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m₀为“0”，如图甲所示，求该装置所受的浮力F₁。若在该装置中放入一个体积为1.5×10^－5m3的物块，圆柱形容器的底部在水面下的深度h=0.11m，如图乙所示，求该装置受到的浮力F₂和此时与水面所对应位置处的刻度线的标定值m。
（友情提示：一定要画受力分析图哟!）

Answer 1

3.3N     120g

以圆柱形容器为研究对象，受力分析如图甲所示；以圆柱形容器和物块A的整体为研究对象，受力分析如图乙所示；

（1）该装置的重力为G=mg=0.21kg×10N／kg=2.1N。由图甲，根据二力平衡条件可知：F₁=G=2.1N。
（2）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=g=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A的重力为G_A=G_总－G=3.3N－2. 1N－1.2N。
物块A的质量为m_A=G_A/ g=0.12kg=120g。
与水面所对应位置处的刻度线应标为120g。