Question

小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝，使得木杆放在液体中可以竖直漂浮，从而制成一支密度计．将它放在水中，液面到木杆下端的距离为16.5cm，再把它放到盐水中，液面到木杆下端的距离为 14.5cm．如果所用铅丝的体积很小，可以忽略，小明测得的盐水密度是多少？

Answer 1

分析：密度计不变，密度计的重力不变，密度计既漂浮在水中，又漂浮在盐水中，在水中的浮力和在盐水中的浮力都等于密度计的重力．
根据阿基米德原理求出密度计在水中和在盐水中的浮力，根据两个浮力相等，求出盐水的密度．

解答：解：设木杆的横截面积为S，
盐水密度为ρ₁，密度计漂浮盐水面时，浸入盐水中的深度为h₁，
密度计漂浮在盐水面时受到浮力：F_浮1=ρ₁gV_排1=ρ₁gsh₁，
水的密度为ρ₂，密度计漂浮水面时，浸入水中的深度为h₂，
密度计漂浮在水面时受到浮力：F_浮2=ρ₂gV_排2=ρ₂gsh₂，
两种情况下密度计都漂浮在液面上，受到浮力都等于它的重力：F_浮1=F_浮2=G，
∴ρ₁gsh₁=ρ₂gsh₂，
∴ρ₁h₁=ρ₂h₂，
∴ρ₁×14.5cm=1.0×10³kg/m³×16.5cm，
∴盐水密度为：ρ₁=1.14×10³ kg/m³．
答：盐水密度为1.14×10³kg/m³．

点评：本题为测量液体密度的实验提供了一个思路．