/m³。

（g取10N/kg）

Answer 1

2.4×10³

试题分析：图甲比图丙多排开液体的体积是△V=（h₁﹣h₃）S，说明图甲中木块和小石块受到的总的浮力比图丙中木块受到的浮力要大：△F=ρ_液g△V；两次都是漂浮，总浮力都等于物体自身的重力，所以增大的浮力刚好等于小石块的重力；图乙比图丙多排开液体的体积（h₂﹣h₃）S为小石块的体积，在图乙中，小石块受到的浮力为F_浮=ρ_液gV_石，小石块受到的重力与浮力之差就是石块对杯底的压力，据此求出液体的密度，求出小石块的质量，再利用密度公式求小石块的密度。
解：由甲、丙图可知，石块放在木块上时比木块多排开液体的体积：
△V_排=（h₁﹣h₃）S=（0.16m﹣0.1m）×50×10^﹣4m²=3×10^﹣4m³，
木块受到的浮力差：
△F=ρ_液g△V_排=ρ_液×10N/kg×3×10^﹣4m³，
∵木块和石块放在木块上时的木块漂浮，
∴G_石=ρ_液×10N/kg×3×10^﹣4m³；
由乙丙两图可知：
小石块的体积：
V_石=（h₂﹣h₃）S=（0.12m﹣0.1m）×50×10^﹣4m²=1×10^﹣4m³，
在图乙中，石块受到的浮力：
F_浮乙=ρ_液gV_石=ρ_液×10N/kg×1×10^﹣4m³，
小石块对杯底的压力：
F=G﹣F_浮乙=ρ_液×10N/kg×3×10^﹣4m³﹣ρ_液×10N/kg×1×10^﹣4m³=1.6N，
解得：
ρ_液=0.8×10³kg/m³，
小石块的重力：
G_石=0.8×10³kg/m³×10N/kg×3×10^﹣4m³=2.4N，
小石块的质量：
m_石 = =0.24kg，
小石块的密度：
ρ_石 =  =  =2.4×10³kg/m³．
点评：本题要求学生分析获得所给图中信息，利用浮沉条件和密度公式解决问题的能力，要求灵活选用公式，求出液体密度是本题的关键。