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量為“0”，如圖甲所示，在該裝置中放一物塊A，圓柱形容器的底部在水面下的深度h=0.11m，如圖乙所示（g取10N/kg）．則下列判斷不正確的是（　　）

A．該裝置的工作原理是二力平衡條件

B．不放物體時，該裝置所受的浮力是2.1N

C．放入物塊A后，裝置底部受到水的壓強為1.1×10³ Pa

D．放入物塊A后與水面所對應位置處的刻度線應標為110g

Answer 1

分析：以圓柱形容器為研究對象和以圓柱形容器和物塊的整體為研究對象進行受力分析；
（1）先根據G=mg求出該裝置的重力，物體靜止時處于平衡狀態，受到的浮力和容器自身的重力相等，根據二力平衡條件求出該裝置所受的浮力F₁；
（2）根據p=ρ液gh判斷裝置底部受到水的壓強大小；
（3）在該裝置中放入物體后，先求出容器排開水的體積，根據阿基米德原理求出受到的浮力，此時容器受到的浮力等于容器自重和物體的重力之和，進一步求出物塊的重力，根據G=mg求出物體的質量即為此時與水面所對應位置處的刻度線的標定值．

解答：解：A、該裝置的工作原理是根據漂浮時浮力與重力是平衡力，大小相等，所以A正確，不符合題意；
B、不放物體時，裝置受到的浮力F_浮=G=mg=0.21kg×10N/kg=2.1N，所以B正確，不符合題意；
C、放入物塊A后，裝置底部受到水的壓強為p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.11m=1.1×10³ Pa，C正確，不符合題意；
D、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=ρ_水gV_排=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．
物塊的重力：
G_物=G_總-G=3.3N-2.1N=1.2N．
物塊的質量：
m_物=

G物

g

=

1.2N

10N/kg

=0.12kg=120g．
所以與水面所對應位置處的刻度線應標為120g，D錯誤，符合題意．
故選D．

點評：本題考查了學生對密度公式、重力公式、阿基米德原理掌握和運用，解題時要注意所給的提示即利用二力平衡條件進行解答，本題的綜合性較強，有一定的難度．