Question

某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，其总质量为0.21kg、底面积为3×10^-3m²．不放物体时，与水面所对应位置处的刻度线的标定值量为“0”，如图甲所示，在该装置中放一物块A，圆柱形容器的底部在水面下的深度h=0.11m，如图乙所示（g取10N/kg）．则下列判断不正确的是（　　）

A．该装置的工作原理是二力平衡条件

B．不放物体时，该装置所受的浮力是2.1N

C．放入物块A后，装置底部受到水的压强为1.1×10³ Pa

D．放入物块A后与水面所对应位置处的刻度线应标为110g

Answer 1

分析：以圆柱形容器为研究对象和以圆柱形容器和物块的整体为研究对象进行受力分析；
（1）先根据G=mg求出该装置的重力，物体静止时处于平衡状态，受到的浮力和容器自身的重力相等，根据二力平衡条件求出该装置所受的浮力F₁；
（2）根据p=ρ液gh判断装置底部受到水的压强大小；
（3）在该装置中放入物体后，先求出容器排开水的体积，根据阿基米德原理求出受到的浮力，此时容器受到的浮力等于容器自重和物体的重力之和，进一步求出物块的重力，根据G=mg求出物体的质量即为此时与水面所对应位置处的刻度线的标定值．

解答：解：A、该装置的工作原理是根据漂浮时浮力与重力是平衡力，大小相等，所以A正确，不符合题意；
B、不放物体时，装置受到的浮力F_浮=G=mg=0.21kg×10N/kg=2.1N，所以B正确，不符合题意；
C、放入物块A后，装置底部受到水的压强为p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.11m=1.1×10³ Pa，C正确，不符合题意；
D、该装置排开水的体积为：
V_排=Sh=3×10^-3m²×0.11m=3.3×10^-4m³，
所受的浮力为：
F₂=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.3×10^-4m³=3.3N，
由图乙，根据二力平衡条件可知：
G_总=F₂=3.3N．
物块的重力：
G_物=G_总-G=3.3N-2.1N=1.2N．
物块的质量：
m_物=

G物

g

=

1.2N

10N/kg

=0.12kg=120g．
所以与水面所对应位置处的刻度线应标为120g，D错误，符合题意．
故选D．

点评：本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理掌握和运用，解题时要注意所给的提示即利用二力平衡条件进行解答，本题的综合性较强，有一定的难度．